水產養(yǎng)殖領域中應用傳感器

細數各大應用在水產養(yǎng)殖領域中的傳感器

水產養(yǎng)殖是以人工控制為前提下繁殖、施肥培育和撒網收獲水生動植物的生產活動。一般包括在人工飼養(yǎng)管理下從苗種養(yǎng)成水產品的全過程。廣義上也可包括水產資源增殖。水產養(yǎng)殖有有以下三大養(yǎng)殖方式。粗養(yǎng)是在中、小型自然形成的水域中投放苗種，*靠大自然中的天然餌料養(yǎng)成水產品，如湖泊水庫養(yǎng)魚和淺海養(yǎng)貝等。精養(yǎng)是在較封閉和體積較小的水體中用投餌、人工施肥等方法養(yǎng)殖水生動植物，如池塘養(yǎng)魚、圈網養(yǎng)魚和圍欄養(yǎng)殖等。高密度精養(yǎng)采用流水、控溫、增氧和投喂優(yōu)質餌料等方法，在小水體中進行高密度養(yǎng)殖，從而獲得高產，如流水高密度養(yǎng)魚、蝦等。

20世紀70年代以來世界水產養(yǎng)殖產量增長迅速，在水產業(yè)中的比重也正在日益提高。中國淡水養(yǎng)殖歷史可追溯到公元前11世紀。公元前5世紀已有《養(yǎng)魚經》問世。淡水養(yǎng)殖主要有兩種類型:一是池塘精養(yǎng)鯉科魚類，以投餌、施肥取得高產，并將各種不同食性的魚類進行混養(yǎng)，以充分發(fā)揮水體生產力。另一類型是在湖泊、水庫、河溝、水稻田等大、中型水域中放養(yǎng)苗種，主要依靠天然餌料獲得水產品。1986年全國淡水養(yǎng)殖面積約4600萬畝(約占可養(yǎng)面積的61%)，其中池塘占35%，集中在長江中下游和珠江三角洲;湖泊占17%，主要在長江中、下游和東北、內蒙古地區(qū);水庫占37%，分布全國;河溝占9%，主要在江蘇、浙江水網地區(qū)。淡水養(yǎng)殖總產量多年來一直居世界，以22%左右的速度遞增，1986年產量為295萬噸，占全國水產總產量的36%。其中池塘占74%，水庫占8%，其余為湖泊、河溝和水稻田的產量。

水產養(yǎng)殖常用傳感器有溫度傳感器、水質ph傳感器和溶解氧傳感器。它們都是水產養(yǎng)殖水體檢測的儀器。

一、Ph傳感器工作原理

pH定義為介質中氫離子活度的負對數值，用于衡量介質酸堿程度。氫離子(H+)選擇性滲透通過外層膜，產生電化學電位，即電化學分界層的電位。生成的電化學電位取決于介質的pH值。電極內置Ag/AgCl作為參比電極，其電位穩(wěn)定，不受介質酸堿度影響。變送器基于能斯特方程(Nernst) 將測量電壓轉換成相應的pH值。

二、熒光溶解氧傳感器工作原理

溶解氧是表征溶解在水中分子態(tài)氧含量的指標。極譜法溶解氧電極由陽極、陰極、電解質和溶氧膜組成。氧分子滲透通過溶氧膜，在陰極還原成氫氧根離子；在陽極銀被氧化形成鹵化銀層。陰極釋放電子，陽極接收電子，形成的回路電流與介質中溶解氧濃度成比例關系。變送器將電流信號轉換成溶解氧濃度、氧飽和度或氧分壓值。

光學溶解氧電極使用465nm光源作為激發(fā)光，照射敏感膜片產生620nm熒光。在水中溶解氧的作用下發(fā)生熒光猝滅效應，猝滅程度與溶解氧濃度成線性關系。

