本发明涉及高密度水产品养殖技术领域，尤其涉及一种基于物联网技术的高密度鱼塘养殖监控系统。
背景技术：
传统的粗放式养殖模式是一种靠天吃饭的生产方式，不可避免的受到气候、水质变化等自然条件的影响和制约，不仅存在产量低、养殖品种单调、病害频发、养殖风险大等问题，且对环境破坏、污染严重，不利于资源的有效利用和水产养殖业的可持续发展。滥用抗菌素等药品导致水产品质量下降，养殖水产品的食用安全得不到保障，很大程度上影响了水产养殖的可持续发展。
养殖池的排污对环境保护有着至关重要的意义。采用人工排污的方式，排污效率低且排污效果不理想。在水产品养殖中，高密度淡水养殖鱼塘底部鱼类粪便、饲料残渣积累过多，进而造成的亚硝酸、氨氮等有害物质偏高。如需降解氨氮、亚硝酸含量，就须清理养殖池内鱼类粪便、饲料残渣等物质。
如何有效排污、降低亚硝酸、氨氮等有害物质，并模拟河流活水养殖变得尤为重要。
随着物联网技术的发展，现有养殖模式也提出了基于物联网技术实现的养殖监控系统，基于不同的养殖鱼塘有不同的养殖监控系统，而现有养殖监控系统仅是对现有养殖鱼塘实现了自动化养殖但并未解决上述问题。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种规模化、统一化、全程化、网络化、智能化的基于物联网技术的高密度鱼塘养殖监控系统。
本发明是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于物联网技术的高密度鱼塘养殖监控系统，包括：
监控平台,包括：
水质数据检测模块，用于检测高密度养殖鱼塘的水质情况；
控制模块，根据水质数据检测模块的检测数据，控制高密度鱼塘养殖环境并进行自动化养殖作业；
测量装置，设于高密度鱼塘内测量水质情况并传送给水质数据检测模块；以及
水质调节装置，设于高密度鱼塘内根据控制模块发送的控制指令进行水质调节作业；
其中，所述高密度鱼塘包括循环养殖子鱼塘、净化子鱼塘、集污池、污水过滤池；所述循环养殖子鱼塘包括由帆布隔离的多个养殖子池；每个养殖子池均设有将水从养殖子池的水面上方和水下导入的分层注水结构；所述循环养殖子鱼塘的水依次通过集污池、污水过滤池流入所述净化子鱼塘，净化后的水通过分层注水结构注入循环养殖鱼塘。
作为优选，所述水质数据检测模块包括：
水质溶氧检测单元，用于检测循环养殖子鱼塘的水质溶氧数据；
养殖水体氨氮、亚硝酸检测单元，用于检测养殖子鱼塘、净化子鱼塘内的氨氮、亚硝酸数据；以及
养殖水体ph检测单元，用于检测循环养殖子鱼塘、集污池的水体ph数据。
作为优选，所述测量装置包括氧含量测量装置、水温检测装置、水质检测仪、ph检测仪；所述氧含量测量装置和所述水温检测装置分别与所述水质溶氧检测单元通信连接；所述水质检测仪与所述养殖水体氨氮、亚硝酸检测单元通信连接；所述ph检测仪与所述养殖水体ph检测单元通信连接。
作为优选，所述控制模块包括：
增氧控制单元，用于判断所述水质溶氧检测单元检测的水质溶氧数据是否超过氧气阈值，超过氧气阈值时关断设于循环养殖子鱼塘的增氧装置，否则开启增氧装置；
氨氮、亚硝酸控制单元，将养殖子鱼塘、净化子鱼塘不同环节的氨氮、亚硝酸阈值含量与养殖水体氨氮、亚硝酸检测单元实时检测数据进行比对判断，分别调控设于养殖子鱼塘、净化子鱼塘不同环节的氨氮、亚硝酸处理装置；以及
ph控制单元，用于根据养殖水体ph检测单元检测的循环养殖子鱼塘、集污池的水体ph数据，分别调控设于循环养殖子鱼塘和集污池内的ph调节装置。
