基于物联网技术的斑马鱼养殖系统的制作方法

本发明涉及一种斑马鱼养殖系统，尤其涉及一种基于物联网技术的斑马鱼养殖系统。

背景技术：

目前的斑马鱼养殖主要还是依赖于人工，通过人为的观察、测定不定期了解水质情况，然后根据实际情况制定相应的应对方案，再人为地进行处理。这种方式对于问题的发现和处理不够及时，难以使养殖过程处于最佳状态。这种方式还比较耗费人力和精力，通常需要安排人员轮换实现24小时值守，而且人员轮换时对于之前的养殖情况和养殖过程中所出现的问题以及问题的处理情况的交接没有较为行之有效的手段，给后续的养殖过程带来不便。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种基于物联网技术的斑马鱼养殖系统，其自动化程度高，一般故障可自动处理，占用人工较少，且过程数据可追溯性好。

本发明的主要技术方案有：

一种基于物联网技术的斑马鱼养殖系统，包括养殖水槽、水质监测装置、控制器、显示器、水质调节系统、数据传输装置和服务器，所述水质监测装置的检测部置于所述养殖水槽的水体中，所述水质监测装置的数据输出端接入所述控制器，将所述水质监测装置检测到的反映水质的数据发送到所述控制器，所述控制器通过对所述数据进行运算、比对，得出当前的水质状况以及包含水质调节目标方向和目标程度的水质调节指令，所述控制器的控制信号输出端和显示信号输出端分别接入所述水质调节系统和所述显示器，前者将所述水质调节指令输出给所述水质调节系统，后者将相关信息所对应的显示数据传送给所述显示器，所述水质调节系统根据所述水质调节指令调动相应的水质调节装置依所述水质调节目标方向和目标程度进行工作，所述水质调节系统的自检装置的信号输出端接入所述控制器，将所述水质调节系统自身的当前状态信息发送给所述控制器，所述显示器依预设显示方式在其人机界面上显示所述显示数据，所述控制器通过所述数据传输装置与所述服务器双向通信连接，所述数据传输装置支持gprs、tcp/ip、zigbee和wifi中的任意一种或多种通讯方式，通过所述数据传输装置所述控制器将所掌握的信息发送到所述服务器，所述服务器将这些信息存储在本地。

所述水质监测装置可以包括溶氧电极，所述水质调节系统包括至少两台气泵，每台所述气泵的自动启停均受控于所述控制器，所述溶氧电极在线实时监测所述养殖水槽内水体的溶氧含量，并将监测结果信息反馈给所述控制器，当溶氧含量低于相应设定范围的下限时，所述控制器同时控制多个或控制其中一个所述气泵为水体充氧，以相应设定范围的上限的90%为目标进行调节，当溶氧含量低于相应报警值时，所述控制器生成并发出气泵报警信号，提醒用户检查相应气泵，每台所述气泵的故障自检装置的信号输出端均接入所述控制器，任意一台所述气泵发生故障时，触发所述控制器报警，同时所述控制器控制其他任一未发生故障的所述气泵投入工作。

所述水质监测装置还可以包括ph电极，所述水质调节系统还包括碱箱和加碱泵，碱箱中盛装碱液，所述加碱泵的进口和出口分别连接所述碱箱和养殖水槽，所述加碱泵的自动启停受控于所述控制器，所述ph电极在线实时监测所述养殖水槽内水体的ph值，并将监测结果信息反馈给所述控制器，当ph值低于相应设定范围的下限时，所述控制器控制所述加碱泵为水体加碱，以相应设定范围的上限的90%为目标调节水体的ph值，当ph值低于相应报警值时，所述控制器生成并发出加碱泵报警信号，提醒用户检查所述加碱泵，所述加碱泵的故障自检装置和所述碱箱的液位检测装置的信号输出端均接入所述控制器，所述加碱泵发生故障时触发所述控制器报警，所述碱箱液位过低时触发所述控制器报警，提醒用户添加碱液。

所述水质监测装置还可以包括电导率电极，所述水质调节系统还包括盐箱和加盐泵，盐箱中盛装盐液，所述加盐泵的进口和出口分别连接所述盐箱和养殖水槽，所述加盐泵的自动启停受控于所述控制器，所述电导率电极在线实时监测所述养殖水槽内水体的电导率，并将监测结果信息反馈给所述控制器，当电导率低于相应设定范围的下限时，所述控制器控制所述加盐泵为水体加盐，以相应设定范围的上限的90%为目标调节水体的电导率，当电导率低于相应报警值时，所述控制器生成并发出加盐泵报警信号，提醒用户检查加盐泵，所述加盐泵的故障自检装置和所述盐箱的液位检测装置的信号输出端均接入所述控制器，所述加盐泵发生故障时触发所述控制器报警，所述盐箱液位低于相应报警值时触发所述控制器报警，提醒用户添加盐液。

