感知龍蝦-智慧盱眙物聯(lián)網系統(tǒng)

PAGE“感知龍蝦，智慧盱眙”物聯(lián)網綜合系統(tǒng)方案中科怡海高新技術發(fā)展股份公司2011年12月PAGE2目錄1項目意義和需求 12項目目標 23建設原則 24總體方案 44.1系統(tǒng)總體架構 44.2智能感知監(jiān)測點構建 44.2.1功能與性能 44.2.2框架結構 54.2.3技術實現(xiàn) 54.3通信網絡 94.4智能管理應用系統(tǒng)設計 104.4.1功能與性能 104.4.2框架結構 134.4.3技術實現(xiàn) 155實施內容及計劃 165.1建設內容總結 165.2實施計劃 176項目概算 181項目意義和需求龍蝦產業(yè)是盱眙的特色產業(yè)盱眙已形成了以龍蝦養(yǎng)殖業(yè)、餐飲業(yè)、食品加工業(yè)、化工業(yè)、進出口業(yè)的特色產業(yè)鏈，龍蝦產業(yè)已成為盱眙經濟發(fā)展的支柱產業(yè)和全縣農漁民增收致富的重要產業(yè)。該縣自1999年開始，就率先在全國開展龍蝦人工養(yǎng)殖試驗研究，經過十余年的示范推廣，2008年龍蝦混套生態(tài)養(yǎng)殖面積已達15.6萬畝，面積增幅比例、增長率居全省第一。年產龍蝦16萬噸，其中高效養(yǎng)殖5.1萬畝，年產龍蝦10萬噸，畝效益平均2200元以上，占全縣高效漁業(yè)總面積的78.4%，成為高效農業(yè)發(fā)展的新的主導產業(yè)，創(chuàng)產值20億元。盱眙龍蝦的市場名氣，還引來更多客商投資。2008年，全縣共引進各類農業(yè)項目92個，實現(xiàn)農業(yè)增加值21.9億元。

盱眙龍蝦產業(yè)鏈條，在從一產延伸到二產、三產中拓展增值。目前，全縣已發(fā)展龍蝦加工龍頭企業(yè)7家，年加工龍蝦產品能力達8000多噸。該縣多家龍蝦甲殼素企業(yè)生產的產品，附加值數倍于出賣原料產品。發(fā)展以“十三香”龍蝦為特色菜肴的大小餐館近千家，其中龍蝦烹飪名店近百家。開發(fā)龍蝦系列烹飪加工產品達30個，在全國發(fā)展會員單位和龍蝦加盟店達900余家，遍布全國二十余個省市，而打著“盱眙龍蝦”旗號的餐館則不計其數。龍蝦養(yǎng)殖業(yè)是整個龍蝦產業(yè)鏈的基礎和根本，而目前隨著科技的發(fā)展以及工業(yè)污染、農業(yè)面源污染以及水系生態(tài)平衡逐漸惡化，對于龍蝦的產量與品質都產生了巨大的影響。所以建設一套湖泊、河塘的監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的監(jiān)測水系的情況，提高災害的預警水平有著迫切的需要。目前信息化水平已經普及，而且隨著2009年國家提出物聯(lián)網的概念，使用各類傳感器對于生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測已經有了相當規(guī)模的模型。利用物聯(lián)網技術，形成一套龍蝦養(yǎng)殖的環(huán)境數據監(jiān)測、網絡快速傳輸、后臺有效管理、信息及時傳送的機制，然后再利用這些數據進行分析，結合一定的預案對各種設備對水體進行改善的綜合管理系統(tǒng)。而且還可以由系統(tǒng)自動幫助龍蝦養(yǎng)殖環(huán)境的控制，提高災害的預報水平，提升應對能力，給養(yǎng)殖戶帶來巨大的經濟利益。2項目目標利用物聯(lián)網技術完成龍蝦養(yǎng)殖物聯(lián)網綜合平臺的建設，實現(xiàn)對龍蝦養(yǎng)殖水系水質的實時在線監(jiān)測、監(jiān)視和預警；提高災害預警能力和效率。將監(jiān)測的水質參數與龍蝦的生長、疾病的繁殖相結合，分析水環(huán)境對龍蝦養(yǎng)殖業(yè)的影響，保障龍蝦養(yǎng)殖行業(yè)的正常生產，提升水產養(yǎng)殖產品的品質與產量。具體建設任務：（1）建設龍蝦養(yǎng)殖水系環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)；（2）建立一套有效的數據傳輸機制，保證數據有效傳輸；（3）建立一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)；（4）建立一套數據接收系統(tǒng)（5）建立一套物聯(lián)網管理系統(tǒng)，實現(xiàn)實時數據顯示，歷史數據查詢，數據分析及感知設備校驗系統(tǒng)。3建設原則（1）統(tǒng)一性原則本項目由多個子系統(tǒng)組成，按照統(tǒng)一性原則把各部分的信息整合在一個應用平臺，實現(xiàn)信息統(tǒng)一應用和共享。（2）先進性和成熟性原則按照“先進實用、高效可靠”的原則，采用現(xiàn)有成熟技術和產品，充分利用現(xiàn)有公用通訊網絡，使系統(tǒng)具有先進性和較長生命周期。（3）兼容性原則應充分考慮與其他系統(tǒng)兼容性，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的高度兼容，確保信息共享。（4）穩(wěn)定可靠原則系統(tǒng)以無故障運行為目標，從系統(tǒng)結構、技術措施和維護響應能力等方面綜合考慮，確保系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性、安全性和擴展性。（5）標準化原則系統(tǒng)采用國家標準和水利行業(yè)標準，保證系統(tǒng)的開放性、兼容性和經濟性。

