本發(fā)明涉及養(yǎng)殖領(lǐng)域，特別是一種基于實(shí)時(shí)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能投食設(shè)備。

背景技術(shù)：

我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)問(wèn)題始終是關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的根本問(wèn)題。我國(guó)已研制成功蔬菜嫁接機(jī)器人并成功進(jìn)行了試驗(yàn)性嫁接生產(chǎn)。但在精度、效率和穩(wěn)定度方面和國(guó)外還有一定的差距。中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量占到了全世界總產(chǎn)量的73%，是名副其實(shí)的水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó)。隨著物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)殖技術(shù)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式開(kāi)始向這一新型養(yǎng)殖模式靠攏。很多科技人員致力于集成智能水質(zhì)傳感器、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)通信、智能管理系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等專(zhuān)業(yè)技術(shù)，對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境、水質(zhì)、魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)狀況等進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)管理，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、增產(chǎn)增收的目標(biāo)。但智能水產(chǎn)養(yǎng)殖多集中于單個(gè)指標(biāo)控制、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)信息采集等應(yīng)用和研究，缺乏系統(tǒng)性和整體性，且監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)化和智能化程度較低，缺乏系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)能力，推廣應(yīng)用性較差，漁業(yè)養(yǎng)殖依然有很大的市場(chǎng)發(fā)展空間。

目前，我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的水產(chǎn)養(yǎng)殖測(cè)控設(shè)備其技術(shù)水平和調(diào)控能力與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距。而我國(guó)綜合環(huán)境測(cè)控技術(shù)的研究剛剛起步，目前仍然停留在研究單個(gè)或少量環(huán)境因子調(diào)控技術(shù)的階段，而實(shí)際上，養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的環(huán)境因素，都是在相互影響、相互制約的狀態(tài)中對(duì)水產(chǎn)品的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響的，環(huán)境要素的空間變化、時(shí)間變化都很復(fù)雜。因此我們應(yīng)該根據(jù)我國(guó)的國(guó)情研制出適合我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展的自動(dòng)化設(shè)備，并在養(yǎng)殖場(chǎng)中進(jìn)行推廣。未來(lái)水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化，需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)用相結(jié)合，研發(fā)更多的創(chuàng)新技術(shù)為養(yǎng)殖業(yè)服務(wù)，才能進(jìn)一步發(fā)揮養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)潛力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于實(shí)時(shí)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能投食設(shè)備。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:

一種基于實(shí)時(shí)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能投食設(shè)備，其特征在于，包括電源管理模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)收集及增氧模塊、投料模塊、音視頻采集模塊、信號(hào)傳遞和執(zhí)行模塊以及云服務(wù)與數(shù)據(jù)分析模塊；

所述電源管理模塊包括太陽(yáng)能電池板、市電充電器、MPPT充電器、第一充電線(xiàn)路、第二充電線(xiàn)路、蓄電池和電源管理器，所述市電充電器與市電相連，并通過(guò)第一充電線(xiàn)路與蓄電池相連，所述MPPT充電器與太陽(yáng)能電池板相連，并通過(guò)第二充電線(xiàn)路與蓄電池相連，所述電源管理器與市電充電器、MPPT充電器相連，控制市電充電器、MPPT充電器開(kāi)閉；

所述環(huán)境數(shù)據(jù)收集及增氧模塊包括增氧模塊和環(huán)境數(shù)據(jù)收集模塊，所述增氧模塊自適應(yīng)各種類(lèi)型增氧機(jī)（移動(dòng)式/固定式/太陽(yáng)能），所述環(huán)境數(shù)據(jù)收集模塊包括溶解氧傳感器、渾濁度傳感器和ph值傳感器、溫度傳感器；