所述水质监测装置还可以包括温度传感器，所述水质调节系统还包括加热装置和冷却装置，所述加热装置和冷却装置的自动启停受控于所述控制器，所述温度传感器在线实时监测所述养殖水槽内水体的温度，并将监测结果信息反馈给所述控制器，当温度低于设定温度下限时，所述控制器自动启动所述加热装置对水体进行加热，当温度高于设定温度上限时，所述控制器自动启动所述冷却装置对水体进行冷却，直至温度处于所述设定温度上限和设定温度下限之间，所述控制器控制所述加热装置或冷却装置停止，所述加热装置的故障自检装置和所述冷却装置的故障自检装置的信号输出端均接入所述控制器，所述加热装置和冷却装置任意一方发生故障时均触发所述控制器报警。

所述基于物联网技术的斑马鱼养殖系统还包括循环过滤系统，所述循环过滤系统包括过滤装置和至少两台水泵，每台所述水泵的出口和进口分别连接所述养殖水槽的进水口和出水口，所述过滤装置安装在所述水泵的出口侧管路上，每台所述水泵的自动启停均受控于所述控制器，所述控制器根据预设的切换时间使一台水泵启动、另一台水泵停止，每台所述水泵的故障自检装置的信号输出端均接入所述控制器，任意一台所述水泵发生故障时，触发所述控制器报警，所述控制器控制其他任一未发生故障的所述水泵投入工作。

所述水质调节系统还可以包括紫外线杀菌灯，所述紫外线杀菌灯的自动开关受控于所述控制器，所述控制器控制所述紫外线杀菌灯自动开启，对水体进行紫外线照射杀菌，所述紫外线杀菌灯的故障自检装置的信号输出端接入所述控制器，所述紫外线杀菌灯发生故障时，触发所述控制器报警。

所述循环过滤系统还可以包括用于自我监测运行状况的传感器，这些传感器将监测结果实时发送给所述控制器，所述控制器通过运算、与预设值进行比对，判断出所述循环过滤系统当前的运行状况，必要时生成和发出报警，所述循环过滤系统的传感器优选包括流动开关，所述流动开关的自动启停受控于所述控制器，所述控制器控制所述流动开关在所述水泵运行后开始监测水体流动情况，所述流动开关将监测结果信息反馈给所述控制器，所述流动开关有多个，间隔设置在水体正常流动情况下从所述养殖水槽的进水口到出水口之间的主要水流路径上，所述控制器根据对同一时刻或时段各个所述流动开关反馈的水体是否流动的反馈信息，进行分析判断水体流动是否正常，如果判断结果是水体流动异常，则所述控制器生成并发出流动异常报警，且所述控制器控制关闭所述紫外线杀菌灯。

所述循环过滤系统的传感器还可以包括压力传感器和液位开关，所述压力传感器在线实时监测所述水泵后、所述过滤装置前的压力，当压力高于相应报警值时，所述控制器生成并发出压力报警，提醒用户检查所述过滤装置，所述液位开关设置在所述养殖水槽中，所述液位开关在线实时监测所述养殖水槽内水体的液位，液位低于相应报警值时，所述控制器控制所述水泵或控制所述水泵以及水质调节系统停止运行，所述控制器生成并发出低液位报警。

所述基于物联网技术的斑马鱼养殖系统还可以包括定制客户服务器和访问终端设备，所述定制客户服务器、访问终端设备分别与所述服务器双向通信连接，所述服务器依照预先设定将特定信息发送给所述定制客户服务器，供所述定制客户服务器查看相应养殖系统状态、修改参数和接收报警，所述访问终端设备为一台或多台，包括电脑和/或手机，所述手机构成为能够实时访问所述服务器，查看养殖系统状态、修改参数和接收报警的可移动智能终端，所述电脑构成为能够实时访问所述服务器，查看养殖系统状态、修改参数和接收报警，以及生成用以分析水质变化趋势的报表的智能终端。

本发明的有益效果是：

由于设置了水质监测装置、水质调节系统和能够接收所述水质监测装置的检测信号、能够向水质调节系统输出控制信号以及具备分析决策能力的控制器，可以全面代替人工对于水质情况进行观察、测定，以及制定水质调节对策并具体实施，因此自动化程度极高。对于一般的故障系统可以自动处理而无需人为干预，无需安排人员24小时值班，因此明显减少了人员工作量，显著降低了人员的劳动强度，节约了人员成本和运行成本。

