水产养殖计算机数据采集与处理的硬件电路和软件设计

水产养殖计算机数据采集与处理的硬件电路和软件设计

一、水产养殖微机数据采集处理的硬件电路与软件设计(论文文献综述)

彭琛,陈伟平,曾昱[1](2021)在《物联网技术在智能水产养殖系统中的应用》文中研究表明随着水产行业的不断发展,养殖密度不断加大,智能化养殖成为趋势。针对水产养殖的特点,本文设计了一种基于STM32的智能水产养殖系统。使用微处理器STM32103RCT6实现信号处理,采用pH值传感器、水浑浊度传感器和TDS传感器进行参数采集,采用两个直流电机与一个步进电机模拟对水质环境的净化、增氧和对鱼饲料的投放。微处理器对数据进行处理并上传服务器端,当检测超过设定的阈值时,系统可以实现自行的换水和增氧等操作。使用WIFI通讯技术,通过WIFI模块连接云服务器并将数据打包上传服务器和实现指令接受。利用微信小程序,养殖人员可以通过微信小程序访问互联网随时查看水产养殖环境的参数,并且实现指令下发,大大减少人工成本。

湖北省人民政府[2](2021)在《湖北省人民政府关于印发湖北省科技创新“十四五”规划的通知》文中提出鄂政发[2021]18号各市、州、县人民政府,省政府各部门:现将《湖北省科技创新"十四五"规划》印发给你们,请结合实际,认真贯彻执行。2021年9月24日湖北省科技创新"十四五"规划目录第一章塑造在全国科技创新版图中的领先地位一、发展形势二、指导思想三、基本原则四、主要目标第二章构建全域科技创新新格局一、全力争创武汉国家科技创新中心和湖北东湖综合性国家科学中心二、高标准建设以东湖科学城为核心的光谷科技创新大走廊

董泽欣,杜选,刘昊,陈齐梁,张晓琳,余英健[3](2021)在《基于物联网的智慧水产系统开发》文中提出传统水产养殖面临着自然资源占用高、环境污染、技术落后、育种效率低,养殖面积减少等一系列问题。随着"互联网+"概念的普及与应用,水产养殖也向智能化发展。该系统使用各种无线传感器形成一个ZigBee网络,借此可以对水产养殖环境的各类数据进行收集和显示;自动化改善调控养殖环境,智能投食、智能增氧、智能水位控制等;同时设计了安防系统,保障养殖环节安全可控。

张永成[4](2021)在《基于STM32的海上微藻养殖控制系统的设计与实现》文中提出漂浮式光生物反应器是一种新型光生物反应器,它利用波浪能作为混合驱动的能量来源,减少了养殖过程之中的能耗,而且光生物反应器的制造成本较低,有望实现低成本微藻生产。但是漂浮式光生物反应器也存在着培养过程中自动化程度低、消耗大量人力资源和微藻生长指标检测具有迟滞性的问题。针对上述问题,本研究为漂浮式光生物反应器增加了生产辅助设备、数据采集及控制部分、数据显示及存储部分,共同组成了微藻养殖控制系统。在漂浮式光生物反应器的基础之上增加了生产辅助设备,即海水处理仓、藻液储存仓,漂浮式光生物反应器负责对微藻进行培养,海水处理仓内进行海水的处理、藻液储存仓对达到密度要求的藻液进行储存,三个舱室之间协同工作共同完成微藻的培养工作。数据采集及控制部分由以下模块组成:培养基配制模块、藻液采集模块、温度检测控制模块、溶氧检测控制模块、按键控制显示模块、p H值检测模块、太阳能供电模块。数据监测及控制部分的主控芯片选用的是STM32系列中的STM32F103ZET6,首先对各个功能模块的工作原理进行了简要分析,接着对各个模块进行硬件电路设计、驱动程序设计。数据显示及存储部分包括微藻养殖系统管理软件和MYSQL数据库,微藻养殖系统管理软件采用QT作为开发平台,在该软件之上用户可以直接获取漂浮式光生物反应器内部微藻的生长数据,同时实现对数据监测及控制部分相应电气设备的控制,数据存储的功能是直接嵌入在微藻养殖系统管理软件之上的,我们将采集到漂浮式光生物反应器内部藻液的温度、p H、溶氧值和细胞数存储在数据库之中,用户可以使用数据库管理软件NAVICT对存储在MYSQL内部的数据进行访问。数据采集及控制模块和数据显示及存储模块之间的通讯是通过原子云服务器实现的,原子云服务器可以对数据采集及控制部分的数据进行接收,原子云服务器与微藻养殖系统管理软件之间的连接是通过虚拟串口实现的,最终实现了数据采集及控制部分和数据显示及储存部分之间的通讯。在完成微藻养殖控制系统的设计之后,接着完成了对微藻养殖控制系统的实物组装,并且通过功能测试验证了微藻养殖控制系统的设计功能,最后使用微藻养殖控制系统进行海水小球藻的培养实验,验证了微藻养殖控制系统可以较好的实现设计功能,该微藻养殖控制系统具有较好的应用前景。

