基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)方案

1、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)一、項(xiàng)目可行性報(bào)告（一）立項(xiàng)的背景和意義我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)繁榮農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)民生活水平、 建設(shè)和諧的社會(huì)主義新農(nóng)村具有重要意義。國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 ）已明確將農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)與信息化”和畜禽水產(chǎn)健康養(yǎng)殖與疫病防控” 納入優(yōu)先主題，因此，建設(shè)現(xiàn)代化的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、發(fā) 展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和提高水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在國(guó)際 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，成為我國(guó)當(dāng)前和今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)水產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)。結(jié)合浙江省的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā) 展示范區(qū)規(guī) 劃，發(fā)展現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，對(duì)浙江省建設(shè)海洋大省和海洋強(qiáng)省具有重要意義。本項(xiàng)目應(yīng) 用現(xiàn)代物

2、聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖特色，構(gòu)建一套水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境信息感知一無線傳感 網(wǎng)路和可視化監(jiān)控一智能化終端控制和預(yù)警 預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代水產(chǎn) 養(yǎng)殖，對(duì)構(gòu)建具有鮮明浙江特色的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖新格局，促進(jìn)我省社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)具 有重要推動(dòng)作用。統(tǒng)計(jì)顯示，到2010年，我省水產(chǎn)養(yǎng)殖面積穩(wěn)定在480萬畝，產(chǎn)量達(dá)到190萬噸，凈 增20萬噸；產(chǎn)值（一產(chǎn)）達(dá)到350億元，新增130億；出口額 達(dá)到10億美元，新增6.5 億美元。但隨著我省土地資源緊缺，水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘逐步老化、病害多發(fā)、效益下降等突出 問題，如何提高養(yǎng)殖產(chǎn)品的品質(zhì)、直接增加了漁農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，實(shí)現(xiàn)高效、生態(tài)、安全 的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)

3、成為我省亟待解決的重大問題。傳統(tǒng)的粗放水產(chǎn)養(yǎng)殖方式，采用人工 觀察，單純靠經(jīng)驗(yàn) 進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖的方法，很容易在養(yǎng)殖過程中造成調(diào)控不及時(shí)，反饋較慢，出現(xiàn)浮頭”和大 面積死亡等慘象，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，上述方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn) 代水產(chǎn)養(yǎng)殖精準(zhǔn)化和智 能化的發(fā)展要求?；谏鲜鰡栴}，本項(xiàng)目重點(diǎn)研究水產(chǎn) 養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子立體分布 規(guī)律和快速檢測(cè)技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化和可 視化無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán) 境關(guān)鍵因子(溫度、ph值、溶 解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等)的實(shí)時(shí)控制技術(shù)和智 能化管理系統(tǒng)，對(duì) 提高水產(chǎn)養(yǎng)殖精準(zhǔn)化生產(chǎn)和智能化監(jiān)控具有重要意義，符合我省生 態(tài)、健康、循環(huán)、集約”水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)

4、發(fā)展要求，對(duì)促進(jìn)我省漁業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)社會(huì) 主義新農(nóng)村 建設(shè)，提高漁農(nóng)民生活水平具有重要意義。(二)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1 .國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了部分探索和 應(yīng)用研究。qi等(2011)利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立了水產(chǎn)養(yǎng)殖和銷售可追溯系統(tǒng)。yoneyama等 (2009)建立了羅非魚膽固醇含量監(jiān)測(cè)的無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了羅非魚膽固醇含量的在線快速監(jiān)測(cè)。zhu等(2010)建立了集約化養(yǎng)魚水質(zhì)遠(yuǎn)程無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系 統(tǒng)可根據(jù)水質(zhì)含氧量的歷史數(shù) 據(jù)進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)，避免經(jīng)濟(jì)損失。l。pez等(2009)建立 了工廠化養(yǎng)魚環(huán)境ph, nr/

