本实用新型涉及水产养殖技术领域，尤其涉及一种数据驱动的开放式水产养殖综合服务系统。
背景技术：
物联网水质传感技术：水质成分对水产养殖过程非常重要，传统的水质分析技术需要现场提取，送到专业水质分析机构进行分析，这种离线分析的方式通常涉及一些多种类细致的指标(如藻相)对于一些已经具备移动传感设备(传感器、探头)可采集的指标意义不大。这些传感器通过专门的本地采集和分析技术，可以快速获取一些与养殖相关的关键指标，例如溶解氧、温度、pH值、氨氮、以及池塘周边气候(如温度、湿度、风速)等，并以电信号的方式传输到上位机。
嵌入式控制单元技术：基于嵌入式控制单元，可以制造出一体化监控设备，集成本地无线路由组网系统，并实现连接本地水产养殖环境传感设备并上传数据到云端的服务器、连接本地水产养殖设备并根据一定模式来实现开关控制、监测设备工作状态等功能。
云计算技术：云计算技术泛指在服务器端提供的对接入互联网的终端用户透明的综合服务，包括基础信息设施、系统平台和、应用软件服务(即经常描述为IaaS、PaaS、SaaS)等。
移动互联网技术：除了传统互联网技术提供的信息查询、匹配，移动互联网技术使得用户进一步通过移动通信终端设备(通常是平板电脑、智能手机) 上运行的应用程序(APP)或第三方的服务平台(如微信)，来访问更为丰富的互联网服务，例如消费、信息浏览、社交网络交互等等。不仅如此，移动互联网技术还提供了更为便捷的查询途径，结合条码、二维码或NFC技术，和可以实现产品信息溯源的功能。
以上四种技术的集成，已经可以实现用户通过移动终端访问互联网可以查看水产养殖环境的水质指标，控制增氧或养殖设备，并通过移动终端上的APP 来对一些生产操作进行记录和溯源查询。
“水产养殖服务系统”涉及多项技术环节和技术应用，实用新型专利 CN101339179A、CN102098805A、CN101261261A，实用新型专利 CN202004800U、CN203324784U、CN204536812U提出了不同种具体实现的面向多个水质参数指标，多种水产养殖设备控制的远程监控系统设计，其中向多个水质参数指标由集成了本地无线网络技术(WI-FI、Zigbee)、现场数据采集设备(传感器、摄像头等)与嵌入式控制单元、广域通讯网络(一般是GPRS， CDMA，含虚拟专网)、和云端应用服务器构成。
不同专利之间的区别主要体现在实现类似功能的嵌入控制单元的不同模块设计、现场组网方式不同设计、以及实用不同的继承功能芯片等。通过上述设计可以实现不同环境下对水产养殖品种的的参数监测，例如实用新型专利 CN203324260U公开了一种类似设计，针对南美白对虾的养殖水质监控系统。实用新型专利CN103197656A还特别强调了基于Android移动终端实现的远程数据管理。实用新型专利CN204993648U和CN204695090U从更高的一个层次概念即智慧农业和农业大数据的角度公开了类似的应用设计与实现，采用了类似的技术集合智慧农业云平台，应用范围以植保、温室大棚为例。
但是，现有技术存在以下缺点：
(1)对不同传感器标识类型的连接处理：以上设计考虑了针对多种水质指标的传感器的接入，但是忽略了各种指标的中传感器厂家和型号的差异对设计带来的影响。虽然有业界通用技术标准如RS-485供传感设备的接入，但是在遇到级联的情况出现时，没有考虑到根据传感器本身的可标识性来实现具体的扩展方案。
(2)应用场景的处理单一：以上设计多考虑了面向集约化养殖的环境，对于分散的中小型池塘和低成本硬件环境设施未予足够考虑。在分散的中小型池塘，很难投资构建一套技术相对完整的无线网络数据采集，通常会出现一个监控箱会同时接入多个池塘的传感器，并对1个以上的水产设备进行管理，上述设计对实际场景中“一机多塘”和“一机多控”的情况未能表述。