应晓燕[5](2021)在《养殖水质在线监测系统的设计与实现》文中认为

杨玉杰[6](2021)在《深海网箱养殖区域环境监控系统研制》文中研究表明

高凤强,纪艺娟,陈俊仁[7](2021)在《基于物联网的对虾养殖监测预警研究》文中研究表明针对传统对虾养殖过程中采用人工手动增氧和水质管理存在劳动强度大、效率低和容易因未能及时发现设备或水质异常造成较大经济损失等问题,本文研发了一套基于物联网三层体系架构的对虾养殖监测系统。设计了多信息感知层、双向传输层和多功能应用层,实现了增氧机远程监控、水质数据监测和天气异常预警等自动处理。为测试系统功能和通信的稳定性,本文通过目前已实际部署的23套系统进行实地测试,测试结果表明:整个系统通信成功率为99.05%以上,功能指标达到预期目标。该系统的开发及进一步应用推广可以有效解决传统对虾养殖需要人工全天候干预的问题,为养殖户实现科学养殖管理,提高养殖收益提供技术支持。

胡围,刘木华,赵进辉[8](2021)在《基于氨气敏电极法的水产养殖氨氮在线监测系统设计》文中指出为提高水产养殖氨氮检测效率和测量精度,降低养殖鱼体死亡所带来的经济损失,本研究以水产养殖水体中氨氮为研究对象,设计了一种基于氨气敏电极法检测原理和数据无线传输技术的水产养殖氨氮在线监测系统。该在线监测系统结构以氨气敏电极法的检测反应条件为基础进行设计,硬件电路以微处理器STM32F407ZGT6为核心进行开发,远程数据监控平台通过JavaWeb网页技术进行开发。通过测试证明:该系统可实现养殖水体的氨氮浓度的远程自动检测,能够较好地满足水产养殖氨氮在线监测的要求。

朱家玮[9](2021)在《基于PID算法的水产养殖水质监控系统研究》文中研究指明随着社会经济的发展,水产养殖由传统的捕捞方式向着工厂化养殖方式转变。水产品的质量和经济效益与养殖环境的水质有着极其密切的联系,物联网近几年发展的十分迅速,以物联网技术为核心的水产养殖监控系统的研究变得尤为重要。针对目前出现的养殖场受外界因素影响水质波动过大的问题,研究了一套基于PID(Proportional Integral Derivative)算法的水产养殖水质监控系统。该系统将养殖区域水质中的溶解氧、p H值、温度三种主要因素作为监测对象,溶解氧的浓度作为调控对象,主要由三部分组成:感知层、传输层、应用层。(1)感知层由三个终端节点组成:分别为溶解氧终端节点、p H终端节点、温度终端节点。主要起到水质因素采集、溶解氧浓度的调控及超过阈值时进行报警的作用。(2)传输层采用LoRa(Long Range)无线传感网络,采用ESP32Wi-Fi模块个ATK-LoRa-01通信模块作为主控机节点,将感知层的采集数据进行汇总传输至应用层。(3)应用层实现各参数的监测和分项显示,服务器与APP(Applicaton)进行数据互传,APP通过传输层将控制指令下放至感知层,控制增氧泵和蜂鸣器的运行。目前,本系统在模拟水产养殖环境下调试成功,实现了对水体的溶解氧、p H值及温度三种因素的实时监测,对水体溶氧进行了调控,同时对控制算法进行了仿真比较,得出本系统的模糊PID控制算法能够更快速的趋于稳定,而且基本无超调,总体达到预期结果,解决了当溶解氧的浓度在阈值左右时,造成的增氧泵反复启停,使用寿命缩短的问题。并根据系统开发成本低、实用性强的特点,该系统适用于水产工厂化养殖方面。