5、和溫度的無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。han等(2009)研發(fā)了一套 水分 監(jiān)測(cè)及自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)。陳娜娜等(2011 )綜合應(yīng)用傳感器技術(shù)、zigbee無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和gprs通信技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)無線監(jiān)控系統(tǒng)。提出了一種改進(jìn)的無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，可降低路由消耗，提高可靠性。閆敏杰等(2010 )設(shè)計(jì)了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的魚塘實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利 用無線傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)得監(jiān)測(cè)區(qū)域中的溫度和溶氧量，并通過zigbee無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)作出判斷同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并控制增氧機(jī)的工作狀態(tài)。史兵等 (2011)設(shè)計(jì)了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模化水產(chǎn) 養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)，提

6、高了參數(shù)控制 精度。李道亮和傅澤田設(shè)計(jì)了一種智能化水產(chǎn)養(yǎng)殖信息系統(tǒng)。馬從國(guó)等(2007)研發(fā)了一 套基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的水產(chǎn) 養(yǎng)殖過程智能監(jiān)控系統(tǒng)。李季冬和沈守平(1999)進(jìn)行了水產(chǎn) 育苗溫室監(jiān)控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接分析。祁昕等(2001)研發(fā)了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)用溶解氧檢測(cè) 儀。馬祖長(zhǎng)和孫怡寧(2003)研發(fā)了溫濕度檢測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。裘正軍等(2007)開展了基于模糊控制與虛擬儀器的灌溉決策系統(tǒng)研究。方旭杰等(2009)研制了基于zigbee技術(shù)的無線智能灌溉系統(tǒng)。史兵等(2011)研發(fā)了一種基于 無線傳感網(wǎng)和可溯源技術(shù)相結(jié)合的智能系統(tǒng)在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用方案。系統(tǒng)利用無 線射頻識(shí)別技術(shù)(rfi

7、d實(shí)現(xiàn)了可溯源功能，利用無線傳感網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集與傳 輸，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的處理分析，并得到控制信號(hào)。通過試驗(yàn)，溶解氧、溫 度、酸堿度(ph)等水環(huán)境因子參數(shù)控制 范圍達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，可溯源信息寫入與讀取正 確，能夠滿足工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化的需要。可敬等(2007)研制了一套將單片機(jī)、無線 rf和gsm技術(shù)相結(jié) 合的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境因子無線監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠在線檢測(cè)溶解氧濃 度、溫度等主要環(huán)境參數(shù)，并能根據(jù)環(huán)境情況實(shí)施對(duì)增氧機(jī)的控制，業(yè)主可遠(yuǎn)程監(jiān)控或 者通過手機(jī)得到水質(zhì)狀況報(bào)告 。顧群和陸春華(2004)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究。劉星橋等(2003)開展了水

8、產(chǎn)養(yǎng)殖多環(huán)境 因子控制系 統(tǒng)的研究。劉星橋等(2006)研發(fā)了水產(chǎn)工廠化養(yǎng)殖智能監(jiān)控系 統(tǒng)。楊世鳳等(2010)研 制了一套通過無線以太網(wǎng)(wifi)連接，labview程 序控制，并通過gsm網(wǎng)絡(luò)使用戶遠(yuǎn)程 監(jiān)控池塘溶解氧的溶解氧無線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在線檢測(cè)溶解氧、溫度等主要 環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)環(huán)境情況實(shí)施對(duì)增氧機(jī)的控制，業(yè)主可遠(yuǎn)程電腦監(jiān)控或者通過手機(jī)遠(yuǎn)程 監(jiān)測(cè)魚塘水質(zhì)狀況，并發(fā)送增氧命令，進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)啟停增氧機(jī)。在溶解氧超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng) 可以自動(dòng)啟停增氧機(jī)，并向用戶發(fā)送報(bào)告。上述應(yīng)用大都是集中于水產(chǎn)養(yǎng)殖單個(gè)指標(biāo)控制、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息采集等研究和應(yīng) 用，缺乏系統(tǒng)性和整體性，而且研發(fā)的監(jiān)

9、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。2 .發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展向著規(guī)模化、高度集約化、高效生態(tài)安全的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的 養(yǎng)殖模式已無法滿足現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展要求，因此結(jié)合現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研究水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子立體分布規(guī)律和快速檢測(cè)技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化和可視化無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子(溫度、ph 值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等)的實(shí)時(shí)控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水 產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的智能化監(jiān)控，對(duì)發(fā)展高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，構(gòu)建具有鮮明浙江 特色的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖新格局，促進(jìn)我省社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)具有重要

