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基于无线传感器网络的节能型水产养殖自动监控系统-IngentaConnect.PDF

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第 29 卷 第 13 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.13 166 2013 年 7 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul. 2013 ·农业生物环境与能源工程· 基于无线传感器网络的节能型水产养殖自动监控系统 1,2 1,2※ 1 1,2 1,2 蒋建明 ,史国栋 ,李正明 ,史兵 ,宦 娟 (1. 江苏大学电气信息工程学院,镇江 212013 ; 2. 常州大学信息科学与工程学院,常州 213064 ) 摘 要:水产养殖的规模化发展和人力成本的不断上升迫切需要建立水质参数的无人值守自动监控系统。该文提 出了一种基于改进型低能耗分层分群协议(LEACH )的Zigbee 无线传感网络的水质监测和基于西门子 PLC 的变 频增氧控制系统。在 LEACH-C 通信协议中,由基站根据各节点剩余能量的估算值选定簇首,达到各节点供电电 池剩余能量的均衡,同时从系统的实际控制精度出发,当节点测量到的溶解氧浓度值与上次发送值误差在 0.02 mg/L 范围内时,不向簇首发送数据,达到节约供电电池能量的目的,经试验发现采用优化后的 LEACH-C 协 议,比采用常规的 LEACH 协议网络有效寿命延长 33.33% 。适合鲈鱼生长的水体溶解氧质量浓度大于4.5 mg/L , 但随着浓度的上升增氧效率将逐步降低,因此设定应急增氧的区间为 4.5~5.5 mg/L 。控制系统根据无线传感网络 测量的溶解氧质量浓度值,采用 PI-PID 控制水体溶解氧浓度。保证了水体溶解氧质量浓度始终适合鱼类生长。通 过试验验证,与人工粗略控制相比,这种控制方法大幅降低了人力成本和节约了 51%的电能。该文可为水产养殖 自动控制研究提供参考。 关键词:水产养殖,无线传感网络,变频,节能,自动控制 doi :10.3969/j.issn.1002-6819.2013.13.022 中图分类号:S210; S969 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2013)-13-0166-09 蒋建明,史国栋,李正明,等. 基于无线传感器网络的节能型水产养殖自动监控系统[J]. 农业工程学报,2013, 29(13):166-174. Jiang Jianming, Shi Guodong, Li Zhengming, et al. Energy-efficient automatic monitoring system of aquaculture based on WSN[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(13): 166 -174. (in Chinese with English abstract) [3] 了基于无线传感网络的参数智能监测系统 。庞云 0 引 言 芝等研究了水-空气引射式冰下深水增氧机[4] 。周建 水产品需求的增加使传统的养殖方式从单位 来等对双侧吸气射流增氧机内吸气作用进行了分 产量、成本和资源利用率等方面都不能满足社会需
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