所述投料模塊包括投食機(jī)，所述投食機(jī)包括殼體、儲(chǔ)料罐和拋食器，所述儲(chǔ)料罐位于殼體上端，儲(chǔ)料罐的下端連接有定量控制器，所述定量控制器包括儲(chǔ)料盒、投料罩和輸料管，所述儲(chǔ)料盒呈上開(kāi)口的中空?qǐng)A柱形，儲(chǔ)料盒的下端設(shè)有呈扇形的投料口，所述投料罩呈圓形，其中部與儲(chǔ)料盒的中部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并通過(guò)投食電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，投料罩的周邊設(shè)有多個(gè)分料隔板，將儲(chǔ)料盒分為多個(gè)等分的出料腔，所述輸料管與投料口聯(lián)通，所述拋食器包括拋盤(pán)和拋料口，拋盤(pán)設(shè)置于殼體內(nèi)，位于定量控制器的下方，拋盤(pán)呈扁圓柱形，拋盤(pán)所呈的扁圓柱形的底部與拋食電機(jī)相連，并通過(guò)拋食電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，所述拋料口位于殼體一側(cè)，并連通殼體內(nèi)部空腔，拋料口橫截面呈扇形，且拋料口的下端面斜向設(shè)置，投食機(jī)的下端設(shè)有旋轉(zhuǎn)裝置，控制投食機(jī)拋食方向；

所述音視頻采集模塊包括攝像頭和麥克風(fēng)，所述音視頻采集模塊安裝于投料模塊上；

所述信號(hào)傳遞和執(zhí)行模塊包括智能網(wǎng)關(guān)、路由器和客戶(hù)端，所述客戶(hù)端包括移動(dòng)終端和電腦終端，所述云服務(wù)與數(shù)據(jù)分析模塊包括數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器，所述智能網(wǎng)關(guān)基于Linux操作系統(tǒng)運(yùn)行，采用具有WIFI模組的嵌入式模塊，考慮到魚(yú)塘的所有角落都覆蓋很好的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，本系統(tǒng)利用HF-LPB100 Wi-Fi模塊支持AP+STA共存的特性，該方案主要分為STA工作模式和AP工作模式，使得基于HF-LPB100 Wi-Fi模塊的本設(shè)備可以不考慮魚(yú)塘信號(hào)問(wèn)題就可以進(jìn)行投料與增氧控制。HF-LPB100 Wi-Fi模塊出廠(chǎng)時(shí)，Wi-Fi模塊處于AP工作模式下，移動(dòng)終端利用客戶(hù)端軟件進(jìn)行一鍵配置，將Wi-Fi模塊切換成STA+AP共存的工作模式，并將連上互聯(lián)網(wǎng)為工作狀態(tài)為STA模式時(shí)使用。模塊開(kāi)啟了AP+STA的功能，模塊的STA接口可以與路由器相連，并通過(guò)TCP連接與網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器相連，移動(dòng)終端通過(guò)發(fā)送指令給服務(wù)器，服務(wù)器將命令轉(zhuǎn)發(fā)給Wi-Fi模塊，Wi-Fi模塊控制增氧機(jī)進(jìn)行增氧，溶解氧傳感器測(cè)量水質(zhì)溶解氧數(shù)據(jù)并通過(guò)Wi-Fi模塊發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行保存。移動(dòng)終端連接到這個(gè)AP接口上，可以直接利用手機(jī)遙控增氧機(jī)進(jìn)行增氧，增氧的同時(shí)將溶解氧傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，當(dāng)STA接口連上路由器時(shí)，將數(shù)據(jù)通過(guò)Wi-Fi模塊上傳服務(wù)器（投料機(jī)類(lèi)似）。智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)HF-LPB100 WIFI模組、Wi-Fi模塊的配合實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)的收集，以及對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)收集及增氧模塊、投料模塊、音視頻采集模塊的執(zhí)行信號(hào)的傳遞，客戶(hù)端與智能網(wǎng)關(guān)交互，并接收環(huán)境數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)和發(fā)送執(zhí)行信號(hào)。