10、推動(dòng)作用。參考文獻(xiàn)han, y. j. , khalilia n. a. , owi no, t. 0. , far aha ni, h. j. & moore, s. developme nt of clems on variable-rate lateral irrigati on system. computers and electr on ics in agriculture, 2009, 68(1), 108-113.l o pez m. , mart i nez s. , g o mez j. m. , et al. wireless monitoring of the ph,

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16、6):11-14.(三)項(xiàng)目主要研究開發(fā)內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)1 .研究開發(fā)內(nèi)容(1)研究水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子立體分布規(guī)律和快速檢測(cè)技術(shù)通過立體網(wǎng)格化方法測(cè)試水體在典型狀態(tài)下單點(diǎn)、面、層多方位監(jiān)測(cè)的水質(zhì)情況，用統(tǒng)計(jì)分析方法研究養(yǎng)殖水體綜合水質(zhì)指數(shù)變化梯度和分布規(guī)律，建立綜合水質(zhì)指數(shù)三維立體分布圖，并優(yōu)化選取具有代表性的養(yǎng)殖水體總體狀況的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。研究水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、ph值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧 化還原電位等）快速檢測(cè) 技術(shù)，構(gòu)建關(guān)鍵因子數(shù)字化檢測(cè)模型，開發(fā)環(huán)境關(guān)鍵因子的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備。（2）研究水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化和可視化無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)分析zigbee、can總線

17、技術(shù)的分布式網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定 位、應(yīng)用模 式、組織方式、優(yōu)化布局方案、自組網(wǎng)和深度路由協(xié)議、低功耗節(jié) 能方式等技術(shù)，開發(fā)水 產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、ph值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）信息的自供電、自組織無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。開發(fā)基于 視頻技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子的可視化監(jiān)控技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程可 視化監(jiān)控。研究水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)，開發(fā)智能化監(jiān)測(cè)的預(yù)警預(yù)報(bào)系 統(tǒng)。（3）研究開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、ph值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧 化還原電位等）的實(shí)時(shí)控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)。研究水產(chǎn)養(yǎng)殖的增氧機(jī)、抽水泵、取 樣電磁閥等

18、控制終端的精準(zhǔn)控制技術(shù)和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化和精準(zhǔn)化控制和作 業(yè)。2 .技術(shù)關(guān)鍵（1）水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息快速獲取技術(shù) ，構(gòu)建水質(zhì)信 息三維立體圖，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；（2）基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化、可視化監(jiān)控技術(shù)和預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)，實(shí) 現(xiàn)水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息的遠(yuǎn)程無線傳輸、可視化監(jiān)控和預(yù)警預(yù)報(bào)；（3）開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的精準(zhǔn)控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)增氧機(jī)、抽水泵、取樣電磁閥等終端進(jìn)行智能化精 準(zhǔn)控制和作業(yè)。3 .創(chuàng)新點(diǎn)（1）水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備 。通 過對(duì)水 質(zhì)信息單點(diǎn)、面、

19、層多方位監(jiān)測(cè)，建立水質(zhì)信息三維立體圖。研發(fā)環(huán)境 關(guān)鍵因子（溫度、 ph值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 技術(shù)和小型、低功耗、可無線傳 輸?shù)膬x器，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖信息的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。（2）水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控和預(yù)警預(yù)報(bào)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。確定適于不同規(guī) 模水產(chǎn)養(yǎng)殖的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式、組織方式、布局方案、自組網(wǎng)和深度路由協(xié)議，建立水產(chǎn)養(yǎng) 殖可視化監(jiān)控技術(shù)、設(shè)備和預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控和預(yù)警預(yù)報(bào)。（3）開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的精準(zhǔn)控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)，基 于無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的24小時(shí)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，對(duì)增氧機(jī)、抽水 泵、取樣電磁閥等終端的全天候智