作为优选，所述水质调节装置包括与所述增氧控制单元通信连接的增氧装置、与所述氨氮、亚硝酸控制单元通信连接的分层注水结构开关阀或循环养殖子鱼塘流入集污池的管道阀门。
作为优选，所述监控平台还包括所述监控模块，所述监控模块包括多个用于监控不同高密度鱼塘的监控单元，所述监控单元具有实时记录监控高密度鱼塘的图片和/或视频信息；所述系统还包括设于鱼塘的摄像装置，所述摄像装置与所述监控模块通信连接。
作为优选，所述监控平台还包括日志模块，用于存储水质数据检测模块的检测数据、控制模块的控制数据以及监控模块的监控数据，并形成养殖日志存储。
作为优选，所述监控平台还包括鱼塘产量记录模块，所述鱼塘产量记录模块的产量数据存储于所述日志模块内。
作为优选，所述监控平台为设于pc端和/或app端的监控平台。
本发明具有以下有益效果：
本发明一种基于物联网技术的高密度鱼塘养殖监控系统，用物联网技术规模连接零散分布在各个区域的池塘，实现注水、吸污、杀菌、增氧、投料等的本地或远程规模化、统一化、全程化、网络化、智能化的管理控制；为养殖人员提供标准、便捷的科技养殖指导服务；让普通养殖用户群体较为容易的掌控科技养殖能力；告别传统经验养殖时代，提升养殖产量和效益。
附图说明
图1为本发明一种基于物联网技术的高密度鱼塘养殖监控系统的系统框图；
图2为图1中监控平台的原理框图；
图3为本发明一种基于物联网技术的高密度鱼塘养殖监控系统所基于的高密度鱼塘的系统框图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1，本发明一种基于物联网技术的高密度鱼塘养殖监控系统，包括监控平台、测量装置和水质调节装置。所述测量装置设于高密度鱼塘内测量水质情况，所述监控平台通过测量装置实时对采集的数据进行分析、监控，进而下达监控指令给设于养殖鱼塘的水质调节装置进行水质调节。
如图2，所述监控平台包括水质数据检测模块、控制模块。该监控平台用于监控各个高密度鱼塘养殖情况，实现自动化智能科学养殖。所述水质检测模块用于检测高密度养殖鱼塘的水质情况，所述控制模块根据水质数据检测模块的检测数据，控制高密度鱼塘养殖环境并进行自动化养殖作业。所述监控平台为设于pc端和/或app端的监控平台。
所述监控平台用于高密度鱼塘养殖，所述高密度鱼塘包括循环养殖子鱼塘1、净化子鱼塘2、集污池3、污水过滤池4。所述循环养殖子鱼塘1包括由帆布隔离的多个养殖子池11。每个养殖子池11均设有将水从养殖子池11的水面上方和水下导入的分层注水结构12。所述循环养殖子鱼塘1的水依次通过集污池3、污水过滤池4流入所述净化子鱼塘2，净化后的水通过分层注水结构12注入循环养殖子鱼塘1。所述分层注水结构12将水从各个养殖子池11的水面上方和水下导入，将养殖残渣推向各个所述养殖子池11的后端，继而依次通过集污池3、污水过滤池4、净化子鱼塘2过滤、净化。之后，循环水通过分层注水结构注入养殖子池11内。传统的养殖鱼塘为单鱼塘养殖，鱼类粪便、饲料残渣积累过多，进而导致亚硝酸、氨氮等有害物质偏高，建立双池塘组合的循环水生态养殖模式，高效实现养殖水体分区协同联动。基于该鱼塘结构实现的物联网监控平台能使养殖管理控制规模化、统一化、全程化、网络化、智能化，为普通养殖用户提供智能科学养殖监控和指导。
