基于人工养泥鳅的水温监控系统
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摘要：在农村经济快速发展的过程中，泥鳅养殖业也得到了快速普及，很多市场上都出现了商品泥鳅，深受人们青睐。泥鳅是一种小型杂食性淡水鱼类，其肉质清淡、细嫩，肉味鲜美，营养丰富，被誉为“水中人参”。目前泥鳅养殖业与以往有很大不同，主要以人工养殖业为主。
中图分类号： S966.4 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2017.09.065
在泥鳅生长的过程中，水体的温度非常关键。养殖池的温度保持在一个合适的范围内，有利于提高泥鳅的产量，并减少饲料和药品的投放量。水温12℃～25℃时泥鳅食欲逐渐增强，25℃～27℃食欲特别旺盛，超过30℃或低于 12℃时，应少投甚至停喂饵料。当水温在20℃以下时，以摄植物性饵料为主，占60%～70%；当水温在21℃～23℃时，动植物饵料各占50%；当水温超过24℃时，植物性饵料应减少到30%～40%。当前，绝大多数养殖户都运用人工方式来对养殖水体温度进行测量与调节，很多情况下水体温度监控会出现较大的误差，给泥鳅的生长带来不利影响。在本系统中，养殖水体温度主要为自动调控的方式被控制，整个水体温度能够始终保持在既定的范围内，降低人力与物力方面的投入，使得养殖的单位面积产量得以提高，减少养殖户的成本，提高经济效益。
1水温监控系统的设计
1.1系统总体设计
本系统主要包括两部分，即上位机与下位机。对于上位机来说，其运行在PC上，能够显示各个养殖水池的水温，并对水温进行及时调控。上位机的主要功能在于对水温进行动态监控，并随时进行调控，确保水温始终在既定的范围内，其能够发送指令，实现冷热水调节模块的控制。对于管理人员来说，其只需要在PC上根据各种显示数据进行操作，就能够实现对水温的控制。下位机则涵盖多个部分，如单片机、冷热水注入控制模块、温度检测模块等。之所以会运用单片机是因为其软件编程相对来说自由度大，我们可以借助编程来实现多种控制。除此之外，单片机体积较小，安装也非常简单，能够配合多种传感器来进行工作，采集的数据也具有非常高的准确度，有助于实现远程控制。在本系统中，下位机所采用的主控芯片为STC89C52。在运作的过程中，其最高频率为35MHz，内部含有8k片内Flas与512字节片内RAM、32 位I/O 口线、看门狗定时器、内置4KB EEPROM、MAX810复位电路、3个16 位定时器/计数器、4个外部中断、一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构）、全双工串行口等。STC89C52 能够下降到0Hz 静态逻辑操作，可以支撑2种软件，并且能够进入节电模式。在空闲模式下，CPU 会停止运作，并且允许RAM、定时器/计数器、串口、中断持续工作。在掉电保护模式下，RAM内容可以被保存，振荡器能够被冻结，单片机所有工作都会终止，除此之外，STC89C52还被广泛地应用到工业控制领域。高性能的STC89C52单片机能够迅速处理上位机的各种指令，并将所收集到的温度信息传递给上位机。
1.2无线传输和接收模块
本文采用Zig-Bee无线传感器网络技术进行人工泥鳅养殖的监控数据采集，然后通过zigbee网络传递到监控室，上位机能够实时的显示各个监控点对应的温度，并且可以设置对不同监控点的报警温度，温度超过报警值时上位机可以声音报警，在现场监控点也可以声音报警，并且可以随意增加监控点，随意移动监控点，传输数据安全稳定可靠，采用电池供电，操作非常方便，避免了繁琐的拉线等操作。Zig-Bee是当前新兴的一种无线网络通信技术，其具有距离短、速率低的特点。在IEEE802.15.4标准下，可以借助2.4GHz公共频率来实现无线测量与系统监控，该技术介于无线标记技术与蓝牙技术之间，常被应用到短距离的无线通讯中，且具有成本低、耗能少、支持数据校验重发、功能数据通信可靠性高等优势。实现养殖场温湿度的自动化监测，见图1。
2系统软件设计
2.1单片机软件设计
单片机的程序主要实现系统的初始化， A/D转换，传输数据。 系统的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆栈、中断寄存器等），通信的初始化（串口的初始化，stc89c52的初始化，通信缓冲区的初始化），无限接受和传输模块的初始化。本程序的设计全部使用的是最基础的C 语言来加以编写，并运用模块化的思维来展开编程工作，最终再将各个模块分别进行调试，有效地节约了调试时间，增加了程序的可移植性和可剪裁性。在设计主程序的过程中，应先将看门狗与总中断程序进行关闭，从而杜绝在初始化过程中而出现的单片机复位现象，避免初始化难以进行的情况出现。初始化过程分模块进行，增加了程序的可读性，而已便于分块调试，缩短了调试周期。整个系统软件需要对温度传感器、报警、无线传输与接收模块以及水体冷热水调节模块进行管理，以上所有模块均在主程序中完成初始化过程。
2.2上位机软件设计
本系统需要设计一个基于Visual Basic的数据采集监测系统。用下位机系统接收传感器的参数数据，上位机与单片机需实现串口通信。使用Visual Basic6.0编写上位机程序，接收参数数据并储存在 SQL Server 2005数据库中；接收数据时，要求能同步、连续如实的采集和记录监测环境内各参数曲线变化，参数列表、各参数的最大值、最小值、平均值等参数的情况，以数字和图形、表格方式进行实时显示和记录监测信息；在出现异常数据的时候，如温度、湿度超过上下限时，可以嗡鸣报警；所有的数据可保存在计算机上，按要求记录各个不同养殖水体参数变化曲线或表格及工作情况报告；可以通过对参数的分析，来控制冷热水注入调节系统来调节养殖水w的温度；可以定时自动保存、备份、归档等；可按要求打印各个点温、湿度变化曲线或表格及工作情况报告；并可以按照使用人员的特定要求，输出WORD格式的报表；系统有严格的密码授权制度和用户分级制度，不同的人员具有不同的权限。为用户提供了一个管理平台，以保证只有授权的工作人员才可进行相应的管理和操作。
基于Visual Basic的数据采集系统在设计时主要应该满足如下功能指标。
3结语
针对目前大量应用的现场有线监控系统所带来的不利因素和规模化水产养殖场的特点，本水体温度监测系统采用zigbee无线通信系统结合单片机和上位机软件，实现组网。管理人员通过PC端可以设置和查看各个养殖水体的实时温度值，自动调节水体温度，保持水体温度保持在预设范围之内。本系统实现了温度的动态控制，加强了养殖水体温度的监控力度，减少了养殖户的人力与物力投入，提高了水产品的产值。本系统的硬件结构有利于日常的维护，可以进行扩展，具有非常强的适用性。
参考文献
[1] 王根林. 水产养殖水环境调控实用技术[J].科学养鱼，2015，（01）.
[2] 姜衍礼，董信林，崔从明，杨同.工厂化水产养殖循环水系统控温技术的探讨[J].水产养殖，2017，（03）.
作者简介：何光富，大专学历，气象工程师，研究方向：气象服务。