20、能化控制作業(yè)。（四）項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)（主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、社會(huì)效益、技術(shù)應(yīng)用和 產(chǎn)業(yè)化前景以及獲取自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況）1 .技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)通過項(xiàng)目實(shí)施，可減少水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中人力、物力投入，通過信息監(jiān)控系 統(tǒng)和增氧 機(jī)、抽水泵、取樣電磁閥等終端控制系統(tǒng)，結(jié)合預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，可極 大避免了因人為管理 不當(dāng)造成的經(jīng)濟(jì)損失，從而實(shí)現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化控制和管理，綜合減少成本20%以 上，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。2 .社會(huì)效益本項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息的智能化監(jiān)控、信息的遠(yuǎn)程無線傳輸、可視化監(jiān)控、預(yù)警預(yù)報(bào)和增氧機(jī)等終端的智能控制，是水產(chǎn)養(yǎng) 殖規(guī)模化、集約化、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)發(fā)展道路，對(duì)擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)

21、模，實(shí)現(xiàn)智能化過程監(jiān)控和行業(yè) 技術(shù)跨越具有促進(jìn)作用，對(duì)發(fā)展浙江海洋經(jīng)濟(jì)，改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，改變農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)方式，增加農(nóng)民收入，發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生 態(tài)、安全的現(xiàn) 代農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。同時(shí)，項(xiàng)目的實(shí)施，提高了農(nóng)民的現(xiàn)代科技意識(shí)和技術(shù)應(yīng)用水平，具有良好的社會(huì)效益。3 .技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景水產(chǎn)養(yǎng)殖作為浙江省海洋經(jīng)濟(jì)和海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要組成部分，項(xiàng)目研發(fā)的關(guān)鍵技 術(shù)和設(shè)備可廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)，減低人力、物力投入，極力避免人為管理 不當(dāng)造成的經(jīng)濟(jì)損失，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在浙江省海洋 經(jīng)濟(jì)和海洋產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展中 具有廣闊的應(yīng)用前景。4 .獲取資助知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況(1) 突破水產(chǎn)養(yǎng)殖

22、水質(zhì)信息綜合感知關(guān)鍵技術(shù)1項(xiàng)；(2) 開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖信息無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和終端智能控制系統(tǒng)1套；(3)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利2-3項(xiàng)，實(shí)用新型專利2-3項(xiàng)；(4)發(fā)表高水平sci/ei論文3-5篇。(五)項(xiàng)目實(shí)施方案、技術(shù)路線、組織方式與課題分解1 .實(shí)施方案項(xiàng)目以水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境信息感知一信息無線傳輸一智能化控制系統(tǒng)和設(shè)備為主 線，重點(diǎn)突破水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)三維立體分布規(guī)律和環(huán)境關(guān)鍵因子的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備，信 息遠(yuǎn)程無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、可視化監(jiān)控系統(tǒng)和預(yù)警預(yù)報(bào)系 統(tǒng)，智能化增氧機(jī)、抽水機(jī)等終 端控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化和可視化監(jiān)控，節(jié)約勞動(dòng)生產(chǎn)成本，促進(jìn)農(nóng)民增收， 對(duì)促進(jìn)浙江省海洋經(jīng)濟(jì)和海洋產(chǎn)業(yè)的飛

23、速發(fā)展具有重要意義。根據(jù)項(xiàng)目研發(fā)核心和重點(diǎn)， 具體實(shí)施方案如下。(1) 水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備。用網(wǎng)格化方法測(cè)試水體在典型狀態(tài)下各個(gè)斷面和各個(gè)層面的水質(zhì)情況，對(duì)單因子水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行合成，用統(tǒng)計(jì)分析方法研究養(yǎng)殖水體綜合水質(zhì)指數(shù)變化梯度和分布規(guī)律，建 立綜合水質(zhì)指數(shù)三維分布圖，并優(yōu)化分析從中選取可以代表養(yǎng)殖水 體總體狀況的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。 研究水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子(溫度、ph值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等)快速 檢測(cè)技術(shù)，構(gòu)建關(guān)鍵因子數(shù)字化檢測(cè)模型，開發(fā)環(huán)境關(guān)鍵因子的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備。(2)研究基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化、可視化監(jiān)控技術(shù)和預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)。研究無線傳