4總體方案4.1系統(tǒng)總體架構系統(tǒng)部署與組成為了監(jiān)測養(yǎng)殖場水體情況，在池塘水面建立現(xiàn)場監(jiān)測站。水面現(xiàn)場監(jiān)測站的實際部署位置設計根據盱眙龍蝦養(yǎng)殖場的現(xiàn)場環(huán)境設置。根據水體監(jiān)測的分布，設置實際的水面現(xiàn)場監(jiān)測站的位置。從系統(tǒng)部署的角度看，盱眙龍蝦養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網系統(tǒng)主要可分三個部分，分別是水質監(jiān)測點、養(yǎng)殖場環(huán)境監(jiān)控站和中心機房建設組成。4.2智能感知監(jiān)測點構建根據龍蝦養(yǎng)殖場的環(huán)境，采用立桿式水質監(jiān)測站，實時監(jiān)測水質參數，提高水質預警的實時性，為保障水質安全提供技術服務。4.2.1功能與性能系統(tǒng)主要包括立桿裝置、水質監(jiān)測設備、視頻監(jiān)控設備、數據采集傳輸設備、供電設備等組成。監(jiān)測水溫、溶解氧、pH、濁度、氨氮等參數，監(jiān)測的數據通過無線方式實時傳送到中心站。（1）自動采集在線自動采集水溫、溶解氧、pH、濁度、氨氮等參數；監(jiān)測頻次和工作方式可以遠程設置；本地存儲1個月以上的監(jiān)測數據。（2）數據傳輸立桿式水質監(jiān)測站采用定時自報或召測工作方式；自動采集的水質信息通過無線方式傳送到中心站；立桿式水質監(jiān)測站能接收中心站發(fā)出的遠程控制指令。（3）現(xiàn)場服務實時視頻監(jiān)控，可360°監(jiān)控龍蝦養(yǎng)殖場周圍及池塘環(huán)境，當設備故障、異常、監(jiān)測數據超限等情況發(fā)生時，進行自動報警，同時將報警信息發(fā)送中心站。4.2.2框架結構立桿式水質監(jiān)測站的基本結構見圖立桿式水質監(jiān)測站結構示意圖4.2.3技術實現(xiàn)立桿式水質監(jiān)測站主要由多參數水質分析儀、視頻監(jiān)控設備、數據采集儀、通信設備、供電設備及輔助設備等構成。多參數水質分析儀（1）多參數水質分析儀構成多參數水質分析儀構成如表5-9所示。多參數水質分析儀包含主機、溫度傳感器、電導率傳感器、pH傳感器、溶解氧傳感器、自清洗濁度傳感器、藍綠藻傳感器、氨離子傳感器組成。多參數水質分析儀構成表序號設備名稱規(guī)格型號單位數量1多參數水質分析儀包括主機、溫度、pH、溶解氧、濁度和氨離子等傳感器套1（2）多參數水質分析儀技術要求多參數水質分析儀可用于地表水、地下水、水源水、污水口、飲用水、海洋等不同水體在線監(jiān)測溶解氧、pH、溫度、濁度、氨離子等參數。主機參數：1）最大深度：225米；2）操作溫度：-5到50℃；3）12V直流電池供電；4）計算機接口：RS232、SDI-12、RS485；5）內存：可存儲大于100,000條測量值。溫度：熱敏電阻法1）范圍：-5到50℃；2）精度：±0.10℃；3）分辨率：0.01℃；4）方法：熱敏電阻法。溶解氧：熒光法溶解氧1）范圍：0到50mg/L；2）精度：≤20mg/L時為±0.2mg/L>20mg/L時為±0.6mg/L；3）分辨率：0.01mg/L；4）方法:GB11913-89（電化學探頭法）。pH：玻璃電極法1）范圍：0到14個單位；2）精度：±0.2個單位；3）分辨率：0.01個單位；4）方法：玻璃電極法、參比電極可填充。濁度：符合ISO7027的光學法，帶有自清洗刷1）范圍：0到3000NTU；2）精度：100NTU以內為±1%，100到400NTU為±3%，400到3000NTU為±5%；3）分辨率：400NTU以內為0.1，400到3000NTU為1.0；4）方法：光學法、耐磨擦的石英表面。氨離子:1）范圍：0到100mg/L-N；2）精度：大于讀數的±5%或±2mg/L-N（常規(guī)）；3）分辨率：0.01mg/L-N；4）方法：離子選擇電極。實時視頻監(jiān)控功能與性能在立桿式水質檢測站上方圖像監(jiān)視站，實時監(jiān)視監(jiān)測站附近情況，主要實現(xiàn)以下功能要求：（1）實時視頻傳輸按照預先設定的視頻格式及相關配置要求實時傳輸監(jiān)控視頻（2）遠程控制中心站根據需要對圖像監(jiān)視站進行遠程控制，發(fā)送遠程控制指令，如修改采集時間和間隔，控制現(xiàn)場圖像監(jiān)控終端實時采集圖像并傳輸。（3）日夜轉換能自動進行日夜轉換，白天采集彩色圖片，夜晚采集黑白圖片。（4）高清晰圖像具有寬動態(tài)、低照度、解析度、強光抑制功能，保證圖片具有高清晰質量，滿足水質監(jiān)視的要求。主要設備：攝像機監(jiān)視點位于野外，難以避免背光情況；監(jiān)視的對象是水面水質分布情況，要求圖像資料分辨率高；拍攝水面時會存在反光的現(xiàn)象，且需全天候工作，所以現(xiàn)場監(jiān)視攝像機需具有高分辨率、低照度、寬動態(tài)范圍、強光抑制等功能。攝像機主要技術指標要求如下：1）制式：PAL；2）總/有效像素：≥470K；3）水平解析度：≥540TVL（彩色）；4）信噪比：≥50dB(AGCOff)；5）最低照度：彩色:小于0.5Lux，黑白:小于0.06Lux；6）視頻輸出信號：1Vp-pComposite(75Ω)；7）日夜轉換：支持；8）寬動態(tài)：≥72dB；9）白平衡：自動/鍵控/手動；10）強光抑制：有；11）電源：DC12V/AC24V；12）功率：≤5W；13）工作溫度/濕度：-10C～50C/20%RH~80%RH。工作方式根據現(xiàn)場條件，數據傳輸方式采用5.8G網橋無線通信方式，供電方式采用市電供電。水質監(jiān)測參數可以通過定時發(fā)送的方式，即按照預先設定的時間間隔采集水質數據，并將采集的數據傳輸到中心站。也可以根據需要進行遠程控制，在中心站發(fā)送遠程控制指令，控制現(xiàn)場數據采集終端實時采集數據并傳輸。視頻監(jiān)控采用實時傳輸方式，以便工作人員實時參看水體及周邊環(huán)境。4.3通信網絡在本項目中，根據實地環(huán)境及監(jiān)測點的位置與中心機房的關系，使用無線網橋通信。而中心機房接入互聯(lián)網，發(fā)布應用系統(tǒng)，供養(yǎng)殖場及管理部門使用。產品描述：

