一种价格低廉的渔业水质检测装置

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摘要：2016年全国水产品总产量万吨，其中水产养殖产量6901.25万吨，占全国水产品总量的65.1%;海水养殖面积2166.72千公顷，淡水养殖面积6179.62千公顷。我国水产养殖业发展如此迅猛，而现阶段的水产养殖却存在着许多问题，最严峻最致命的问题还是水质的问题。而目前市面上主要有大型无人船检测和固定式浮标检测两种，且都有其致命缺陷。针对这种现象我们设计了一种新型的智能水域环境监测平台——基于GPS定位可移动的智能水域水质检测平台。

关键词：水产养殖;水污染;水质检测

1 项目背景与研究意义：

目前，全球供人类消费的水产品约4800万吨，仅45%源自水产养殖，而全球人口2030年将增加20亿人口，如果人均消费量维持不变的话，所需水产品将增至约8500万吨。由于传统捕捞渔业已达到最大产量水平，发展水产养殖是填补水产品供需缺口的唯一途径。中国作为人口大国，渔业资源更显得匮乏，因此发展水产养殖是我国水产业的必然趋势。其次，由于我国水产养殖业最主要的养殖形式是农户个体自营，因此相比于现在市面上价格昂贵操作复杂的定点采样和无人船等水质检测方法。

针对室外大范围水产养殖业的水质监测问题，我们研发了一种新型的智能水域环境监测平台——基于GPS定位可移动的智能水域水质检测平台。这是我们团队的自有发明专利，主要应用于不同深度、不同水域的水质监测、鱼群健康状况监测以及鱼群安全防护等领域。

2 设计方案：

2.1控制系统设计部分

本水中监测平台拥具有水下自动搜寻，遥控控制、检测水体浑浊度、检测PH值、实时图像传输、上位机获取检测信息等功能。机器系统分为三部分：水中监测平台、上位机信息采集、手持图像传输设备。各部分关系如图

以下将从上述三方面进行阐述。

1.1运动控制原理

此处采用升压模块对直流电源进行升压，进而给电机供电。机器人电机的控制信号，来源于单片机的根据采集到的人体热释传感器的信号后处理得到的。

1.2通讯部分

1）数据采集

渔业用水质监测球形机器人在水下采集的数据为水体的浊度，PH 指标。机器通过遥控或提前准备好的运动方案进行游动，将返回的数据发送给上位机，上位机将绘制并标记出机器在水下的运动轨迹，并记录每次数据传输时的水体检测信息。当不使用巡游模式时，可以通过遥控机器到待测地点采集水体信息。

2）上位机通讯

上位机由VB.Net编写。上位机通过蓝牙串口，接收每隔一段时间返回的水体和地址信息。并据此数据绘制机器运动轨迹和水体质量分布。

3）手持图传设备

手持设备为接收机和显示屏，可以实时观察水下情况。因为在水下机器主体中摄像头与图传发射器为独立的系统，并不占用单片机的资源。因此处理能力更强。

2.2电子设计部分

壳体结构尺寸设计耐压壳体主要用于承受水下压强，为内部控制电路、检测模块等电子元器件提供一个安全密封的环境。同时要保持机器人的外形不能发生变形，以提高球形机器人的水动力特性。所以，耐压壳体需要具有足够的强度和可靠密封性。水质监测平台中有图像传输模块，故壳体需使用透明材料制成。通过比较常用材料的性能，并考虑质轻、高强度、耐腐蚀、经济性等要求，选用亚克力材料。

耐压壳体结构形式主要包括球形，圆柱形，椭球形以及锥形等多种形式。本文采用球形壳体，由于应用在水产养殖产业中进行监测，故本文机器人不宜尺寸过大，以免对鱼虾产生影响，因而采用了微型机器人的尺寸进行设计。为保证水中监测平台能够在适用场合安全工作，对耐压壳体的强度和稳定性进行了理论计算及软件仿真，结果显示满足强度和稳定性设计要求。

3市场应用：

3.1水质监测

该水下检测平台通过自身携带的温度、浑浊度、PH传感器，进行水域内的水质监测，同时由于自身携带的GPS定位模块，所以可以进行多位置的精确定位的水质监测以及不同深度的精确水质监测。

3.2鱼群检测

由于该水质监测平台自身携带的有摄像模块，故可以根据机器人在水下针对鱼群进行干扰运动，通过鱼群对于机器人干扰的躲避情况来判断鱼群是否健康，以及通过观测水域内鱼类的死亡情況进行判断鱼群是否患有疫情。

3.3网箱检测

通过该检测平台所携带的摄像头，针对于养殖时所使用的网箱进行巡航检测，检测是否存在网箱破损情况

3.4短信发送

通过该检测平台的短信模块以及GPS模块，经具体的地点信息，以及所对应水域的PH、温度、浑浊度等数据以短信的形式发送至具体的负责人。

参考文献：

[1]赖俊伟 岑佳潼 基于物联网通讯技术的水质无人船 通信电源技术10.19399/j.cnki.tpt2018.02.083

[2]唐荣 王帅 陈军 一种用于池塘养殖的太阳能浮标水质监测系统的设计与实现 渔机与渔具 10.14184/j.cnki.issn1004-843x.2017.04.045