水产养殖领域中应用传感器

细数各大应用在水产养殖领域中的传感器

水产养殖是以人工控制为前提下繁殖、施肥培育和撒网收获水生动植物的生产活动。一般包括在人工饲养管理下从苗种养成水产品的全过程。广义上也可包括水产资源增殖。水产养殖有有以下三大养殖方式。粗养是在中、小型自然形成的水域中投放苗种，*靠大自然中的天然饵料养成水产品，如湖泊水库养鱼和浅海养贝等。精养是在较封闭和体积较小的水体中用投饵、人工施肥等方法养殖水生动植物，如池塘养鱼、圈网养鱼和围栏养殖等。高密度精养采用流水、控温、增氧和投喂优质饵料等方法，在小水体中进行高密度养殖，从而获得高产，如流水高密度养鱼、虾等。

20世纪70年代以来世界水产养殖产量增长迅速，在水产业中的比重也正在日益提高。中国淡水养殖历史可追溯到公元前11世纪。公元前5世纪已有《养鱼经》问世。淡水养殖主要有两种类型:一是池塘精养鲤科鱼类，以投饵、施肥取得高产，并将各种不同食性的鱼类进行混养，以充分发挥水体生产力。另一类型是在湖泊、水库、河沟、水稻田等大、中型水域中放养苗种，主要依靠天然饵料获得水产品。1986年全国淡水养殖面积约4600万亩(约占可养面积的61%)，其中池塘占35%，集中在长江中下游和珠江三角洲;湖泊占17%，主要在长江中、下游和东北、内蒙古地区;水库占37%，分布全国;河沟占9%，主要在江苏、浙江水网地区。淡水养殖总产量多年来一直居世界，以22%左右的速度递增，1986年产量为295万吨，占全国水产总产量的36%。其中池塘占74%，水库占8%，其余为湖泊、河沟和水稻田的产量。

水产养殖常用传感器有温度传感器、水质ph传感器和溶解氧传感器。它们都是水产养殖水体检测的仪器。

一、Ph传感器工作原理

pH定义为介质中氢离子活度的负对数值，用于衡量介质酸碱程度。氢离子(H+)选择性渗透通过外层膜，产生电化学电位，即电化学分界层的电位。生成的电化学电位取决于介质的pH值。电极内置Ag/AgCl作为参比电极，其电位稳定，不受介质酸碱度影响。变送器基于能斯特方程(Nernst) 将测量电压转换成相应的pH值。

二、荧光溶解氧传感器工作原理

溶解氧是表征溶解在水中分子态氧含量的指标。极谱法溶解氧电极由阳极、阴极、电解质和溶氧膜组成。氧分子渗透通过溶氧膜，在阴极还原成氢氧根离子；在阳极银被氧化形成卤化银层。阴极释放电子，阳极接收电子，形成的回路电流与介质中溶解氧浓度成比例关系。变送器将电流信号转换成溶解氧浓度、氧饱和度或氧分压值。

光学溶解氧电极使用465nm光源作为激发光，照射敏感膜片产生620nm荧光。在水中溶解氧的作用下发生荧光猝灭效应，猝灭程度与溶解氧浓度成线性关系。

三、氨氮传感器工作原理：

氨氮是工业、农业和生活废水中常见的一种污染物。氨氮会消耗水体中的溶解氧，导致水体富营养化。AMT-PA300基于离子选择法测量铵离子，由工作电极、参比电极、离子选择膜和电解液组成。只有待测铵离子可以迁移通过离子选择膜，并发生电荷变化，在工作电极上产生电位，电位值与离子浓度成比例，参比电极电位恒定不变。变送器基于能斯特方程，测量工作电极与参比电极之间的电位差并转换成氨氮浓度，基于电位法测量原理，不受色度和浊度的影响。

 水产养殖领域中应用传感器

一、系统概述：

水产养殖智能监控管理系统集传感器、自动化控制、通讯、计算等技术于一体，通过用户自定仪水质生物生长所需的适宜环境参数，搭建养殖智能化软硬件平台，实现对养殖中水温、光照、溶氧，ph值等因子的自动监测和控制。

本系统可以模拟基本的生态环境因子，如水温、光照、溶氧，ph值等，以适应不同水质生物生长繁育的需要，它由智能监控单元组成，按照预设参数，精确的测量水温、光照、溶氧，ph等参数，并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构（投料机、增氧机等），程序所需的数据都是通过各类传感器实时采集的。

该系统的使用，可以为水质生物提供一个理想的生长环境，并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善水质环境、减少养殖病害、增加养殖产量等作用。

二、系统组成：

1、数据管理层（监控中心）：

硬件主要包括：工作站电脑、服务器（电信、移动或联通固定IP专线或者动态ip域名方式）；

软件主要包括：操作系统软件、数据中心软件、数据库软件、水产养殖智能监控管理系统软件平台（采用B/S结构，可以支持在广域网进行浏览查看）、 防火墙软件；

2、数据传输层（数据通信网络）：

采用GPRS网络传输数据，系统无需布线构建简单、快捷、稳定；

GPRS无线组网模式具有：数据传输速率高、信号覆盖范围广、实时性强、安全性高、运行成本低、维护成本低等特点；

3、数据采集层（前端硬件设备）：

远程测控成套设备：测控终端；

传感计量设备：水温传感器、光照传感器、溶解氧传感器、PH值传感器、投料机、增氧机等；

四、系统特点：

1、实用性：水产养殖站点地理位置分散，因此采用覆盖广泛的GPRS网络高信号捕捉，必要是采用高增益天线，可确保网络的正常运行；

2、实时性：采用新的通信和软硬件技术，建立了清晰和合理的系统架构，可以实现多线程的远程并发通信，在几秒时间内，可以让成百上千台的测控终端实时传送到监控中心进行集中监视和远程调度，实现故障信息的及时报警；

3、可扩充性：系统预留接口，可以进行系统或软硬件模块的无限扩展，便于长期的升级和维护，延长系统的寿命，通过更新部件，能让系统一直存在下去，而不至于整个系统瘫痪，造成大量的投资损失；

4、易维护性：系统可对测控终端执行相应的远程操作命令，包括远程参数设置，远程控制、远程数据抄收、远程终端复位、远程测控终端升级等；

5、操作简易性：系统软件功能完善，模块化、图形化设计，全过程全中文帮助，操作简单方便