所述云服務(wù)與數(shù)據(jù)分析模塊包括數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器，云服務(wù)與數(shù)據(jù)分析模塊通過(guò)路由設(shè)備與Internet相連，并通過(guò)Internet與客戶(hù)端交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)、增氧次數(shù)與時(shí)間、投料次數(shù)與投料量的存儲(chǔ)與分析，實(shí)現(xiàn)智能喂食與定時(shí)定量喂食。

上述的一種基于實(shí)時(shí)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能投食設(shè)備，其中，所述投食機(jī)上設(shè)有太陽(yáng)能板和投食攝像頭，太陽(yáng)能板可調(diào)節(jié)角度，所述太陽(yáng)能板與投料模塊內(nèi)部組件電性相連，提供電能，所述投食攝像頭位于拋料口上方。

上述的一種基于實(shí)時(shí)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能投食設(shè)備，其中，所述儲(chǔ)料罐與定量控制器之間設(shè)有控制閥，所述控制閥與拋食電機(jī)關(guān)聯(lián)，拋食電機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速，控制閥開(kāi)啟，否則控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

上述的一種基于實(shí)時(shí)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能投食設(shè)備，其中，所述Wi-Fi模塊為HF-LPB100 Wi-Fi模塊。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的一種基于實(shí)時(shí)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能投食設(shè)備，包括電源管理模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)收集及增氧模塊、投料模塊、音視頻采集模塊、信號(hào)傳遞和執(zhí)行模塊以及云服務(wù)與數(shù)據(jù)分析模塊，電源管理模塊包括太陽(yáng)能電池板、市電充電器、MPPT充電器、蓄電池和電源管理器，可根據(jù)天氣情況，靈活切換設(shè)備供電來(lái)源，增氧模塊支持移動(dòng)式/固定式/太陽(yáng)能，可靈活變換增氧位置，同時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)收集模塊可移動(dòng)，進(jìn)行多方位測(cè)量，投料模塊采用帶有定量控制器的投食機(jī)和采用離心拋食方式運(yùn)行的拋食器，同時(shí)設(shè)置音視頻采集模塊，采集音、視頻數(shù)據(jù)，本發(fā)明集水質(zhì)環(huán)境參數(shù)采集、遠(yuǎn)程投料增氧、智能投料增氧（定時(shí)定量、專(zhuān)家系統(tǒng)）、安防監(jiān)控、太陽(yáng)能電源管理等功能于一體，支持STA+AP兩種模式，采用數(shù)據(jù)收集分析、遠(yuǎn)程控制的方式，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學(xué)養(yǎng)殖與管理，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、綠色環(huán)保、增產(chǎn)增收的目標(biāo)，同時(shí)支持移動(dòng)終端、微信端及電腦對(duì)嵌入式智能系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖戶(hù)多樣化的養(yǎng)殖測(cè)控管理，本設(shè)備還更加注重系統(tǒng)的安裝便利性，結(jié)合WIFI技術(shù)，使部署更加方便，減少了布線(xiàn)的麻煩，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息和用戶(hù)請(qǐng)求的無(wú)縫傳輸。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明示意圖。

圖2電源管理模塊示意圖。

圖3投料機(jī)、環(huán)境數(shù)據(jù)收集及增氧模塊邏輯示意圖。

圖4定量控制器示意圖。

圖5投料機(jī)整體示意圖。（此為剖面圖，實(shí)際攝像機(jī)與投料口在正面）

圖6數(shù)據(jù)挖掘與關(guān)聯(lián)技術(shù)圖解。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明，1：電源管理模塊；2：環(huán)境數(shù)據(jù)收集及增氧模塊；3：投料模塊；4：音視頻采集模塊；5：信號(hào)傳遞和執(zhí)行模塊；6：云服務(wù)與數(shù)據(jù)分析模塊；7：市電充電器；8：MPPT充電器；9：第一充電線(xiàn)路；10：第二充電線(xiàn)路；11：蓄電池；12：增氧模塊；13：環(huán)境數(shù)據(jù)收集模塊； 22：投食機(jī)；23：攝像頭；24：麥克風(fēng)；25：智能網(wǎng)關(guān)；26：路由器；28：客戶(hù)端；29：移動(dòng)終端；30：電腦終端；31：數(shù)據(jù)庫(kù)；32：服務(wù)器；33：路由設(shè)備；34：電源管理器；35：太陽(yáng)能電池板；36：儲(chǔ)料盒；37：投料罩；38：輸料管；39：投料口；40：分料隔板；41：定量控制器；42: 拋食器；43: 儲(chǔ)料罐；44: 拋盤(pán)；45: 拋料口；46: 錐形坡面；47: 拋食電機(jī)；48、旋轉(zhuǎn)裝置；49、殼體； 52、太陽(yáng)能板； 53、投食攝像頭；54、控制閥。