图3示出了高密度养殖鱼塘的结构。具体地，将循环养殖子鱼塘1通过帆布将其分割成多个并列排布的养殖子池11，各个养殖子池均设有分层注水结构，且分层注水结构包括设于每个养殖子池11前端和侧边的上层注水结构和水面下方的下层注水结构。养殖子池11前端为循环养殖子鱼塘1的上游，在注水结构的注水下，流向作为循环养殖子鱼塘1下游的养殖子池11后端。循环养殖子鱼塘的侧边设有集污池，也就是各个养殖子池11的后端与集污池3连通。经过集污池3处理后的水通过抽水管将水导入设于所述循环养殖子鱼塘另一侧的净化子鱼塘附近的污水过滤池。所述抽水管自所述集污池引出，绕设于循环养殖子鱼塘侧边，该侧边为与养殖子池11相平行的侧边。净化子鱼塘2并列设于所述循环养殖子鱼塘1的另一侧，即所述集污池3所在循环养殖子鱼塘1侧边的相对侧，所述净化子鱼塘的上方附近设有与集污池通过抽水管连通的污水过滤池4。污水过滤池4过滤后的水之后经过净化子鱼塘2净化，净化水再循环流入循环养殖子鱼塘1的各个养殖子池11内。
其中，所述分层注水结构12包括设于水面上方的上层注水结构和设于水下的下层注水结构。所述分层注水结构将水从养殖子池11的水面上方和水下导入，将养殖残渣推向所述养殖子池11的后端。利用上层注水结构使得水体面与空气接触，实现高密度养殖的辅助增加效果，降低氨氮、亚硝酸等有害物质含量，另推动边层水域的流动，有利于整体水域的流动。并且，利用下层注水结构促进边层水域流动，将养殖子池11内的鱼类粪便、饲料残渣流向处理池，使得高密度养殖的水产品养殖水域内氨氮、亚硝酸等有害物质降低，利于鱼类生长。三面注水的养殖子池，在养殖子池侧边和前端注水推动水流向养殖子池后端流动，将水面漂浮的鱼粪、杂质、死鱼等养殖残渣从养殖子池后端推向至集污池。
具体地，所述上层注水结构由管道，如pvc管，在养殖子池11水面上方0.5-3米处围成，可在养殖子池11侧边围成侧边注水结构和在水域前端的前端注水结构构成（参照图1），且上层注水结构的管道上设置上注水接头装置。例如，采用pvc管，在水面上方围绕水面两侧边和前端的方式设置上注水结构。所述前端注水结构可使水流整体有往前拖动的趋势，加快上层注水结构注水后的流速，优选地，pvc管需在离水域面上方0.5-0.7米位置；所述侧边注水结构可推动两边的水域流动，优选地，pvc管需在离水域面上方1-3米位置，进一步优选为1.5米。在pvc管上设有多个上注水接头装置，如采用三通注水接头装置若干，且等间距分布在前端注水结构、侧边注水结构上，如在前端注水结构上，间距2.5米布置上注水接头装置，在侧边注水结构上，间距3m布置上注水接头装置。为便于注水，上注水接头装置相对于所述上层注水结构的管道倾斜设置，倾斜角度设置为0-90度，该倾斜角度优选为45度。
具体地，所述下层注水结构由管道，如pvc管，在水域下离水底0.3-0.7米处，同上层注水结构一样围绕水域三面构成。例如，采用pvc管，在水域下离水底一定距离，优选0.5米设置下层注水结构。在pvc管上设有多个下注水接头装置，如三通注水接头装置若干，且等间距分布在下层注水结构，如间隔5米设置，以便形成下层水域的整体流动。为便于注水，下注水接头装置相对于所述下层注水结构的管道倾斜设置，倾斜角度设置为0-90度，该倾斜角度优选为45度，方便注水时水流能与水域边缘冲刷。
为防止淤泥中微生物消耗池内的氧气，所述养殖池底部且在淤泥上方设置耗氧隔断层。所述耗氧隔断层由太阳布铺设而成。
