水产养殖数字化监测与控制关键技术研究及其应用PDF电子书下载

1绪论 1

1.1水产养殖数字化监测与控制国内外发展状况 1

1.1.1水质多参数监测与控制技术的发展状况 1

1.1.2基于有线、无线传感器监测网络的发展状况 2

1.1.3水产养殖分布式控制系统的发展状况 4

1.1.4水产健康养殖过程精细管理决策系统的发展状况 5

1.1.5水产生态养殖主要模式发展现状 5

1.1.6水产养殖专家系统的发展状况 7

1.2水产养殖数字化监测与控制系统关键技术研究 7

1.2.1水产养殖水质多参数无线采集技术的研究 7

1.2.2基于鱼类重要因子溶解氧为顶事件的监控系统可靠性研究 7

1.2.3水产养殖数字化分布式监控系统的研究 8

1.2.4采用图像处理技术对鱼体状况监视和预报研究 8

1.3本书研究的目的和意义 8

1.4本章小结 9

2下位单片机多参数智能检测与控制技术研究 10

2.1引言 10

2.2下位单片机智能检测与控制的结构原理 11

2.3新型水质浊度传感器探头设计和浊度检测技术研究 11

2.3.1新型浊度传感器探头设计 12

2.3.2基于LED光源和硅光电接收器件浊度值理论算法 13

2.3.3新型浊度传感器微弱小电流调理电路的设计 14

2.3.4浊度测量中温度自动补偿技术的研究 15

2.4多因子自动补偿溶解氧智能检测方法研究 16

2.4.1溶解氧测量原理和调理电路设计 16

2.4.2温度对溶解氧的影响和自动补偿检测技术 17

2.4.3盐度对溶解氧的影响和自动补偿检测技术 20

2.4.4大气压力对溶解氧的影响和自动补偿检测技术 20

2.4.5多因子自动补偿溶解氧检测方法 21

2.5溶解氧智能控制技术 21

2.5.1水产养殖鱼池基于变频调速方式的增氧数学模型 22

2.5.2基于模糊自整定PID参数的溶解氧变频智能控制技术 25

2.5.3基于变频控制溶解氧技术节能研究 27

2.6 pH值传感器调理电路的设计 28

2.6.1 p H值测量算法 28

2.6.2 pH值检测技术 30

2.7温度的检测 31

2.8亚硝酸盐的检测 34

2.8.1亚硝酸盐传感器检测电路设计 34

2.8.2亚硝酸根离子质量分数检测数据标定拟合 36

2.9盐度传感器调理电路的设计 37

2.9.1盐度值检测电路 38

2.9.2盐度检测数据拟合算法 41

2.10单片机测控仪表软件和硬件设计 43

2.10.1微处理器硬件连接 43

2.10.2检测主程序设计 44

2.10.3键盘和LCD显示 44

2.10.4 A/D转换程序模块 45

2.11单片机测控仪表检测结果 46

2.11.1盐度和pH值测试结果 46

2.11.2溶解氧监控效果 47

2.11.3下位单片机测量浊度和温度测试结果 47

2.12本章小结 49

3测控仪表的CAN和PROFIBUS现场总线通信接口设计 50

3.1引言 50

3.2多参数智能检测与控制仪表CAN总线通信设计 50

3.2.1 CAN总线的特点 50

3.2.2 CAN总线协议 51

3.2.3多参数智能检测仪CAN总线系统结构框图 54

3.2.4 CAN总线收发器硬件电路设计 55

3.2.5 C8051F040 CAN通信程序设计 56

3.2.6 LPC2292的CAN通信程序设计 63

3.2.7系统通信规约 66

3.2.8实验结果分析 67

3.3多参数智能检测与控仪表PROFIBUS总线通信设计 68

3.3.1多参数智能检测仪PROFIBUS总线系统设计框图 68

3.3.2测控仪表PROFIBUS接口硬件设计 69

3.3.3测控仪表PROFIBUS接口软件设计 73

3.3.4基于总线通信计算机监控系统设计 75

3.3.5基于总线通信监控系统实验结果分析 76

3.4本章小结 77

4水产养殖无线传感器检测网络的研究 78

4.1引言 78

4.2无线传感器网络的体系结构和通信协议 78

4.2.1传感器节点的硬件结构 78