5.8GHz802.11a/b/g高帶寬（54Mbps）室外型遠距離無線AP/無線網橋和BridgeRouter設備。它的發(fā)射功率高，接收靈敏度高。大功率可提高通信距離與AP的覆蓋范圍。

它的距離可達到1到3KM。并且有信號強度指示燈，可顯示接收與發(fā)射信號質量。該產品還提供POE供電方式，方便安裝與使用。無線安全方面,它能通過64/128-bitWEP加密數據，或者WPA/WPA2.還可以同時使用MAC地址過濾及用戶隔離,可使接入無線AP的用戶相互隔離。

具體功能：

◆54M高速無線連接

◆符合IEEE802.11a/b/g無線標準,支持5.8GHz和2.4GHz頻段

◆發(fā)射功率輸出最高達800mW

◆支持支持AP/客戶端/路由橋工作模式

◆輸出功率和傳輸距離可調(ACK)

◆支持WEP/WPA/WPA2/802.1x加密及認證方式

◆支持用戶隔離(AP模式)，803.1d生成樹協(xié)議，防止環(huán)路

◆支持MAC地址過濾，點對點(P2P)、點對多點(P2MP)無線連接和WDS分布系統(tǒng)

◆支持PPPoE撥號(路由橋模式)

◆支持SNMP遠程管理，WEB頁方式配置及固件升級(HTTP)

◆支持無線多媒體增強QoS(WMM)