24、感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定技術(shù)，從而優(yōu)化信息采集節(jié)點(diǎn)的布局，在全面采集信息的同時(shí): 降低成本。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，選擇合適的應(yīng)用模 式，包括自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（wsn）模式、gsm信息傳輸模式、wsn和in ternet結(jié)合模式、wsn和作業(yè)控制終端模式等。根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，選 擇星型或網(wǎng) 狀等組網(wǎng)方式，確定自組網(wǎng)和深度路由協(xié)議、低功耗節(jié)能方式等技 術(shù)。研究視頻數(shù)據(jù)解 析、圖像解碼、在線顯示和識(shí)別方法，開發(fā)基于無線視頻技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖信息可視化監(jiān)控 技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控。研究水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子的預(yù)警預(yù)報(bào)方 法，建立智能化的環(huán)境關(guān)鍵因子預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)體系和預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)。（3）開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)

25、鍵因子的精準(zhǔn)控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)?；跓o線傳 感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)獲取的水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息，通過專家系統(tǒng)進(jìn) 行綜合評(píng)價(jià)和分析， 結(jié)合預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境因子的24小時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控和預(yù)警，通過控制系 統(tǒng)，根據(jù)精準(zhǔn)養(yǎng)殖需要，自動(dòng)啟閉增氧機(jī)、抽水泵、取樣電磁閥等終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)終端的 全天候智能化控制，大大節(jié)約人力成本，提高監(jiān)控的精準(zhǔn)化和智能化水平，滿足現(xiàn)代水產(chǎn) 養(yǎng)殖高效、安全、生態(tài)的發(fā)展要求。2 .技術(shù)路線水質(zhì)立體信息!而|環(huán)境關(guān)餓因廣信息感知可視化視須值息|i it 水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)電信息監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備1組網(wǎng)及路山協(xié)i_水產(chǎn)不殖信息遠(yuǎn)程下|低功m方由模央 無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可視化監(jiān)控技采

26、_和面視7匕監(jiān)直系/|預(yù)警項(xiàng)報(bào)技不iii水產(chǎn)養(yǎng)殖終端控制f統(tǒng)和預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖也能化控制技術(shù)和系統(tǒng)i3 .組織方式與課題分解通過對(duì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員專業(yè)方向的交叉和資源優(yōu)化整合，建立項(xiàng)目實(shí)施的分 工與合作 機(jī)制，保證項(xiàng)目技術(shù)研究和設(shè)備系統(tǒng)開發(fā)協(xié)同前進(jìn)，確保項(xiàng)目的順利 實(shí)施。在項(xiàng)目的實(shí)施 過程中，通過目標(biāo)分解，保證項(xiàng)目階段性目標(biāo)的完成，同時(shí)對(duì)后續(xù)任務(wù)進(jìn)行合理布局，實(shí) 現(xiàn)項(xiàng)目總體的銜接。充分發(fā)揮每個(gè)項(xiàng)目成員的優(yōu)勢(shì)和積極性，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的集體優(yōu)勢(shì)，保證 項(xiàng)目的順利完成。以課題負(fù)責(zé)人為組織者和協(xié)調(diào)人，經(jīng)過充分協(xié)商和論證之后，針對(duì)項(xiàng)目研 究?jī)?nèi)容和目 標(biāo)，明確任務(wù)分工，將課題分解為三個(gè)任務(wù)小組，分