三、氨氮傳感器工作原理：

氨氮是工業(yè)、農業(yè)和生活廢水中常見的一種污染物。氨氮會消耗水體中的溶解氧，導致水體富營養(yǎng)化。AMT-PA300基于離子選擇法測量銨離子，由工作電極、參比電極、離子選擇膜和電解液組成。只有待測銨離子可以遷移通過離子選擇膜，并發(fā)生電荷變化，在工作電極上產生電位，電位值與離子濃度成比例，參比電極電位恒定不變。變送器基于能斯特方程，測量工作電極與參比電極之間的電位差并轉換成氨氮濃度，基于電位法測量原理，不受色度和濁度的影響。

 水產養(yǎng)殖領域中應用傳感器

一、系統(tǒng)概述：

水產養(yǎng)殖智能監(jiān)控管理系統(tǒng)集傳感器、自動化控制、通訊、計算等技術于一體，通過用戶自定儀水質生物生長所需的適宜環(huán)境參數，搭建養(yǎng)殖智能化軟硬件平臺，實現對養(yǎng)殖中水溫、光照、溶氧，ph值等因子的自動監(jiān)測和控制。

本系統(tǒng)可以模擬基本的生態(tài)環(huán)境因子，如水溫、光照、溶氧，ph值等，以適應不同水質生物生長繁育的需要，它由智能監(jiān)控單元組成，按照預設參數，精確的測量水溫、光照、溶氧，ph等參數，并利用手動、自動兩種方式啟動或關閉不同的執(zhí)行結構（投料機、增氧機等），程序所需的數據都是通過各類傳感器實時采集的。

該系統(tǒng)的使用，可以為水質生物提供一個理想的生長環(huán)境，并能起到減輕人的勞動強度、提高設備利用率、改善水質環(huán)境、減少養(yǎng)殖病害、增加養(yǎng)殖產量等作用。

二、系統(tǒng)組成：

1、數據管理層（監(jiān)控中心）：

硬件主要包括：工作站電腦、服務器（電信、移動或聯通固定IP專線或者動態(tài)ip域名方式）；

軟件主要包括：操作系統(tǒng)軟件、數據中心軟件、數據庫軟件、水產養(yǎng)殖智能監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件平臺（采用B/S結構，可以支持在廣域網進行瀏覽查看）、 防火墻軟件；

2、數據傳輸層（數據通信網絡）：

采用GPRS網絡傳輸數據，系統(tǒng)無需布線構建簡單、快捷、穩(wěn)定；

GPRS無線組網模式具有：數據傳輸速率高、信號覆蓋范圍廣、實時性強、安全性高、運行成本低、維護成本低等特點；

3、數據采集層（前端硬件設備）：

遠程測控成套設備：測控終端；

傳感計量設備：水溫傳感器、光照傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器、投料機、增氧機等；

四、系統(tǒng)特點：

1、實用性：水產養(yǎng)殖站點地理位置分散，因此采用覆蓋廣泛的GPRS網絡高信號捕捉，必要是采用高增益天線，可確保網絡的正常運行；

2、實時性：采用新的通信和軟硬件技術，建立了清晰和合理的系統(tǒng)架構，可以實現多線程的遠程并發(fā)通信，在幾秒時間內，可以讓成百上千臺的測控終端實時傳送到監(jiān)控中心進行集中監(jiān)視和遠程調度，實現故障信息的及時報警；

3、可擴充性：系統(tǒng)預留接口，可以進行系統(tǒng)或軟硬件模塊的無限擴展，便于長期的升級和維護，延長系統(tǒng)的壽命，通過更新部件，能讓系統(tǒng)一直存在下去，而不至于整個系統(tǒng)癱瘓，造成大量的投資損失；

4、易維護性：系統(tǒng)可對測控終端執(zhí)行相應的遠程操作命令，包括遠程參數設置，遠程控制、遠程數據抄收、遠程終端復位、遠程測控終端升級等；

5、操作簡易性：系統(tǒng)軟件功能完善，模塊化、圖形化設計，全過程全中文幫助，操作簡單方便