(3)移动端设备运行环境的支持力度：以上设计提到了移动Android系统，移动互联网的另一个重要市场占有者苹果iOS的支持未有提及，以及现有的开放性的数据应用平台(如微信)所提供的扩展服务支持尚未覆盖。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种数据驱动的开放式水产养殖综合服务系统，建立一个可开放式接入不同标识性能传感器的，可兼容面向分散中小型池塘的服务系统。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种数据驱动的开放式水产养殖综合服务系统，包括依次连接的现场数据采集与控制平台、云端服务平台及用户使用平台；所述现场数据采集与控制平台包括水质监控箱、水质传感器及水产养殖设备，所述水质传感器及水产养殖设备分别设置于鱼塘内且分别与水质监控箱相连；所述用户使用平台包括用户访问终端；所述云端服务平台包括依次相连的通讯服务器、应用服务器、数据存储器及数据开放接口服务器，所述云端服务平台通过通讯服务器分别与水质监控箱及用户访问终端连接。
作为上述方案的改进，所述水质监控箱包括本地中央处理模块、通讯模块、数据采集模块、本地存储模块、本地控制模块及本地设备保护模块，所述本地中央处理模块分别与通讯模块、数据采集模块、本地存储模块、本地控制模块及本地设备保护模块相连。
作为上述方案的改进，所述水质监控箱还包括扩展模块，所述扩展模块上设有多个电气接口。
作为上述方案的改进，所述水质传感器通过电缆接入数据采集模块。
作为上述方案的改进，所述水质传感器上设有串行总线接口，所述水质传感器通过串行总线接口接入电缆。
作为上述方案的改进，所述水质传感器通过通讯模块接入本地中央处理模块。
作为上述方案的改进，所述通讯模块内设有GPRS通信单元、3G通信单元、 4G通信单元、Wi-Fi通信单元及Zigbee通信单元中的任意一种或几种。
作为上述方案的改进，所述水质传感器包括多个预设ID标识的水质传感器，所述水质监控箱通过ID标识识别水质传感器。
作为上述方案的改进，所述水质监控箱上设有分址识别装置，所述水质传感器通过分址识别装置与水质监控箱相连；所述水质传感器包括多个预设ID标识的水质传感器及多个无预设ID标识的水质传感器，所述分址识别装置为无预设ID标识的水质传感器分配ID标识。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
本实用新型数据驱动的开放式水产养殖综合服务系统实现了对现场数据采集与控制平台、云端服务平台及用户使用平台的基础的集成，建立一个可开放式接入不同标识性能传感器的，可兼容面向分散中小型池塘的服务系统，具体地，本实用新型具有以下有益效果：
一、通过引入分址识别装置，为水质传感器自动分配ID，无需考虑传感器厂家和型号的差异，实现了池塘多监测点水质传感器12的扩展接入，即对同一个养殖单元(如鱼塘)多种环境指标传感器的数据采集(有ID或无ID)；对多个养殖单元(如鱼塘)的多种环境指标同时监测。
二、通过引入扩展模块，实现了池塘多控制点的扩展接入，即一台水质监控箱11同时控制多个水产养殖设备(“监控点”)，即“一机多控”；通过扩展模块11g实现一台水质监控箱11同时监测多个鱼塘的水质状况(“监测点”)，即“一机多塘”。
三、通过引入数据开放接口服务器，实现了第三方的开放数据的接入，信息量大，灵活性强。
附图说明
图1是本实用新型数据驱动的开放式水产养殖综合服务系统的结构示意图；
图2是本实用新型数据驱动的开放式水产养殖综合服务系统的另一结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。
参见图1，图1显示了本实用新型数据驱动的开放式水产养殖综合服务系统的具体结构，其包括依次连接的现场数据采集与控制平台1、云端服务平台2及用户使用平台3。
第一部分：现场数据采集与控制平台1。
所述现场数据采集与控制平台1包括水质监控箱11、水质传感器12及水产养殖设备13，所述水质传感器12及水产养殖设备13分别设置于鱼塘内且分别与水质监控箱11相连，具体地：
鱼(池)塘分为两种：集约化鱼池一般为工厂化密集分布建造，配有比较完善的供电水循环基础设施，一般为规则玻璃钢圆形或水泥长方形流水，水源一般为养殖环境周边水纹的自然水域；土塘一般为露天环境下的田地挖掘而成。本实用新型既可应用于集约化鱼池也可以应用于土塘，灵活性强。
所述水质传感器12设于鱼(池)塘内，用于采集鱼(池)塘内目标水域的水产数据。水质传感器12，是一个集成的功能电子元器件，负责对目标水域的制定成分指标进行数据采样；水质传感器12的测量指标有很多种，与水产养殖最相关的包括溶解氧、pH值、氨氮、温度等；水质传感器12针对不同的检测指标存在不同的技术实现，但最终都需将数据采样得到的电压或电流信号经过转换为数字信号输出；有的传感器具有无线通讯功能、电源续航功能、和本地数据存储功能。