27、別為水產(chǎn)養(yǎng)殖 水質(zhì)和環(huán)境信息感知技 術(shù)和設(shè)備小組，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和可視化監(jiān)控系統(tǒng)小 組、水產(chǎn)養(yǎng)殖終端控制和預(yù)警預(yù)報(bào)系 統(tǒng)小組。各小組在確保核心研究?jī)?nèi)容完成的基礎(chǔ)上，與其他小組進(jìn)行合理銜接，使目標(biāo)任 務(wù)組成有機(jī)整體，完成水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控技術(shù)與裝備的研發(fā)。對(duì)擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模，實(shí)現(xiàn)智 能化過程監(jiān)控和行 業(yè)技術(shù)跨越具有促進(jìn)作用，對(duì)發(fā)展浙江海洋經(jīng)濟(jì)，改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，改變 農(nóng)業(yè)增 長(zhǎng)方式，提高了農(nóng)民的現(xiàn)代科技意識(shí)和技術(shù)應(yīng)用水平，具有良好的社會(huì)效益，在浙江省海洋經(jīng)濟(jì)和海洋產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展中具有廣闊的應(yīng)用前景。（六）計(jì)劃進(jìn)度安排2012.01-2012. 06進(jìn)一步收集資料、查閱文獻(xiàn)，調(diào)研，優(yōu)化項(xiàng)目實(shí)施方案。研究用

28、網(wǎng)格化方 法測(cè)試水體 在典型狀態(tài)下各個(gè)斷面和各個(gè)層面的水質(zhì)情況；研究水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、ph 值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）快速檢測(cè) 技術(shù)。初步進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)的布局設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)組織方式等。論文撰寫和專利申請(qǐng)。2012.07-2012. 12開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、ph值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化 還原電位 等）快速檢測(cè)儀器和設(shè)備；研究水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境信息預(yù)警預(yù) 報(bào)技術(shù)；建立水產(chǎn)養(yǎng) 殖無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體布局；開發(fā)終端控制軟件系統(tǒng)。論文撰寫和專利申請(qǐng)。2013.01-2013. 06開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境因子信息可視化監(jiān)控技術(shù)；開發(fā)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的

29、遠(yuǎn)程 可視化監(jiān)控軟件系統(tǒng)；開發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)。研發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧機(jī)、抽水機(jī)等終端 的智能控制系統(tǒng)。論文撰寫和專利申請(qǐng)。2013. 07-2013.12綜合優(yōu)化水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)信息和環(huán)境關(guān)鍵因子信息監(jiān)控技術(shù)和裝備、無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、可視化監(jiān)控設(shè)備和預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化和可視化監(jiān)控。 進(jìn)行項(xiàng)目的應(yīng)用示范、周邊輻射和綜合效益評(píng)價(jià)。論文撰寫和專利申請(qǐng)；項(xiàng)目總結(jié)、鑒 定。（七）現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件1.工作基礎(chǔ)項(xiàng)目申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)依托所在單位重點(diǎn)建設(shè)的985工程”農(nóng)業(yè)生物與環(huán)境科技創(chuàng)新平臺(tái)、數(shù)字農(nóng)業(yè)與農(nóng)村信息化研究中心和農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科。項(xiàng)目申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)依托的研究中心主持了多項(xiàng)數(shù)字農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)

30、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的國(guó)家 十一五、十 二五科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目和863計(jì)劃項(xiàng)目，還主持了多余項(xiàng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感器網(wǎng) 目、省重大攻關(guān)項(xiàng)目等省部級(jí)重點(diǎn)科研項(xiàng)目，研發(fā)了多個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng) 感知與智能監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)表論文380余篇，sci收錄130余篇、ei核心庫(kù)收錄200余篇。絡(luò)技術(shù)研究相關(guān)的國(guó)家自然基金項(xiàng)目、省基金重點(diǎn)項(xiàng)出版著作和教材10多本，主編國(guó)家十五、十一五規(guī)劃教材各1本。獲專利24項(xiàng)、軟件著 作權(quán)12項(xiàng)，獲國(guó)家星火獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，浙 江省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)8項(xiàng)、三等 獎(jiǎng)4項(xiàng)、國(guó)家教學(xué)成果一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。為本項(xiàng)目順 利開展和示范應(yīng)用提供了良好

