养殖池塘用移动式水质监测装置及水质监测方法

摘要

本发明公开了养殖池塘用移动式水质监测装置及水质监测方法，所述装置包括设于池塘外的控制单元和池塘内的执行单元，二者之间通过无线信号连接；所述控制单元包括经无线信号顺次连接的移动控制端、数据服务器和无线传输模组，无线传输模组设于定位控制平台上；所述执行单元包括固定于定位控制平台、池塘4个边角的减速机和池塘中心的浮筒，浮筒通过减速机对角相连的钢丝绳进行位置固定。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述装置及其监测方法提升了水质检测数据的代表性，通过在池塘内的多个位点采样可以获得整个池塘的水质数据精准轮廓；(2)所述装置及方法解决了传感器人工清洗、精度校准时的操作不便问题。

说明书

技术领域

本发明属于渔业养殖技术领域，涉及一种适用于养殖池塘多位点水质的实时监测装置，具体为养殖池塘用移动式水质监测装置及水质监测方法。

背景技术

我国的水产养殖主要以池塘养殖为主，由于工农业的发展致使淡水养殖水源受到不同程度的污染，同时因为养殖密度高、禽畜肥水排放等养殖条件导致水体富营养化，水产养殖风险急剧升高。养殖水质需要及时得到检测、监控，以保证水产养殖业的正常进行。目前养殖水质的检测主要依靠人工现场采集，然后送实验室测定，因此缺乏及时性、有效性，无法及时对养殖水体进行调控预警。

目前，已有部分水产科技人员开始在池塘内安装自动在线检测装置，通过即时水质传感器和无线传输模式来解决时效性的问题。然而，该模式只能测定水体中某个固定位置的水质数据，由于同一个池塘内不同方位的水质数据具有较大的差别，因此，检测数据的代表性和准确度有待进一步提升。为此，解决传感器在池塘内的移动问题具有显著的应用价值，它一方面可以提升水质检测数据的代表性，通过在池塘内的多个位点采样可以获得整个池塘的水质数据精准轮廓，另一方面，也解决了传感器人工清洗、精度校准时的操作不便问题。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，能够获取池塘水质即时监测数据，实现多位点监测，提高池塘水质监测的精准性及有效性，同时解决水质传感器清洗难题；鉴于此，本发明提供了养殖池塘用移动式水质监测装置及水质监测方法。

技术方案：养殖池塘用移动式水质监测装置，所述装置包括设于池塘外的控制单元和池塘内的执行单元，二者之间通过无线信号连接；所述控制单元包括经无线信号顺次连接的移动控制端、数据服务器和无线传输模组，无线传输模组设于定位控制平台上；所述执行单元包括固定于池塘4个边角的减速机和池塘中心的浮筒，浮筒通过减速机对角相连的钢丝绳进行位置固定。

其中，移动控制端可以是计算机网页也可以是手机APP。

优选的，浮筒呈方形，浮筒上方中心位置设有4G传输模块，边缘处开设圆孔并在圆孔内设有水质传感器。

优选的，4G传输模块上方设有太阳能电池组件。

优选的，浮筒上设有微控制器。

优选的，执行单元内包括旋转编码器、拉力传感器和距离传感器。

优选的，池塘边设有小吊车。

以上任一所述养殖池塘用移动式水质监测装置的水质监测方法，所述方法包括以下步骤：

S1、数据传输

通过移动控制端输入池塘采样位置，数据服务器接收移动控制端的指令，保存位置信息后将指令发送至定位控制平台；

S2、位点控制

定位控制平台对指令进行解析，得到浮筒的定位信息，从而计算出减速机对钢丝绳的收放数据；定位控制平台给减速机发送正反转、收放速度指令，减速机通过操控钢丝绳的长短变化将浮筒移动到指定位置；其中，定位信息为浮筒的平面X、Y坐标；

S3、数据采集

浮筒移动到指定位置后，定位控制平台通过无线传输模组给数据服务器发送信息，同时水质传感器将水质检测数据传输给数据服务器，数据服务器通过整合定位控制平台和水质传感器的数据记录池塘内目标位置的水质即时数据。

优选的，S1中由人工或计算机自动执行程序向数据服务器的4GGSM网络的接口发送相应的数据包，定位控制平台读取数据包后解析得到执行数据。

优选的，S2中，定位控制平台接收位置数据后，结合池塘水位和浮筒的位置计算控制脉冲量和时间值，进行信号放大和强电控制，在执行单元通过旋转编码器的反馈数据计算执行量，然后通过拉力传感器和距离传感器来确定执行的偏差量，不断重新计算执行脉冲并根据偏移量继续执行直至达到指定位置为止。

优选的，S3中，水质传感器的数据经转换后存放于自身的RAM中，然后由浮筒上的微控制器读取，读取后将数据进行变换、打包并经无线透传模块发送至数据服务器。

当要清洗太阳能电池组件和水质传感器时，通过移动控制端向数据服务器发出指令，然后数据服务器将指令传送给定位控制平台，定位控制平台对命令进行解析，对浮筒移动到池塘边的位置信息进行角度和位置的计算，并计算出池塘四个角上的减速机对钢丝绳的收放数据，最终将浮筒移动到池塘边，用指定位置的小吊车吊起浮筒，对太阳能电池组件和水质传感器进行人工清洗。

有益效果：(1)本发明所述装置及其监测方法提升了水质检测数据的代表性，通过在池塘内的多个位点采样可以获得整个池塘的水质数据精准轮廓；(2)所述装置及方法解决了传感器人工清洗、精度校准时的操作不便问题。