4.2.2传感器网络的体系结构 79

4.2.3无线传感器网络的协议 79

4.3水产养殖无线传感器网络体系结构设计 80

4.3.1对单个鱼池的无线传感器星型网络拓扑结构设计 80

4.3.2对多个鱼池的无线传感器树状网络拓扑结构设计 82

4.3.3对特长条形鱼池的无线传感器链状网络拓扑结构设计 83

4.3.4大范围、远距离的养殖鱼塘无线混合型网络拓扑结构设计 85

4.4水产养殖无线传感器网络通信协议研究 86

4.4.1水产养殖无线传感器网络通信协议选择 86

4.4.2基于星型拓扑结构的TDMA时隙分配 87

4.4.3基于星型拓扑结构的网络工作模式设计 87

4.5新增传感器节点在无线传感器网络中定位研究 89

4.5.1基于RSSI接收信号强度的新增传感器节点定位方法 89

4.5.2基于包络线的新增传感器节点近似定位方法 91

4.6水产养殖无线传感器网络中自组织和冗余技术研究 94

4.7水质多参数无线传感器检测网络节能问题研究 95

4.8无线传感器网络监测结果 97

4.9本章小结 99

5基于鱼类重要因子溶解氧为顶事件的监控系统可靠性研究 100

5.1引言 100

5.2水产养殖监控系统硬件结构和工作原理 100

5.3故障树分析技术在水产养殖监控系统可靠性设计中的应用 101

5.4提高水产养殖监控系统可靠性的若干措施 105

5.4.1水产养殖下位单片机的可靠性设计 105

5.4.2水产养殖上位监控计算机的可靠性设计 107

5.5本章小结 107

6采用图像处理技术对鱼体状况监视和预报研究 108

6.1引言 108

6.2水产养殖计算机图像处理系统硬件构成 108

6.3水产养殖数字图像处理方法研究 109

6.3.1设计的主体思想 109

6.3.2图像的文件格式 110

6.3.3图像的灰度化 111

6.3.4图像的中值滤波处理 112

6.3.5灰度图像的二值化 113

6.3.6图像二值形态学处理 114

6.3.7基于区域矩特征计算不适漂浮鱼体面积 117

6.4健康状况下降不适鱼体与健康状况良好鱼体图像处理比较 118

6.5鱼类游动速度测量方法研究 119

6.5.1固定摄像区域的不适单条鱼漂浮游动速度测量方法 119

6.5.2不固定摄像区域的不适单条鱼漂浮游动相对速度测量方法 121

6.5.3单条鱼在水中的游动相对速度测量方法 121

6.5.4基于鱼的游动速度对鱼体的不适和活跃性状况判断 123

6.6本章小结 124

7基于Android智能手机的水产养殖远程监控系统 125

7.1引言 125

7.2智能手机监控系统方案设计 125

7.3 Android监控系统客户端设计 126

7.3.1 Android客户端架构 126

7.3.2 Android客户端界面设计 127

7.3.3 Android客户端主流程设计 128

7.3.4 Android客户端数据存取模块设计 129

7.3.5 Android客户端通信模块设计 130

7.3.6 Android客户端数据处理模块 130

7.3.7 Android智能手机动态曲线绘制模块 131

7.4智能手机监控系统服务器监控平台 132

7.5 Android智能手机监控系统试验与结果分析 133

7.6本章小结 134

8上位机和远程监控计算机系统设计 135

8.1引言 135

8.2上位机和远程监控计算机系统的结构框图 135

8.3采用GPRS无线通信和互联网技术上位机与远程计算机通信设计 136

8.4现场上位机组态监控软件的设计 138

8.5上位机和远程多参数智能监控实验结果 141

8.6有线单片机测控仪、上位机和远程计算机检测数据实验结果 143

8.7无线传感器网络测控仪、上位机和远程计算机检测数据结果 145

8.8本章小结 146

9结论和展望 147

9.1结论 147

9.2展望 149

参考文献 150

附录 基于Android平台智能手机水产养殖远程监控系统程序及说明 160