31、的硬件和軟件支撐。依托所在單位強(qiáng)大的工科和農(nóng)科優(yōu)勢(shì)， 在農(nóng)業(yè)物 聯(lián)網(wǎng)的傳感儀器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用方面均取得了較多的成 果，并已經(jīng)將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)村推廣和應(yīng)用。項(xiàng)目申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事農(nóng)業(yè)信息實(shí)時(shí)采集檢測(cè)技術(shù)和儀器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和智 能化終端控制技術(shù)和裝備等方面的研究，曾連續(xù)多次獲得國(guó)家級(jí)有關(guān)信息采集、無線傳輸 與智能控制領(lǐng)域的項(xiàng)目資助，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與裝備研發(fā)，信息感知技術(shù)、遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)等方面具有豐富的知識(shí)和經(jīng) 驗(yàn)，承擔(dān)了多項(xiàng)農(nóng)業(yè)信息快速感知與智能控制物聯(lián)網(wǎng)裝備與系統(tǒng)研 發(fā)的重大課題和關(guān)鍵技 術(shù)研究，奠定了本項(xiàng)目的實(shí)施的技術(shù)基礎(chǔ)。獲得了農(nóng)業(yè)生命信息

32、感知技術(shù)與裝備” 863 計(jì)劃，編號(hào):2011aa100705),數(shù)字農(nóng)業(yè)信息快速獲取技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用”農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基金項(xiàng)目，編號(hào)：2009gb23600517)等多項(xiàng)研究項(xiàng)目，在相關(guān)研究領(lǐng)域取得了豐碩的研究 成果，可保證 項(xiàng)目的順利實(shí)施。項(xiàng)目申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)將充分利用多學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)，匯集了水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制等方面的優(yōu)秀人才，具備本項(xiàng)目所需的研究知識(shí)和技術(shù)支 撐條件，在已具備與本課題密切相關(guān)的大量研究積累的基礎(chǔ)上，確 保項(xiàng)目的順利完成。近幾年發(fā)表與本項(xiàng)目相關(guān)的部分專利、論文如下:1一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)準(zhǔn)確定位與跟蹤方法發(fā)明專利，專利號(hào)：zl2009100953

33、20.92用光譜技術(shù)測(cè)定富營(yíng)養(yǎng)化水體特征參量的方法.發(fā)明專利，專利號(hào)：200810059485. 63 果園生態(tài)環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng).發(fā)明專利，專利號(hào)：200810121610. 14 基于多光譜圖像處理的水稻稻葉瘟病檢測(cè)分級(jí)方法.發(fā)明專利，zl200910097341.4一種水稻冠層葉瘟病快速診斷系統(tǒng)與方法發(fā)明專利，zl200910154289. 1(6)一種植物營(yíng)養(yǎng)含量檢測(cè)光譜儀的校正方法發(fā)明專利，zl201010115010. 17用光譜技術(shù)測(cè)定污水化學(xué)需氧量的系統(tǒng)實(shí)用新型專利，專利號(hào)：zl200520134361. 18果園環(huán)境和土壤信息無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng).實(shí)用新型專利，專利

34、號(hào)：zl200820162577.29用于果園環(huán)境和土壤信息智能傳感與無線傳輸控制器.實(shí)用新型專利，專利號(hào):zl200820162576.810 一種液體樣本特征光譜采集裝置實(shí)用新型專利，專利號(hào)：zl200920200567. 8111 一種光程可調(diào)式潤(rùn)滑油透射光譜快速采集裝置實(shí)用新型專利，專利號(hào)： zl200920198315. 612 rapid discrim in ati on of fish feeds brands based on visible and short-wavenear-in frared spectroscopy. food and bioprocess tech

35、 no logy, 2011,4 (4), 597-602. (sci)13 applicati on of visible and n ear in frared spectroscopy for rapid and non-i nvasivequa ntificatio n of com mon adultera ntsin spiruli na powder.jour nal of foodengin eeri ng, 2011, 102: 278-286. (sci)14 appl ying n ear near-in frared spectroscopy and chemometr

36、ics to determ ine totalamino acids in herbicide-stressed oilseed rape leaves. food and bioprocess techno logy, 2010, 4(7): 1314-1321. (sci)15 determ in ati on of acetolactate syn thase activity and prote in content of oilseedrape (brassica n apus l. ) leaves using visib1e/near-in frared spectroscopy

37、. an alyticachimica acta 2008, 629, (1-2), 56-65. (sci)16 study on mid-i nfrared tran smitta nee spectroscopy for fast measureme nt of crude fat content in fish feeds based on bpnn and ls-svm. key engineering materials, 2011,460-461,816-820. (ei)17 fast detection of crude protein content in fish fee