◆支持PoE網線供電，兼容802.3af，IP65室外設計標準防水外殼

◆內置14dBi定向天線，通過硬件開關切換內置和外置天線

◆SMA天線接口，可以外接大增益天線4.4智能管理應用系統(tǒng)設計4.4.1功能與性能功能中心站應用系統(tǒng)主要負責各類監(jiān)測數據的接收、處理和入庫，并圍繞各類監(jiān)測數據進行相應的業(yè)務應用。中心站軟件包括數據采集軟件、水質數據接收軟件，實時視頻監(jiān)控軟件和物聯(lián)網管理系統(tǒng)。數據采集軟件數據采集軟件完成對龍蝦養(yǎng)殖水利監(jiān)測參數的定時采集及實時傳輸。（二）水質數據接收軟件水質數據接收軟件是在對水質監(jiān)測數據接收軟件的基礎上，進行擴展和完善。（1）監(jiān)測數據接收完善數據接收模塊，擴展消息隊列，實現(xiàn)浮臺水質監(jiān)測站監(jiān)測數據的實時接收。（2）數據校驗完善數據校驗模塊，對接收的數據，設定每個監(jiān)測指標數據的合理范圍。（3）數據存儲入庫確定浮臺水質監(jiān)測站點的編碼、經緯度等信息，完善數據存儲模塊，對新增數據按照已有的表結構進行存儲。（4）日志管理完善日志管理程序，實現(xiàn)對新增數據的接收、校驗、入庫等日志進行管理和維護。（三）實時視頻監(jiān)控軟件（1）視頻實時查看對每臺變焦攝像機的鏡頭進行變倍、聚焦控制，可對全方位云臺的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下等方向進行控制和操作，可直接在畫面上進行遠方控制操作，實現(xiàn)對攝像機視角、方位、焦距、光圈、景深的調整，可以方便地實現(xiàn)對系統(tǒng)內的高速智能球型攝像機的控制，控制球機直接到預置的方向和觀察角度（包括水平轉動角度和垂直轉動角度）。（2）考慮將來系統(tǒng)的擴展性，將系統(tǒng)預警與視頻聯(lián)動，進行預警抓拍、防入侵抓拍等。（四）物聯(lián)網管理系統(tǒng)軟件物聯(lián)網管理系統(tǒng)軟件主要完成監(jiān)測數據的實時展示、預警，視頻監(jiān)控、歷史數據查詢、數據分析和感知設備自檢控制等功能監(jiān)測數據信息及預警實現(xiàn)采集數據的實時顯示，并依據監(jiān)測參數的警戒閥值進行報警，報警級別實現(xiàn)可配置，根據用戶需求實現(xiàn)不同等級報警實時視頻監(jiān)控以嵌入網頁的方式，將視頻查看嵌入系統(tǒng)中，實現(xiàn)用戶參看某個監(jiān)測點監(jiān)測信息的同時查看實時視頻。（3）數據查詢統(tǒng)計及分析實現(xiàn)基于監(jiān)測站點的基本信息、水質信息、預警信息等的查詢、統(tǒng)計等功能。1）數據查詢實現(xiàn)各類監(jiān)測站點實時監(jiān)測數據和歷史監(jiān)測數據的查詢功能，查詢條件包括監(jiān)測點名稱、監(jiān)測指標、時間范圍等內容。2）數據統(tǒng)計及分析實現(xiàn)各類監(jiān)測數據的統(tǒng)計、分析功能。統(tǒng)計條件包括時間范圍、指標數值范圍及特定值（最值、均值等）等。分析包括單站（多站）不同時段的指標變化情況、單站（多站）同一時段指標變化情況以及個參數與龍蝦養(yǎng)殖及疾病爆發(fā)之間的關聯(lián)性分析等。統(tǒng)計與分析結果以圖表的方式顯示，并可打印、輸出。（4）系統(tǒng)設置實現(xiàn)系統(tǒng)各類參數的設置及權限管理功能。1）監(jiān)測點信息設置實現(xiàn)站點站名、站碼、類別、監(jiān)測參數等信息的設置和維護。