具體實(shí)施方式

如圖所示的一種基于實(shí)時(shí)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能投食設(shè)備，其特征在于，包括電源管理模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)收集及增氧模塊、投料模塊、音視頻采集模塊、信號(hào)傳遞和執(zhí)行模塊以及云服務(wù)與數(shù)據(jù)分析模塊；

所述電源管理模塊包括太陽(yáng)能電池板、市電充電器、MPPT充電器、第一充電線(xiàn)路、第二充電線(xiàn)路、蓄電池和電源管理器，所述市電充電器與市電相連，并通過(guò)第一充電線(xiàn)路與蓄電池相連，所述MPPT充電器與太陽(yáng)能電池板相連，并通過(guò)第二充電線(xiàn)路與蓄電池相連，所述電源管理器與市電充電器、MPPT充電器相連，控制市電充電器、MPPT充電器開(kāi)閉；

所述環(huán)境數(shù)據(jù)收集及增氧模塊包括增氧模塊和環(huán)境數(shù)據(jù)收集模塊，所述增氧模塊自適應(yīng)各種類(lèi)型增氧機(jī)（移動(dòng)式/固定式/太陽(yáng)能）。所述環(huán)境數(shù)據(jù)收集模塊包括溶解氧傳感器、渾濁度傳感器和ph值傳感器、溫度傳感器；

所述投料模塊包括投食機(jī)，所述投食機(jī)包括殼體、儲(chǔ)料罐和拋食器，所述儲(chǔ)料罐位于殼體上端，儲(chǔ)料罐的下端連接有定量控制器，所述定量控制器包括儲(chǔ)料盒、投料罩和輸料管，所述儲(chǔ)料盒呈上開(kāi)口的中空?qǐng)A柱形，儲(chǔ)料盒的下端設(shè)有呈扇形的投料口，所述投料罩呈圓形，其中部與儲(chǔ)料盒的中部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并通過(guò)投食電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，投料罩的周邊設(shè)有多個(gè)分料隔板，將儲(chǔ)料盒分為多個(gè)等分的出料腔，所述輸料管與投料口聯(lián)通，所述拋食器包括拋盤(pán)和拋料口，拋盤(pán)設(shè)置于殼體內(nèi)，位于定量控制器的下方，拋盤(pán)呈扁圓柱形，拋盤(pán)所呈的扁圓柱形的底部與拋食電機(jī)相連，并通過(guò)拋食電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，所述拋料口位于殼體一側(cè)，并連通殼體內(nèi)部空腔，拋料口橫截面呈扇形，且拋料口的下端面斜向設(shè)置，投食機(jī)的下端設(shè)有旋轉(zhuǎn)裝置，控制投食機(jī)拋食方向；