38、ds based on infraredtran smissi on spectroscopy andchemometrics.proceedi ng of 17th worldcon gress of the intern ati onal commissi on of agricultural and biosystems engin eeri ng (cigr), quebec, can ada, 2010.18 evaluati on of fish fresh ness by visible and short-wave nearin fraredhyperspectral imag

39、ing technique. proceeding of 4th asian conference on precision agriculture (acpa), hokkaido, japan, 2011.19 determ in ati on of effective wavele ngths for discrim in ati on of fruit vin egars using n ear in frared spectroscopy and multivariate an alysis. an alytica chimica acta, 2008, 615(1): 10-17.

40、 (sci)20 a pocket pc based field informationfast collection system. computers andelectro nics in agriculture 2008, 61, (2), 254-260. (sci)2.現(xiàn)有條件項(xiàng)目申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)所在學(xué)科是國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，擁有農(nóng)業(yè)部和浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在教學(xué) 科研基礎(chǔ)條件、學(xué)術(shù)研究水平、新技術(shù)研究應(yīng)用等方面為本項(xiàng)目創(chuàng)造了較好的條件。所在 單位重點(diǎn)建設(shè)的多學(xué)科交叉創(chuàng)新平臺(tái)和多個(gè)相關(guān)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，具備了良好的實(shí)驗(yàn)條件 和國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。項(xiàng)目申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)將充分利用多學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)，匯集了水產(chǎn)養(yǎng)殖、

41、生物系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制等 方面的優(yōu)秀人才，具備本項(xiàng)目所需的研究知識(shí)和技術(shù)支撐條件。在 技術(shù)方法上，申請(qǐng)人在 光譜技術(shù)、成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)等數(shù)據(jù)處理方面有 豐富的經(jīng)驗(yàn)，研究開發(fā)及引入了一 些先進(jìn)的算法，如偏最小二乘法、多元線性回歸、聚類分析及判別分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持 向量機(jī)、決策樹等建模方法，遺傳算法、小波分析、主成分分析、獨(dú)立組分分析、正交信 號(hào)處理、連續(xù)投影算 法、回歸系數(shù)、退火算法、無信息變量去除等特征向量的提取方法， 為本項(xiàng)目的技術(shù)研究打下了基礎(chǔ)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式，節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)，節(jié)能 模式，視頻處理，專家系統(tǒng)等方面具有良好的經(jīng)驗(yàn)積累，具備本項(xiàng)目順利實(shí)施 所需要

42、的各 項(xiàng)實(shí)驗(yàn)條件。主要相關(guān)儀器設(shè)備如下：芬蘭specimen公司的imspector v10e高光譜攝像機(jī)；芬蘭specimen公司的imspector n17e高光 譜攝像機(jī)； 美國(guó)duncan公司的ms3100的多光譜攝像機(jī)；美國(guó)analytical spectral devices公司的 fieldspec handheld光譜分析儀；nexus系列智能傅 立葉紅外光譜儀nexus870 ；日本 jasco 公司光譜儀 ftir spectrometer ；美 國(guó)海洋光學(xué)公司(ocean optics)usb4000 miniature fiber optic 光譜儀；美國(guó) analyt

43、ical spectral devices 公司的 fieldspec fr 2500光譜儀；ft-ir 102f便攜式傅利葉變換熱紅外光譜儀；waters公司 waters-2695高效液相色譜儀；日本shimadzu公司lc-20at高效液相色譜儀,德國(guó)elementer燃燒法快速定氮儀rapid n cube ； minolta camera公司的葉綠素計(jì)spad502；美國(guó)cropsca n多光譜輻 射計(jì)；uv2800紫外可見分光光度計(jì)；fossnirsystems 5000光譜儀；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)設(shè)備，可視化視頻監(jiān)控技術(shù)與設(shè)備等。上 述技術(shù)基礎(chǔ)、儀器和設(shè)備可確保項(xiàng)目的順利實(shí)施。二、經(jīng)費(fèi)概算（一）經(jīng)費(fèi)概算列表省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)