所述水产养殖设备设于鱼(池)塘内，用于为水产养殖提供服务。其中，水产养殖设备13包括各类型的增氧机、投饵机、耕水机、循环送水等，集约化养殖会涉及一些更为复杂的本地电路控制系统和备用供电装置等。
所述水质监控箱11分别与水质传感器12及水产养殖设备13相连，用于对水质传感器12及水产养殖设备13进行管理。水质监控箱11是一个集成化的本地嵌入式处理设备。
第二部分：用户使用平台3。
所述用户使用平台3包括用户访问终端31，所述用户访问终端31用于采集用户上传的基础信息，具体地，所述用户访问终端31可以是计算机(带PC浏览器)或移动智能通讯终端(主要是支持iOS和Adroid系统的智能手机或平板电脑)等。
第三部分：云端服务平台2。
所述云端服务平台2包括依次相连的通讯服务器21、应用服务器22、数据存储器23及数据开放接口服务器24，所述云端服务平台2通过通讯服务器21 分别与水质监控箱11及用户访问终端3连接。具体地：
所述通讯服务器21与现场数据采集与控制平台1及用户使用平台3相连，用于与现场数据采集与控制平台1及用户使用平台3进行通讯，即用来处理与远程生产环境之间，以及与用户访问终端之间，遵循一定通讯规约的数据通讯。具体地，所述通讯服务器即通信服务器(Communication Server)，为网络上需要通过远程通信链路传送文件或访问远地系统或网络上信息的用户提供通信服务。
所述应用服务器22，用于对现场数据采集与控制平台上传的远程现场数据进行处理。在面向水产养殖主要生产环节中，应用服务器22需提供必须的数字化服务，具体的数字化服务可采用现有的成熟技术进行实现，如数据存储、水质监测、信息推送、信息显示、设备监控、数据查询等，但不以此为限制。
所述数据存储器23，用于存储现场数据采集与控制平台1上传的远程现场数据，并存储应用服务器22的应用数据。数据存储器23用来存储现场数据采集与控制平台1上传的远程现场数据，并作为云端服务器平台2的数据存放，其中，根据采集的数据类型和数据量，可选用不同的技术集成实现如服务器硬盘阵列及或存储网络。
所述数据开放接口服务器24，用于接入第三方的开放数据。所述第三方的开放数据包括并不限于：天气信息、地理位置信息、名录信息、不同监控设备厂家发布的数据接口、社交网络用户信息等。具体地，数据开放接口服务器24 通过公开发布非专有的数据机构格式，以及平台数据调用应用编程接口(API)，允许其他用户访问平台数据，并可选择按照该开放数据格式为平台提供采样数据信号。因此，本实用新型通过数据开放接口服务器24实现了多样性设备和多方数据与信息的接入与共享。具体地，所述数据开放接口服务器可以为HP DL580G9 4820V4服务器，但不以此为限制。
如图2所述，所述水质监控箱11包括本地中央处理模块11a、通讯模块11b、数据采集模块11c、本地存储模块11d、本地控制模块11e及本地设备保护模块 11f，所述本地中央处理模块11a分别与通讯模块11b、数据采集模块11c、本地存储模块11d、本地控制模块11e及本地设备保护模块11f相连。具体地：
所述通讯模块11b，用于与云端服务平台2、水质传感器12及本地中央处理模块11a进行通讯。优选地，所述通讯模块内设有GPRS通信单元、3G通信单元、4G通信单元、Wi-Fi通信单元及Zigbee通信单元中的任意一种或几种。通讯模块11b负责与云端服务平台2通过无线通讯方式(通常是GPRS，也可使用3G或4G技术，取决于实际的运营商网络覆盖情况和元器件成本)沟通；还负责与本地组网设备(水质传感器11)通过无线(Wi-Fi，Zigbee等)方式沟通。
所述数据采集模块11c，用于接收水质传感器12的水产数据。数据采集模块11c通过“监测点”接入水质传感器，在有线连接的情况下，水质传感器12 通过物理电缆接入数据采集模块，一般情况下，所述水质传感器上设有串行总线接口，所述水质传感器通过串行总线(如RS-485)接口接入电缆；在无线的情况下，水质传感器12通过内置的无线通讯模块与通讯模块11b通讯接入本地中央处理模块。具体地，所述数据采集模块11c可以是双绞线传输器或无线传输器，但不以此为限制，只要可实现数据的传输即可。