所述音視頻采集模塊包括攝像頭和麥克風(fēng)，所述音視頻采集模塊安裝于投料模塊；

所述信號(hào)傳遞和執(zhí)行模塊包括智能網(wǎng)關(guān)、路由器和客戶(hù)端，所述客戶(hù)端包括移動(dòng)終端和電腦終端，所述云服務(wù)與數(shù)據(jù)分析模塊包括數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器，所述智能網(wǎng)關(guān)基于Linux操作系統(tǒng)運(yùn)行，采用具有WIFI模組的嵌入式模塊，考慮到魚(yú)塘的所有角落都覆蓋很好的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，利用HF-LPB100 Wi-Fi模塊支持AP+STA共存的特性，該方案主要分為STA工作模式和AP工作模式，使得基于HF-LPB100 Wi-Fi模塊的本設(shè)備可以不考慮魚(yú)塘信號(hào)問(wèn)題就可以進(jìn)行投料與增氧控制。HF-LPB100 Wi-Fi模塊出廠(chǎng)時(shí)，Wi-Fi模塊處于AP工作模式下，移動(dòng)終端利用客戶(hù)端軟件進(jìn)行一鍵配置，將Wi-Fi模塊切換成STA+AP共存的工作模式，并將連上互聯(lián)網(wǎng)為工作狀態(tài)為STA模式時(shí)使用，模塊開(kāi)啟了AP+STA的功能，模塊的STA接口可以與路由器相連，并通過(guò)TCP連接與網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器相連，移動(dòng)終端通過(guò)發(fā)送指令給服務(wù)器，服務(wù)器將命令轉(zhuǎn)發(fā)給Wi-Fi模塊，Wi-Fi模塊控制增氧機(jī)進(jìn)行增氧，溶解氧傳感器測(cè)量水質(zhì)溶解氧數(shù)據(jù)并通過(guò)Wi-Fi模塊發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行保存；移動(dòng)終端連接到這個(gè)AP接口上，可以直接利用手機(jī)遙控增氧機(jī)進(jìn)行增氧，增氧的同時(shí)將溶解氧傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，當(dāng)STA接口連上路由器時(shí)，將數(shù)據(jù)通過(guò)Wi-Fi模塊上傳服務(wù)器（投料機(jī)類(lèi)似）。智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)HF-LPB100 WIFI模組、Wi-Fi模塊的配合實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)的收集，以及對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)收集及增氧模塊、投料模塊、音視頻采集模塊的執(zhí)行信號(hào)的傳遞，客戶(hù)端與智能網(wǎng)關(guān)交互，并接收環(huán)境數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)和發(fā)送執(zhí)行信號(hào)。

所述云服務(wù)與數(shù)據(jù)分析模塊包括數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器，云服務(wù)與數(shù)據(jù)分析模塊通過(guò)路由設(shè)備與Internet相連，并通過(guò)Internet與客戶(hù)端交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)、增氧次數(shù)與時(shí)間、投料次數(shù)與投料量的存儲(chǔ)與分析。

所述投食機(jī)上設(shè)有太陽(yáng)能板和投食攝像頭，太陽(yáng)能板可調(diào)節(jié)角度，所述太陽(yáng)能板與投料模塊內(nèi)部組件電性相連，提供電能，所述投食攝像頭位于拋料口上方。

所述儲(chǔ)料罐與定量控制器之間設(shè)有控制閥，所述控制閥與拋食電機(jī)關(guān)聯(lián)，拋食電機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速，控制閥開(kāi)啟，否則控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

如圖6所示，本發(fā)明支持遠(yuǎn)程查詢(xún)環(huán)境參數(shù)并控制投料量、投料次數(shù)與增氧時(shí)間等功能，并支持定時(shí)定量投料、增氧與專(zhuān)家智能投料、增氧方式，專(zhuān)家智能智能投料、增氧方式利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)過(guò)往環(huán)境數(shù)據(jù)、投食量與次數(shù)、增氧時(shí)間與次數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，找出具有現(xiàn)實(shí)意義的規(guī)律，在此基礎(chǔ)上建立專(zhuān)家系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合自適應(yīng) Smith 算法克服大滯后、大慣性的系統(tǒng)特性，可以根據(jù)環(huán)境參數(shù)自適應(yīng)的完成增氧與投食操作，具有較強(qiáng)的抗內(nèi)、外干擾和對(duì)象變化適應(yīng)能力；也可以在異常情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警。

上述的一種基于實(shí)時(shí)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能投食設(shè)備，其中，所述Wi-Fi模塊為HF-LPB100Wi-Fi模塊。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。