养殖子池水面漂浮的鱼粪、杂质、死鱼，在所述分层注水结构的推动下向养殖子池后端移动。通过在养殖子池的后端的引导槽，流入相对于养殖子池水平线较低的集污池。为便于人工踩踏、捞杂，去除死鱼和大体积的杂质，在该集污池水面设有架子。集污池地势低端，在其外围设置抽水池围，围内通过水泵抽水至污水过滤池。并且，还在养殖子池底部设有排水管，所述排水管采用pvc管，在排水管的两侧均间隔设置若干排水孔，且排水管一侧的排水孔被堵住。利用隔离坝两端落差，实现非燃料动力式排水，注入到集污池，而且控制开关灵活简便。而集污池的污水还可通过设于池底的抽水管，抽水入污水过滤池。所述集污池内定期投放生石灰等来调节水质的ph值。
所述污水过滤池内依次由上至下设置石英砂铺成的第一过滤层、青石铺成的第二过滤层；所述第一过滤层与所述第二过滤层之间设有过滤网。在所述第二过滤层，靠近底部的边缘侧设有将过滤水引流至生态净化池的出水孔。各个养殖子池的污水经过集污池汇聚后送入污水过滤池，经第一过滤层过滤中大型残渣，通过过滤网防止石英砂漏空于青石，第二过滤层在抬高第一过滤层同时，进行第二层残渣过滤。
为了抬高第一过滤层并降低石英砂的成本，所述第二过滤层铺设青石的高度大于第一过滤层铺设石英砂的厚度。优选，所述第二过滤层铺设青石的高度至少为污水过滤池的一半高度。如，污水过滤池面积为20平方米，高约80厘米，体积约为16立方米，第二过滤层为高约40厘米的青石铺设。
所述出水孔为通过在所述第二过滤层靠近底部边缘侧插入中空的管形件形成的出水孔。在建设污水过滤池时，边缘面在使用青石搭建时，在青石之间，约10-30厘米处插入中空的管形件，如毛竹，待水泥干化后拔出毛竹，则形成直径约2-5厘米的出水孔，以方便水体过滤流出。
当考虑到水流量大时，还在该污水过滤池表层设有将表层溢出的水量引导至生态净化池的支流管线。
为进一步净化水体，所述污水过滤池进口连接管道处设有紫外杀菌设备。另外，净化子鱼塘进入养殖子池的连接管道处也可设有紫外杀菌设备。前者设置的紫外杀菌设备对通过养殖子池底部排水管经集污池进入污水过滤池的管道水体。后者设置的紫外杀菌设备对循环水循环注入养殖水体前进行最后的杀菌处理。
所述净化子鱼塘设有净化水草种植区，利用微生物净化水草种植区固氮、净化水体。鲜活水草在水体中生长，吸收水体中的营养元素，净化水体，保持养殖水体的清爽稳定，当水体净化澄清后把净化水草种植区内的水草取出放置到其他富营养化水域中，水草茂盛时采取修剪方式，保持水草总量适度。
如图2，所述水质数据检测模块包括水质溶氧检测单元、养殖水体氨氮、亚硝酸检测单元、养殖水体ph检测单元。所述测量装置包括氧含量测量装置、水温检测装置、水质检测仪、ph检测仪。所述氧含量测量装置和所述水温检测装置均设于养殖子池内，且分别与所述水质溶氧检测单元通信连接。所述水质检测仪与所述养殖水体氨氮、亚硝酸检测单元通信连接。所述ph检测仪与所述养殖水体ph检测单元通信连接。所述水质调节装置包括与所述增氧控制单元通信连接的增氧装置、与所述氨氮、亚硝酸控制单元通信连接的分层注水结构开关阀或循环养殖子鱼塘流入集污池的管道阀门。
所述控制模块包括增氧控制单元、氨氮、亚硝酸控制单元、ph控制单元。该平台通过实时检测水质情况，包括水质溶氧情况、养殖水温度、养殖水体氨氮、亚硝酸浓度、养殖水体ph，各自经增氧控制单元、温度控制单元、氨氮、亚硝酸控制单元、ph控制单元分析判断后进行智能养殖作业。