任泽远[10](2021)在《基于超声空化效应的海上牧场污损生物防护技术研究》文中提出海上牧场水产养殖中的生物污损一直是一个严重的问题,水产养殖网箱、浮标等基础设施直接暴露在各种污损生物中,极易产生大量污损生物附着。污损生物对海上牧场网箱等设施的附着限制了水体交换,影响了网箱内部水质,导致水中溶解氧含量降低,增加鱼类患病风险,与鱼类竞争食物和空间资源,并导致海上牧场养殖网箱结构变形与疲劳,影响养殖经济效益。因此,进行海上牧场的污损生物防护是具有重大意义的。目前国内外对于海上牧场防污装置的研究仍处于初级阶段,国外现有产品数量少,防污效果未知且技术不透明,而国内尚未有成熟的针对海上牧场的防污装置,面对我国海上牧场日益严重的生物污损问题,开展防污技术研究至关重要。本文针对渤海海上牧场的实际需求,以工程实用性为导向,设计了一套基于超声空化原理的海上牧场专用防海生物污损技术方案。该方案可实现海上牧场实时防污,避免现有防污方案的问题,具有可靠性高、经济成本低、适应范围广的优点。文章主要研究内容如下:首先,开展渤海污损生物生长特点调研。分别进行了渤海海域污损生物种类调研、渤海污损生物附着季节特点调研、渤海典型污损生物生长规律调研、渤海污损生物分布情况调研。通过调研与分析,为渤海海上牧场的污损生物防护装置设计提供参考依据。其次,开展超声防污关键理论特性研究。研究分析得出夹心式压电换能器的机电等效电路,为后续章节进行超声换能器理论设计奠定理论基础。同时,通过Comsol Multiphysics软件对超声换能器在液体中的辐射声场分布情况进行数值模拟,得出超声换能器辐射声场在液体中声压、声压级及声波信号指向性的特性,数值模拟结果表明该形式超声换能器具有良好的声场分布,适合开展超声防污作业。再次,开展超声波参数与海生物污损关系的试验研究。通过文献调研得出防污实海试验采用的超声换能器工作参数。之后开展超声换能器杀死污损生物实海试验,验证调研结果,同时观察超声换能器频率、功率对污损生物杀灭效果的影响,进而通过实海试验得出防污参数与污损生物杀死效果的关系。最后,进行超声防污专用设备设计。完成超声防污专用设备研究及海上牧场超声防污装置应用方案研究,主要工作内容有超声发生器研制,包括发生器关键元件选型、硬件电路设计与软件程序设计。开展超声换能器设计研究,包括换能器形状、材料、工作频率、前后振速比及加工工艺研究;进行超声换能器舱设计,包括换能器结构形式设计、强度校核、散热分析与水密性能试验,最后完成海上牧场超声防污装置应用方案设计,包括通讯方式设计、安装方案设计与工作模式设计。

二、水产养殖微机数据采集处理的硬件电路与软件设计(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、水产养殖微机数据采集处理的硬件电路与软件设计(论文提纲范文)

(1)物联网技术在智能水产养殖系统中的应用(论文提纲范文)

1 硬件设计
    1.1 p H值检测电路
    1.2 浑浊度检测电路
    1.3 TDS检测电路
2 软件设计
3 微信小程序
4 实物制作
5 小结

(3)基于物联网的智慧水产系统开发(论文提纲范文)

1 需求分析
2 总体设计
    2.1 系统构架设计
    2.1 Zig Bee节点硬件设计
    2.2 网关软件设计
3 具体设计方案
    3.1 传感器设计
    3.2 自动喂食功能设计
    3.3 系统数据结构设计
    3.4 Android客户端界面设计
        3.4.1 鱼塘首页
        3.4.2 历史数据
4 结束语

