水產養殖領域中應用傳感器

細數各大應用在水產養殖領域中的傳感器

水產養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管理下從苗種養成水產品的全過程。廣義上也可包括水產資源增殖。水產養殖有有以下三大養殖方式。粗養是在中、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成水產品，如湖泊水庫養魚和淺海養貝等。精養是在較封閉和體積較小的水體中用投餌、人工施肥等方法養殖水生動植物，如池塘養魚、圈網養魚和圍欄養殖等。高密度精養采用流水、控溫、增氧和投喂優質餌料等方法，在小水體中進行高密度養殖，從而獲得高產，如流水高密度養魚、蝦等。

20世紀70年代以來世界水產養殖產量增長迅速，在水產業中的比重也正在日益提高。中國淡水養殖歷史可追溯到公元前11世紀。公元前5世紀已有《養魚經》問世。淡水養殖主要有兩種類型:一是池塘精養鯉科魚類，以投餌、施肥取得高產，并將各種不同食性的魚類進行混養，以充分發揮水體生產力。另一類型是在湖泊、水庫、河溝、水稻田等大、中型水域中放養苗種，主要依靠天然餌料獲得水產品。1986年全國淡水養殖面積約4600萬畝(約占可養面積的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;水庫占37%，分布全國;河溝占9%，主要在江蘇、浙江水網地區。淡水養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光源作為激發光，照射敏感膜片產生620nm熒光。在水中溶解氧的作用下發生熒光猝滅效應，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、農業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。

 水產養殖領域中應用傳感器

一、系統概述：

水產養殖智能監控管理系統集傳感器、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境參數，搭建養殖智能化軟硬件平臺，實現對養殖中水溫、光照、溶氧，ph值等因子的自動監測和控制。

本系統可以模擬基本的生態環境因子，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。

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

二、系統組成：

1、數據管理層（監控中心）：

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ip域名方式）；

軟件主要包括：操作系統軟件、數據中心軟件、數據庫軟件、水產養殖智能監控管理系統軟件平臺（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，系統無需布線構建簡單、快捷、穩定；

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、系統特點：

1、實用性：水產養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架構，可以實現多線程的遠程并發通信，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控中心進行集中監視和遠程調度，實現故障信息的及時報警；

3、可擴充性：系統預留接口，可以進行系統或軟硬件模塊的無限擴展，便于長期的升級和維護，延長系統的壽命，通過更新部件，能讓系統一直存在下去，而不至于整個系統癱瘓，造成大量的投資損失；

4、易維護性：系統可對測控終端執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