附图说明

图1是本发明所述装置的结构示意图；

图2是本发明所述浮筒的侧视图；

图3是本发明所述浮筒的俯视图；

其中，1为移动控制端，2为数据服务器，3为无线传输模组，4为定位控制平台，5为减速机，6为钢丝绳，7为小吊车，8为浮筒，9为太阳能电池组件，10为水质传感器，11为4G传输模块；

图4是本发明所述方法的控制流程图。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

养殖池塘用移动式水质监测装置，所述装置包括设于池塘外的控制单元和池塘内的执行单元，二者之间通过无线信号连接；所述控制单元包括经无线信号顺次连接的移动控制端1、数据服务器2和无线传输模组3，无线传输模组3设于定位控制平台4上；所述执行单元包括固定于池塘4个边角的减速机5和池塘中心的浮筒8，浮筒8通过减速机5对角相连的钢丝绳6进行位置固定。

浮筒8上方中心位置设有4G传输模块11，边缘处开设圆孔并在圆孔内设有水质传感器10。

4G传输模块11上方设有太阳能电池组件9。

浮筒8上设有微控制器。

执行单元内包括旋转编码器、拉力传感器和距离传感器。

池塘边设有小吊车7。

所述养殖池塘用移动式水质监测装置的水质监测方法，所述方法包括以下步骤：

S1、数据传输

通过移动控制端1输入池塘采样位置，数据服务器2接收移动控制端1的指令，保存位置信息后将指令发送至定位控制平台4；

S2、位点控制

定位控制平台4对指令进行解析，得到浮筒8的定位信息，从而计算出减速机5对钢丝绳6的收放数据；定位控制平台4给减速机5发送正反转、收放速度指令，减速机5通过操控钢丝绳6的长短变化将浮筒8移动到指定位置；

S3、数据采集

浮筒8移动到指定位置后，定位控制平台4通过无线传输模组3给数据服务器2发送信息，同时水质传感器10将水质检测数据传输给数据服务器2，数据服务器2通过整合定位控制平台4和水质传感器10的数据记录池塘内目标位置的水质即时数据。

S1中由人工或计算机自动执行程序向数据服务器2的4GGSM网络的接口发送相应的数据包，定位控制平台4读取数据包后解析得到执行数据。

S2中，定位控制平台4解析位置数据后，结合池塘水位和浮筒8的位置计算控制脉冲量和时间值，进行信号放大和强电控制，通过旋转编码器的反馈数据计算执行量，然后通过拉力传感器和距离传感器来确定执行的偏差量，不断重新计算执行脉冲并根据偏移量继续执行直至达到指定位置为止。

S3中，水质传感器10的数据经转换后存放于自身的RAM中，然后由浮筒8上的微控制器读取，读取后将数据进行变换、打包并经无线透传模块发送至数据服务器2。

实施例2

实施例1所述养殖池塘用移动式水质监测装置中太阳能电池组件9和水质传感器10清洗时，通过移动控制端1向数据服务器2发出指令，然后数据服务器2将指令传送给定位控制平台4，定位控制平台4对命令进行解析，对浮筒8移动到池塘边的位置信息进行角度和位置的计算，并计算出池塘四个角上的减速机5对钢丝绳6的收放数据，最终将浮筒8移动到池塘边，用指定位置的小吊车7吊起浮筒8，对太阳能电池组件9和水质传感器10进行人工清洗。

实施例3

实施例1所述养殖池塘用移动式水质监测装置监测池塘水体整体的平均溶解氧、酸碱pH值、浊度和电导率等水质数据时，通过移动控制端1向数据服务器2发出指令，命令控制平台移动到池塘中心位置，然后数据服务器2将指令传送给定位控制平台4，定位控制平台4对命令进行解析，对浮筒8移动到池塘中心的位置信息进行角度和位置的计算，并计算出池塘四个角上的减速机5对钢丝绳6的收放数据，最终将浮筒8移动到池塘中心，浮筒8到达指定位置后，定位控制平台4通过无线传输模组3给数据服务器2发送位置信息，同时水质传感器10将水质检测数据传输给数据服务器2，数据服务器2通过整合定位控制平台4和水质传感器10的数据记录池塘中心位置的水质即时数据；然后，重复发送指令移动浮筒到池塘四个角和四条边的中心点记录水质即时数据；最终服务器将收集到的水质数据进行比较并求平均值，这样我们接收到池塘内的水体平均溶解氧、pH等水质数据，通过将水质数据和健康养殖标准进行对比，指导池塘增氧机等池塘水质调控设备的开启周期。

实施例4

实施例1所述养殖池塘用移动式水质监测装置可以用来监测并绘制罗非鱼养殖池塘饲料投喂时水体溶解氧变化曲线。工作时，在开启自动投饵机前通过移动控制端1向数据服务器2发出指令，命令控制平台4移动浮筒8到池塘投喂区域中心，服务器2记录溶解氧即时数据，该数据为饲料投喂前的溶解氧数值；开启池塘边的自动投饵机，罗非鱼群就进入投喂区域开始抢食，此时投喂区域的溶解氧数值会迅速下降，此时浮筒8上的水质传感器10将持续发送(30秒间隔)溶解氧数据给服务器2，最终将形成罗非鱼抢食期间水体溶解氧的变化曲线，通过该曲线的变化有助于对养殖池塘内的罗非鱼养殖密度(即体重和尾数的乘积与养殖水体的比例)进行估算，让我们在不进行人工试捕的情况下了解水体内的罗非鱼整个群体的养殖概况，最终指导罗非鱼养殖的科学投喂和均衡捕捞上市。