[發明專利]一種水產養殖無線傳感器網絡節點裝置及運行方法

有效

• 申請號: 201310192845.0
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103326739A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 陳俊杰;卜世平;李剛;蔣燕飛
• 申請（專利權）人: 南京英埃格傳感網絡科技有限公司
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;H04W84/18;H04W88/02;G08C17/02;G01N27/26;G01K7/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 繆友菊

技術領域

本發明涉及一種水產養殖無線傳感器網絡節點裝置及運行方法，屬于水質監測技術領域。

背景技術

溶解氧(Dissolved?Oxygen，DO)是指空氣中的氧溶解于水中分子狀態的氧，用每升水里氧氣的毫克數(mg/L)表示，它是水生生物最不可或缺的生存條件之一。正常空氣中氧氣含量高而且穩定，約占整個空氣比重的21%左右，陸地生物很少有缺氧的威脅，而水中溶解氧含量較少而且變化頻繁，其溶解氧含量不僅與空氣中氧的大氣壓力和水的溫度有關，而且與水質狀況有密切聯系。一般來說，大氣壓力越大，水中溶解氧含量越高；水溫越低，溶解氧含量也越高。同時，當養殖水體受到有機物、無機還原物污染時，會使溶解氧含量迅速降低，當溶解氧消耗速率大于空氣中氧氣向水中溶入的速率時，溶解氧的含量可能趨近于0，此時厭氧菌繁殖活躍，水質狀況惡化。溶解氧含量大小能夠反映出水體受到的污染程度，它是水體污染的重要指標之一，也是衡量水質的綜合評價指標之一。對于水產養殖業來說，水中溶解氧含量對水產品的生存有著至關重要的影響，當溶解氧含量低于3mg/L時，就會引起水生生物窒息甚至死亡。因此，如何快速有效、準確方便地檢測水中溶解氧含量和水溫及其他關鍵參數，對于區域環境監測以及水產養殖業的發展都具有重要意義。然而，目前水產養殖中溶解氧檢測的研究重點主要集中于分布式監控系統的建立，多采用有線、人工接入或干預方式，不僅價格昂貴，而且維護極為不便，在分布范圍較廣、環境較惡劣的養殖水域中難以大面積推廣使用。由此可見，設計并開發一種新型的水產養殖中溶解氧和水溫參數檢測方法和手段已成為現代水產養殖業亟待解決的重大課題之一。

近年來，中國政府越來越注重農業科技發展水平的提高和新興農業裝備技術的應用。2009年8月，溫家寶總理在江蘇無錫考察時提出“感知中國”理念，并號召在江蘇無錫率先建立“感知中國”產業化基地，以引領并推動全國物聯網產業及其相關經濟格局的形成和發展，以無線傳感器網絡(Wireless?Sensor?Networks，WSN)為核心的物聯網技術目前已經在我國各行各業，尤其是農業、通信業、交通運輸業等基礎領域如火如荼的發展起來。WSN是一種無中心節點的全分布式系統，由眾多廉價的微型傳感器節點組成，被密集部署于監測區域，它能夠通過協作實時監測、感知和采集分布區域內的各種環境參數信息，并經過一系列后續信號處理、計算等步驟，通過無線通信方式和分層的網絡通信協議，形成一種無線多跳路由自組織的網絡系統。同時，為了有效管理硬件資源和分配任務，并提高應用程序的開發效率，通過采用低功耗、開源式的嵌入式操作系統，以突破傳感器節點硬件資源少、電源供應有限和通信距離短的限制，合理分配各個任務，減少系統內部能源消耗，提高整個傳感器網絡的運行效率。這些特性使得WSN的應用范圍非常廣泛，涉及國防軍事、環境監測、醫療監護、智能家居、倉儲物流管理、交通控制管理、精細農業、消費電子和救災等諸多領域。由此可見，將WSN應用于水產養殖領域有著得天獨厚的優勢：

首先，低功耗、微型化、低成本的無線傳感器網絡節點裝置，被部署在養殖池塘各處，可以實時監測各種水產品的生長環境要素，包括溶解氧含量、水溫、pH值、氨氮量和總磷量等。

其次，與傳統的傳感器采集手段(如有線傳感器網等)相比，無線傳感器網絡節點裝置具有自組織、靈活性強、可靠性好等優點，可以全天候無人值守地有效解決水產養殖環境監測現場數據的實時采集、處理、無線傳輸和無線自組網等關鍵問題。

再次，利用傳感器技術、計算機技術及智能控制技術，集數據采集、無線傳輸、智能處理和預測預警信息發布、輔助決策等功能于一體，實現現場及遠程系統數據獲取、報警控制和設備控制，對水產養殖環境進行實時監測并進行相應的處理，能大大改善水產養殖的科技含量，提高水產品的養殖效率。養殖戶可以通過手機或Web頁面實時了解養殖塘內各項環境參數數據和設備運行情況，真正實現了水產養殖技術的信息化、網絡化，使水產品在最適宜的環境下生長，達到智能、節能和增產的目的。

最后，通過WSN技術實現水產養殖方式的集約化、數字化和網絡化，對提高未來我國漁業以至整個農業生產的智能化和信息化水平具有長遠意義。

無線傳感器網絡及其關鍵技術必將成為推動未來高效智能化精準農業迅速發展的重大舉措之一，也是水產養殖業提升產業層次，轉變養殖方式和積極應對勞動力成本上升的有效手段。在水產養殖業中大力推進信息化技術，實施產學研合作創新工程，以便獲得更好的社會效益、生態效益和經濟效益，此舉具有重大意義。

發明內容