2）監(jiān)測指標參數設置實現(xiàn)不同類別監(jiān)測站點的監(jiān)測指標設置功能。主要包括站點監(jiān)測指標設置、監(jiān)測指標上下限設置、是否超標預警等功能。3）用戶及權限管理實現(xiàn)系統(tǒng)用戶及用戶權限管理。主要包括單位信息管理、用戶管理、角色管理、權限設置等功能。性能系統(tǒng)的主要功能為數據接收和數據應用。主要性能要求如下：（1）及時性各類監(jiān)測數據的接收顯示分析及信息發(fā)布要及時可靠。（2）準確性采集、存儲、應用等環(huán)節(jié)的數據精度應符合國家和行業(yè)的相關標準，解析結果和計算結果必須準確，成果數據應滿足業(yè)務應用的需要。（3）可擴展性系統(tǒng)應具備較強的實時性、安全性、可靠性，并隨著系統(tǒng)的覆蓋范圍擴大和功能的不斷加強，應具有較高的可擴展性。（4）穩(wěn)定性中心站的系統(tǒng)必須高可靠地運行，具有較強的容錯能力。（5）易于操作和維護系統(tǒng)應滿足不同層次人員使用和管理的需要。同時應便于系統(tǒng)管理人員進行維護。系統(tǒng)應具備一定的自維護能力。4.4.2框架結構中心站應用系統(tǒng)構成中心站應用系統(tǒng)由硬件設備和軟件兩部分組成。硬件設備主要包括路由器、應用服務器、顯示設備及計算機終端，其中路由器、顯示設備及計算機終端等設備可以利用現(xiàn)有設備；軟件主要包括數據采集軟件，水質數據接收軟件，實時視頻監(jiān)控軟件和物聯(lián)網管理系統(tǒng)。中心站應用系統(tǒng)配置如下表。系統(tǒng)配置表序號設備名稱單位數量1應用服務器套22數據采集軟件套13水質數據接收軟件套14實時視頻監(jiān)控軟件套15物聯(lián)網管理系統(tǒng)套1應用服務器主要技術參數：·CPU：Xeon55502.66Ghz8MB(L3cache)·內存：4GBDDR3·支持RAID5陣列·硬盤:146GB×3·冗余電源:Redundant675W·19寸，液晶顯示器·三年免費原廠質?！ぶ形腗icrosoftwindows2008操作系統(tǒng)總體構架中心站應用系統(tǒng)的拓撲關系如圖所示：中心站系統(tǒng)總體架構劃分為運行環(huán)境、數據采集、數據存儲、應用支撐和業(yè)務應用五個層次，如圖5.17所示。中心站應用系統(tǒng)總體架構水質數據采集軟件、水質數據接收軟件、實時視頻監(jiān)控軟件位于總體架構的數據采集層，在運行環(huán)境層的支撐下，進行龍蝦養(yǎng)殖場水質監(jiān)測數據、圖像監(jiān)測數據、處理及存儲入庫。數據存儲層主要負責各類監(jiān)測、巡測數據的存儲和管理。依據監(jiān)測數據來源的不同，水質數據庫主要用于存儲立桿式水質監(jiān)測站的監(jiān)測數據?；赪EB信息應用軟件位于總體架構的業(yè)務應用層，在應用支撐層的支持下，實現(xiàn)基于數據存儲區(qū)域各類接收數據的業(yè)務應用。4.4.3技術實現(xiàn)軟件應用架構：在應用架構中，軟件劃分為數據層、邏輯層和表現(xiàn)層三個層次架構，數據層包括數據采集存儲層和數據處理層，邏輯層包括應用邏輯層和表現(xiàn)邏輯層，共形成五個層次結構。1）數據采集存儲層主要負責數據的存儲和基于數據層面的各類數據接口實現(xiàn)。采用數據對象及數據腳本實現(xiàn)。2）數據處理層主要負責數據的調用、校驗、訪問、轉換等。采用數據庫管理系統(tǒng)的相關工具和數據腳本實現(xiàn)。3）應用邏輯層主要負責各類應用集成、系統(tǒng)安全管理文件服務等。應用邏輯層采用Window