李杰LI Jie；史永祥SHI Yong-xiang；吳旻WU Min；王煜WANG Yu；宋振宇SONG Zhen-yu；彭敏PENG Min；雷杰LEI Jie

（國網(wǎng)溧陽市供電公司，溧陽 213300）

0 引言

水產養(yǎng)殖業(yè)是中國農業(yè)經濟的重要組成部分。自新中國成立以來，中國水產養(yǎng)殖業(yè)經過漫長的發(fā)展歷程，逐步解決了水產品供給不足的問題，增加了漁民的經濟收入。近年來，中國整體致力于走可持續(xù)發(fā)展的道路，根據(jù)國務院《關于加快推進水產養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展的意見》，水產養(yǎng)殖也向綠色、智能道路探索發(fā)展[1]。

水產養(yǎng)殖主要“靠水，吃水”，蝦塘養(yǎng)殖也不例外，水中的溶氧程度、水溫的變化、水的pH值的高低都會對青蝦的生長產生相應的影響。水塘水質的好壞、水塘養(yǎng)殖系統(tǒng)的穩(wěn)定與否，很大程度上決定了飼養(yǎng)于其中水產品的產量和質量。因此，科學的測量，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計對比，可以與傳統(tǒng)飼養(yǎng)方式相結合，更加精準地改善養(yǎng)殖方式，以達到增產創(chuàng)收的目標[2]。

1 溧陽青蝦智慧養(yǎng)殖基本原理

本系統(tǒng)采用云-霧-邊的通訊架構，包含云端控制平臺、塘中的霧計算節(jié)點（“物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關”）、邊緣感知控制器，通過加密的MQTT廣播協(xié)議進行通訊。邊緣端設備完成信息和數(shù)據(jù)的采集，本地通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關進行優(yōu)化控制決策命令和水體數(shù)據(jù)的實時測量，通過數(shù)據(jù)對各個用電設備進行控制，以達到最佳養(yǎng)殖狀態(tài)；云端完成數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)籌各平臺管理，對數(shù)據(jù)基礎閾值的控制，工作模式的轉換等進行管理[2-4]。

APP優(yōu)勢：主要是操作方便，解決時間和空間的問題，使得客戶能隨時隨地查看設備的運行情況和遠程操作。同時能集成攝像頭，可以實現(xiàn)智慧養(yǎng)殖遠程控制。

1.1 拓撲結構

拓撲結構如圖1所示。

1.2 電機拓撲

電機拓撲如圖2所示。

1.3 設備信息

多種探測器：提供水溶氧、pH值、水溫等參數(shù)信息，提供RS485接口數(shù)據(jù)輸出和Modbus協(xié)議傳輸。網(wǎng)關采集數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)分析（如表1）。

表1 多種探測器數(shù)據(jù)

I/O模塊：具備RS485、Modbus協(xié)議，便于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關控制。對以下具備節(jié)點信號輸出，250V*3A的繼電器控制能力。通過交流接觸器的無緣節(jié)點，信號反饋，了解接觸器是否成功吸合。

2 平臺設計

2.1 云平臺設計

云平臺可以部署在云服務器或者外部可訪問的服務器上。云平臺的數(shù)據(jù)流通是，首先各蝦塘內的終端設備獲取數(shù)據(jù)信息后，通過霧節(jié)點，按照固定的約束和格式進行數(shù)據(jù)上傳，也可以接收客戶端等發(fā)來的操作指令，進行開關、驅動塘內的終端設備；云平臺接收塘內終端設備傳來的數(shù)據(jù)后，先進行數(shù)據(jù)處理，設備通過唯一序列號等唯一標識綁定塘口，再按照不同塘口不同設備，進行數(shù)據(jù)分類，寫入各自數(shù)據(jù)表；客戶端軟件從數(shù)據(jù)庫里讀取實時和歷史數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)展示；客戶端發(fā)送操控數(shù)據(jù)指令，平臺發(fā)送至霧計算節(jié)點，通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關執(zhí)行操控的數(shù)據(jù)指令，實現(xiàn)遠程操控的目的。云平臺為服務器端，給APP提供相應接口。

2.2 客戶端APP設計

客戶移動端APP主界面：養(yǎng)殖策略、水質檢測、電能檢測、歷史數(shù)據(jù)等八大模塊，主界面圖示如圖3所示。

養(yǎng)殖策略：養(yǎng)殖策略模塊將今天的溶氧和pH值曲線數(shù)據(jù)展示出來，方便用戶根據(jù)每天的數(shù)據(jù)進行判斷策略的選用，養(yǎng)殖策略圖示如圖4所示。

曲線圖部分代碼：電機啟動模式部分代碼：

水質監(jiān)測：水質檢測界面將最近一條（前一分鐘內）的實時數(shù)據(jù)進行展示，并將設備控制按鈕結合一體，方便用戶根據(jù)實時的水質數(shù)據(jù)進行啟停設備，對塘內水質進行調整操作，水質檢測圖示如圖5所示。

電能監(jiān)測：電能檢測界面將微斷的電流、功率、電能的實時數(shù)據(jù)進行展示，并將電能的數(shù)據(jù)以柱狀圖的形式展示，方便用戶掌握電能信息，電能監(jiān)測圖示如圖6所示。

3 總結

本文根據(jù)云-霧-邊的通訊架構下青蝦智慧養(yǎng)殖云端控制平臺基理，設計開發(fā)云平臺相對應的APP客戶端。實現(xiàn)養(yǎng)殖戶更加便捷的遠程控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計，改變傳統(tǒng)飼養(yǎng)方式，實現(xiàn)青蝦智能化高產養(yǎng)殖。