(4)基于STM32的海上微藻养殖控制系统的设计与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 影响微藻生长的重要因子
        1.2.1 温度对微藻生长的影响
        1.2.2 pH对微藻生长的影响
        1.2.3 溶解氧对微藻生长的影响
    1.3 微藻光生物反应器研究现状
        1.3.1 开放式培养系统
        1.3.2 封闭式培养系统
        1.3.3 漂浮式光生物反应器
        1.3.4 漂浮式光生物反应器的不足
    1.4 物联网技术
    1.5 STM32简介
    1.6 QT简介
    1.7 本文研究的主要内容
    1.8 本课题的研究意义
2 微藻养殖系统总体方案及各功能模块设计
    2.1 微藻养殖控制系统总体方案设计
        2.1.1 系统网络结构设计
        2.1.2 微藻养殖模式设计
    2.2 微藻养殖控制系统功能模块设计
        2.2.1 培养基配置模块
        2.2.2 温度检测控制模块
        2.2.3 溶解氧检测控制模块
        2.2.4 pH检测模块
        2.2.5 藻液采集模块
        2.2.6 MCU模块
        2.2.7 按键控制显示模块
        2.2.8 服务器与客户端模块
        2.2.9 太阳能供电系统设计
    2.3 本章小结
3 微藻养殖控制系统各功能模块的实现
    3.1 微藻养殖控制系统主要芯片选型
        3.1.1 主控芯片
        3.1.2 4G-DTU
    3.2 系统硬件电路设计
        3.2.1 主控芯片最小系统电路
        3.2.2 DTU模块电路设计
        3.2.3 培养基配制模块电路设计
        3.2.4 温度检测控制模块电路设计
        3.2.5 溶氧检测控制模块电路设计
        3.2.6 pH检测模块电路设计
        3.2.7 藻液采集模块电路设计
        3.2.8 按键控制显示模块电路设计
    3.3 系统驱动程序设计
        3.3.1 系统驱动程序总体设计
        3.3.2 通用GPIO的配置
    3.4 各模块驱动程序的设计
        3.4.1 DTU模块的程序设计
        3.4.2 培养基配制模块程序设计
        3.4.3 温度检测控制模块程序设计
        3.4.4 溶氧检测控制模块程序设计
        3.4.5 pH检测模块程序设计
        3.4.6 藻液采集模块程序设计
        3.4.7 按键控制显示模块程序设计
    3.6 微藻养殖控制系统客户端设计
        3.6.1 客户端界面总体设计
        3.6.2 应用界面详细设计
        3.6.3 MYSQL数据库设计
        3.6.4 原子云服务器
        3.6.5 服务器与前端应用软件的连接
    3.7 本章小结
4 微藻养殖系统功能测试
    4.1 培养基配制模块功能测试
    4.2 温度检测控制模块功能测试
    4.3 溶氧检测控制模块功能测试
    4.4 pH检测模块功能测试
    4.5 藻液采集模块功能测试
    4.6 按键控制显示模块功能测试
    4.7 微藻养殖系统管理软件功能测试
    4.8 使用微藻养殖系统培养小球藻
        4.8.1 微藻培养条件
        4.8.2 海水小球藻养殖数据分析
    4.9 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(7)基于物联网的对虾养殖监测预警研究(论文提纲范文)

1 系统方案设计
    (1)多信息感知层
    (2)双向传输层
    (3)多功能应用层
2 系统设计
    2.1 多信息感知层设计
        2.1.1 硬件设计
        (1)基于STM32F103VET6微处理器的控制模块
        (2)基于骐俊ML810的无线通信模块
        (3)基于MAX485的通信模块
        (4)基于ULN2003的驱动模块
        2.1.2 软件设计
        2.1.3 数据处理
    2.2 传输层设计
    2.3 应用层设计
3 系统测试
    3.1 数据传输稳定性
    3.2 移动端功能测试
        (1)设备远程控制
        (2)设备工作监控
        (3)水质数据监测
        (4)天气预警
4 结论

(8)基于氨气敏电极法的水产养殖氨氮在线监测系统设计(论文提纲范文)

0 引言
1 系统结构设计
2 系统硬件电路设计
    2.1 主控芯片模块电路
    2.2 数据采集模块电路
    2.3 蠕动泵驱动控制模块电路
3 系统软件设计
    3.1 下位机软件设计
    3.2 上位机软件设计
4 系统测试
5 结论

