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海带育苗过程光照强度监测系统的设计与实现.docx
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2023-04-30
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海带育苗过程光照强度监测系统的设计与实现.docx
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海带(Laminaria japonica)是一种常见的食用海藻, 其养殖在我国的水产行业中占有非常重要的地
位。在海带的养殖过程中, 育苗生产是其最重要和依赖人工操作较多的一环。在育苗生产过程中, 监测养
殖环境条件的各项指标变化, 并及时调控是保障育苗效果的基本手段, 需要监测的指标有水温、pH、光照
强度等
[1]
; 其中光照强度日变化范围大, 对幼孢子和幼苗发育的影响显著, 需要通过实时监测和及时调控来
保证海带幼苗在生长期间接受适宜强度的光照。目前, 在我国多数海带育苗企业中, 光照强度监测采用传
统人工监测方法的情况
[2]
。所谓传统人工监测, 是在海带育苗期间, 技术人员手持光照强度计定时在车间
内走动对光照强度进行测量, 并将测量结果记录下来, 实现对光照强度的监测。此方法不仅容易产生人为
误差, 而且效率低下, 不利于海带育苗生产精细化及信息化的发展。
目前, 物联网技术的迅速发展已将农业物联网广泛地推广到种植业、畜牧业等农业生产行业中
[3]
。
水产养殖业作为大农业的重要组成部分, 生产技术的升级在一些方面已与农业物联网技术结合发展, 其中
结合最紧密的是水产养殖监测技术的发展。在水产养殖监测方面, 毛力等
[4]
设计了用信息融合技术改进的
水产养殖水质监控系统, 华芳芳等
[5]
建立了基于 Web 的水产养殖环境监控物联网系统, 肖瑞超等
[6]
建立了
应用于工厂化的水产养殖水质监测系统, 栾培贤等
[7]
设计了基于物联网的镜鲤池塘养殖环境监测系统。海
带育苗生产作为水产养殖的重要部分, 光照监测系统的设计研究较少。为弥补海带育苗生产监测研究的不
足, 结合现有生产条件和农业物联网三层架构体系
[8-9]
, 设计了应用于海带育苗过程中的光照强度监测系
统。
1 系统总体设计方案 1.1 系统目标
针对海带育苗过程中车间信息监控水平低和管理低效的问题, 系统采用集单参数多设备信息感知、
无线和以太网联合传输网络、移动客户端监测为一体的物联网技术, 精确采集各育苗池的实时光照情况、
车间周围天气环境和相关设备工作状态信息, 并对信息进行精准监测管理。在应用设计上, 为使整个系统
的应用和管理更为灵活、便捷, 将移动客户端作为应用层主要的业务控制中心。
1.2 系统结构
整个海带育苗光照强度监测系统由三层结构组成:感应层、传输层、应用层, 如图 1 所示。
图 1 海带育苗光照监测系统的结构设计图 Fig. 1 Structural design of illumination monitoring system for kelp
seedlings
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