所述本地存储模块11d，用于存储本地中央处理模块11a的工作数据，即负责临时存储来自水质传感器12和本地中央处理模块11a的工作数据。
所述本地设备保护模块11f内设有保护电路，用于对接入的水产养殖设备 13进行故障的保护动作控制，即负责对接入设备进行负载、缺相、断电等故障的保护动作控制，并通过通讯模块上传设备状态。
所述本地控制模块11e内设有开关电路，用于对接入的水产养殖设备13进行开关控制，即负责对接入的水产养殖设备13(如增氧机、投饵机、耕水机等) 进行开关控制，通过“控制点”接入设备。
所述本地中央处理模块11a，用于协调数据采集模块11c、本地存储模块11d、本地设备保护模块11f、本地控制模块11e、扩展模块11g及通讯模块11b的业务调度。具体地，所述本地中央处理模块11a可以是Intel(R)Core(TM)2Duo CPU E7500@2.93GHz，但不以此为限制，只要具有基本的转发。驱动功能即可。
进一步，所述水质监控箱11还包括扩展模块11g，所述扩展模块11g上设有多个电气接口，用于将水产养殖设备13接入本地控制模块11e。在现场安装条件有限，无法安装多台水质监控箱11时，通过扩展模块11g实现一台水质监控箱11同时间控制多个设备(“监控点”)，即“一机多控”；通过扩展模块11g 实现一台水质监控箱11同时监测多个鱼塘的水质状况(“监测点”)，即“一机多塘”。具体地，扩展模块11g是一个物理连接扩展装置，优选为三菱PLC扩展模块，即通过物理方式为控制设备提供额外的电气接口，解决原设备物理接口数目限制。“监测点”指监控设备连接的水质传感器所要监测的位置和对象，监测点的描述信息包括：(a)鱼塘标识、数量；(b)增氧设备数量；(c)该设备电气监测指标：过载、缺相、断电；(d)该鱼塘水质监测指标：温度、溶解氧等。“监控点”指监控设备连接的控制模块所要控制的对象，控制点的描述信息包括：(a)鱼塘标识、数量；(b)增氧设备数量；(c)增氧设备所安装的鱼塘。
需要说明的是，所述水质传感器12可以包括多个预设ID标识的水质传感器，所述水质监控箱通过ID标识和通信协议识别水质传感器。
另外，所述水质监控箱11还包括分址识别装置11h，所述水质传感器12通过分址识别装置11h与水质监控箱11相连；所述水质传感器12也可以包括多个预设ID标识的水质传感器及多个无预设ID标识的水质传感器，所述分址识别装置11h为无预设ID标识的水质传感器分配ID标识。对于多个无预设ID标识的水质传感器接入(有预设ID标识的水质传感器和无预设ID标识的水质传感器同时混杂接入)的情况，需要以分址识别装置11h作为中介，连接水质传感器12与数据采集模块11c。分址识别装置11h物理上是一个一分多的接口，优选为ID分配器，具有基本信息处理能力，接受来自本地中央处理模块11a的指令设置，直接为无预设ID标识的水质传感器12分配一个标识ID，该ID将在上传水质传感器12数据时，与上传的数据同时打包。
因此，本实用新型通过在水质监控箱11接入“分址识别装置”，解决了不同标识性能的水质传感器12混杂接入的情况。同时，本实用新型同时适用于集约化养殖和个体中小型散养的情况，通过扩展模块11g方式实现了通过实用一台水质监控箱11监测多个鱼塘、控制多个设备的情况。
因此，本实用新型数据驱动的开放式水产养殖综合服务系统实现了对现场数据采集与控制平台、云端服务平台及用户使用平台的基础的集成，构建集成化的环境，具体地，本实用新型具有以下有益效果：
一、通过引入分址识别装置，为水质传感器自动分配ID，无需考虑传感器厂家和型号的差异，实现了池塘多监测点水质传感器12的扩展接入，即对同一个养殖单元(如鱼塘)多种环境指标传感器的数据采集(有ID或无ID)；对多个养殖单元(如鱼塘)的多种环境指标同时监测。
二、通过引入扩展模块，实现了池塘多控制点的扩展接入，即一台水质监控箱11同时控制多个水产养殖设备(“监控点”)，即“一机多控”；通过扩展模块11g实现一台水质监控箱11同时监测多个鱼塘的水质状况(“监测点”)，即“一机多塘”。
三、通过引入数据开放接口服务器，实现了第三方的开放数据的接入，信息量大，灵活性强。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。