(9)基于PID算法的水产养殖水质监控系统研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
    1.4 文章章节安排
第2章 系统的总体分析和设计
    2.1 系统的需求分析
        2.1.1 pH值对鱼类生长的影响
        2.1.2 溶解氧对鱼类生长的影响
        2.1.3 温度对鱼类生长的影响
    2.2 系统整体方案
    2.3 几种无线通信技术比较
        2.3.1 低功耗局域网
        2.3.2 低功耗广域网
    2.4 LORA无线技术详细介绍
        2.4.1 扩频调制技术
        2.4.2 LoRa技术特点
    2.5 本章小结
第3章 水产养殖水质监控系统感知层设计
    3.1 系统感知层设计分析
    3.2 终端节点的各传感器原理和选型
        3.2.1 溶解氧传感器
        3.2.2 pH传感器
        3.2.3 水温传感器
    3.3 水质传感器通信协议
    3.4 终端节点的采集及控制
        3.4.1 溶解氧终端节点
        3.4.2 pH终端节点
        3.4.3 水温终端节点
    3.5 本章小结
第4章 水产养殖监控系统传输层设计
    4.1 系统传输层设计分析
    4.2 LORA无线传感网络
        4.2.1 LoRa通信模块选型及介绍
        4.2.2 LoRa节点类型与组网方式的选择
    4.3 嵌入式网关硬件模块
    4.4 本章小结
第5章 水产养殖监控系统应用层设计
    5.1 系统应用层设计分析
    5.2 云平台介绍
    5.3 终端设备接入云平台
        5.3.1 汇聚节点通信主程序设计
        5.3.2 终端数据上传
    5.4 远程控制系统移动端APP设计
        5.4.1 设计控制面板
        5.4.2 UI组件指令编辑
    5.5 本章小结
第6章 基于PID控制算法的增氧泵控制仿真
    6.1 电压模糊控制器
        6.1.1 确定输入量及其隶属函数
        6.1.2 确定输出量、隶属函数及建立控制规则
        6.1.3 建立Simulink模型
    6.2 常规PID控制
        6.2.1 数字PID控制器的介绍
        6.2.2 位置式PID控制
        6.2.3 增量式PID控制
        6.2.4 三种PID控制的比较
    6.3 模糊PID控制器
        6.3.1 模糊PID控制器的介绍
        6.3.2 确定输入量及隶属函数
        6.3.3 确定输出量及其隶属函数
        6.3.4 建立控制规则
    6.4 仿真结果及分析
    6.5 本章小结
第7章 系统测试与结果分析
    7.1 设备调试
    7.2 设备入网及上传数据
    7.3 手机客户端操作检测
    7.4 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 总结
    8.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(10)基于超声空化效应的海上牧场污损生物防护技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 选题目的和意义
    1.3 国内外研究现状及发展动态分析
        1.3.1 海工装备常用防污方法
        1.3.2 超声防污国内外研究动态
    1.4 渤海污损生物的特点调研
        1.4.1 污损生物种类
        1.4.2 渤海污损生物附着季节特点
        1.4.3 渤海典型污损生物的生长规律
        1.4.4 渤海污损生物的分布情况
    1.5 本文的主要工作
2 超声防污关键理论特性研究
    2.1 超声换能器理论特性研究
        2.1.1 变截面细杆振动方程
        2.1.2 压电陶瓷晶堆的机电等效电路
    2.2 超声波换能器声场模拟研究
        2.2.1 超声波换能器声场模拟研究调研
        2.2.2 数值模拟原理分析
        2.2.3 建立模型、边界设置与压电陶瓷极化
        2.2.4 网格划分
        2.2.5 数值模拟结果
    2.3 本章小结
3 超声波参数与海生物污损关系的试验研究
    3.1 超声波防污频率及功率调研
    3.2 试验内容
    3.3 试验结论
    3.4 本章小结
4 超声防污专用设备研究
    4.1 超声防污专用发生器研制
        4.1.1 超声发生器硬件电路设计
        4.1.2 超声发生器软件设计
    4.2 超声防污专用换能器设计
        4.2.1 夹心式换能器的形状及材料
        4.2.2 夹心式换能器的工作频率
        4.2.3 夹心式换能器的前后振速比
        4.2.4 夹心式换能器的加工工艺
    4.3 超声换能器舱设计研究
        4.3.1 超声换能器舱设计
        4.3.2 超声换能器舱热分析试验
        4.3.3 超声换能器舱热分析及强度校核
        4.3.4 超声换能器舱水密试验
    4.4 海上牧场超声防污装置应用方案
    4.5 本章小结
总结
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

四、水产养殖微机数据采集处理的硬件电路与软件设计(论文参考文献)

  • [1]物联网技术在智能水产养殖系统中的应用[J]. 彭琛,陈伟平,曾昱. 湖南文理学院学报(自然科学版), 2021(04)
  • [2]湖北省人民政府关于印发湖北省科技创新“十四五”规划的通知[J]. 湖北省人民政府. 湖北省人民政府公报, 2021(21)
  • [3]基于物联网的智慧水产系统开发[J]. 董泽欣,杜选,刘昊,陈齐梁,张晓琳,余英健. 电脑知识与技术, 2021(22)
  • [4]基于STM32的海上微藻养殖控制系统的设计与实现[D]. 张永成. 大连理工大学, 2021(01)
  • [5]养殖水质在线监测系统的设计与实现[D]. 应晓燕. 浙江海洋大学, 2021
  • [6]深海网箱养殖区域环境监控系统研制[D]. 杨玉杰. 杭州电子科技大学, 2021
  • [7]基于物联网的对虾养殖监测预警研究[J]. 高凤强,纪艺娟,陈俊仁. 电子器件, 2021(03)
  • [8]基于氨气敏电极法的水产养殖氨氮在线监测系统设计[J]. 胡围,刘木华,赵进辉. 南方农机, 2021(11)
  • [9]基于PID算法的水产养殖水质监控系统研究[D]. 朱家玮. 塔里木大学, 2021(08)
  • [10]基于超声空化效应的海上牧场污损生物防护技术研究[D]. 任泽远. 大连理工大学, 2021(01)

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