所述水质溶氧检测单元用于检测循环养殖子鱼塘的水质溶氧数据，其通过在循环养殖子鱼塘设置的氧含量检测装置，如含氧量传感器，极谱型复膜氧电极伸入养殖水体内获取与氧活度正比的电流值；并通过在循环养殖子鱼塘设置的水温检测装置，如数字温度传感器，获取水体温度。水质溶氧数据在不同水温下数据不同，尤其极谱型复膜氧电极具有极大的温度系数，温度变化对测量精度有较大影响，为此数字温度传感器采用铂式热敏电阻测量水中的温度。上述采集的电流值和温度值通过水质溶氧检测单元对实时监测数据进行信号处理后获得水质溶氧数据来反馈各个鱼塘的水质溶氧情况。所述增氧控制单元接收通过水质溶氧检测单元反馈的水质溶氧数据，与预存的氧气阈值比对判断，当低于氧气阈值时，发送控制指令给设于养殖子池内的增氧装置，如微纳气泡发生器，启动微纳气泡发生器增氧，当养殖子池内的氧含量恢复至正常值后关闭。
所述养殖水体氨氮、亚硝酸检测单元，用于检测养殖子鱼塘、净化子鱼塘、集污池和污水过滤池内的氨氮、亚硝酸数据，其通过在养殖子鱼塘、净化子鱼塘内设置水质检测仪，检测氨氮、亚硝酸在水体内的浓度，在养殖子鱼塘、净化子鱼塘的各个环节设置不同的氨氮、亚硝酸阈值含量，将实时氨氮、亚硝酸数据与氨氮、亚硝酸阈值含量比对，若养殖子鱼塘的氨氮、亚硝酸含量过高时，则由氨氮、亚硝酸控制单元发送开启分层注水结构开关阀，以控制多个分层注水结构12往养殖子池注水的注水量，或发送开关信号给养殖子鱼塘流入集污池的管道阀门；若净化子鱼塘的氨氮、亚硝酸含量过高时，则由氨氮、亚硝酸控制单元发送净化水草种植区水草更换、维护指令给鱼塘作业人员。
所述养殖水体ph检测单元，用于检测循环养殖子鱼塘、集污池的水体ph数据。所述ph控制单元，用于根据养殖水体ph检测单元检测的循环养殖子鱼塘、集污池的水体ph数据，分别调控设于循环养殖子鱼塘和集污池内的ph调节装置，如投放生石灰等并搅拌来调节集污池内水体ph。
所述监控平台还包括监控模块，所述监控模块用于实时监控各鱼塘的养殖作业情况。所述监控模块包括多个用于监控不同高密度鱼塘的监控单元，所述监控单元具有实时记录监控高密度鱼塘的图片和/或视频信息。通过设于各个鱼塘的摄像装置记录鱼塘24小时养殖状况，以图片和/或视频信息回传给监控单元。
本发明监控平台还包括通讯模块，用于监控平台与鱼塘监控端进行双向通信。所述通讯模块为基于窄带物联网技术实现的通讯模块，在鱼塘端的测试装置上，如摄像装置、增氧装置等设有通信装置，用于以该平台的通讯模块通信，以传送鱼塘养殖实时信息，并发送鱼塘养殖操作指令给测试装置或发送短信通知鱼塘养殖户。
在实现远程监控循环养殖的同时，监控平台还包括日志模块，用于存储水质数据检测模块的检测数据、控制模块的控制数据以及监控模块的监控数据，并形成养殖日志存储。基于该养殖日志，用户对养殖状况、水质情况能回放了解，以便于更好地进行鱼塘高效、循环养殖。进一步，所述监控平台还包括鱼塘含量记录模块，所述鱼塘产量记录模块的产量数据存储于所述日志模块内。鱼塘养殖户通过计量循环养殖子鱼塘鱼量并传送给所述鱼塘含量记录模块。所述鱼塘含量记录模块将产量数据存储于日志模块内，形成水质状况-产量数据对照表，并形成科学养殖方案供养殖人员学习高产值养殖。
本发明基于物联网技术的高密度鱼塘养殖监控平台，还包括自动投料模块，根据水质溶氧检测单元检测的数据，发送投料指令给设于所述循环养殖子鱼塘1和所述净化子鱼塘2之间养殖作业区的投饵机，进行自动定时、定量、定距投料。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。