由于设置了数据传输装置和服务器，通过所述数据传输装置所述控制器可以将所掌握的信息实时发送到所述服务器，所述服务器将这些信息存储在本地，养殖过程各种信息的可追溯性好。由于所存储的信息可以供管理人员随时查看和进一步统计分析，因此该养殖系统具有很好的远程监控能力。

由于所述定制客户服务器和电脑、手机等访问终端设备各自与所述服务器双向通信连接，处在不同地理位置的用户可以利用自己的终端设备依权限随时访问所述服务器，包括对所述斑马鱼养殖系统的相关状态和报警信息进行查看，并且可以根据需要修改相关参数，还可以将相关数据做成报表，用于做进一步的分析，例如分析水质变化趋势等，使得与该养殖系统相关的人员无论何时何地都能方便地掌握该系统的运行状况，即时性好，不受空间地点的限制。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的结构原理框图；

图2为本发明的另一个实施例的结构原理框图。

具体实施方式

本发明公开了一种基于物联网技术的斑马鱼养殖系统，如图1所示，包括养殖水槽、水质监测装置、控制器、显示器、水质调节系统、数据传输装置和服务器。所述水质监测装置的检测部置于所述养殖水槽的水体中，所述水质监测装置的数据输出端接入所述控制器，将所述水质监测装置检测到的反映水质的数据发送到所述控制器。所述水质监测装置可以同时包括溶氧量、ph值、温度、电导率等指标监测用传感器。所述控制器通过对所述数据进行运算、与预设值进行比对，得出当前的水质状况以及包含水质调节目标方向和目标程度的水质调节指令。所述控制器的控制信号输出端和显示信号输出端分别接入所述水质调节系统和所述显示器，前者将所述水质调节指令输出给所述水质调节系统，后者将相关信息所对应的显示数据传送给所述显示器。所述水质调节系统根据所述水质调节指令调动相应的水质调节装置依所述水质调节目标方向和目标程度进行工作，所述水质调节系统的自检装置的信号输出端接入所述控制器，将所述水质调节系统自身的当前状态信息发送给所述控制器。所述显示器依预设显示方式在其人机界面上显示所述显示数据。所述相关信息主要包括当前的水质状况信息，水质调节目标方向和目标程度信息，也可以包含未经进一步处理的所述水质监测装置检测得到的相关水质参数的直接数据信息，还可以包含所述水质调节系统的当前状态信息。所述控制器通过所述数据传输装置与所述服务器双向通信连接。所述数据传输装置支持gprs、tcp/ip、zigbee和wifi中的任意一种或多种通讯方式。通过所述数据传输装置所述控制器将所掌握的信息发送到所述服务器，例如通过gprs将整个养殖系统的设备运行状况和水质状况发送给所述服务器，所述服务器将这些信息存储在本地，供管理人员查看和进一步统计分析，以及供其他智能终端或服务器的调用、查看等。

本发明将物联网技术融合于斑马鱼的养殖过程，使养殖系统的硬件设备之间，硬件设备与养殖管理者、用户之间实现了实时有效的信息交换和通信，极大地提高了整个养殖系统的自动化程度。物物之间互联，信息交互及时，一般性的日常维护、管理、问题处理在无人参与的情况下即可即时进行，把劳动力从繁琐的一般性事务中解脱出来，以投入到更为重要和关键的事务的处理和问题的解决中，不仅明显减少了人员工作量，显著降低了人员的劳动强度，节约了人员成本和运行成本，还能显著提高养殖效果。各类信息存储在服务器本地，信息的可追溯性好，且由于这些信息可供管理人员随时查看和进一步统计分析，因此该养殖系统具有很好的远程监控能力。

所述水质监测装置包括溶氧电极。相应地，所述水质调节系统包括至少两台气泵，每台所述气泵的启停控制信号的输入端各自独立地连接到所述控制器，因此所述气泵的自动启停均受控于所述控制器。所述溶氧电极在线实时监测所述养殖水槽内水体的溶氧含量，并将监测结果信息反馈给所述控制器。当溶氧含量低于相应设定范围的下限时，所述控制器同时控制多个或控制其中一个所述气泵为水体充氧，以相应设定范围的上限的90%为目标进行调节。当溶氧含量低于相应报警值时，所述控制器生成并发出气泵报警信号，提醒用户检查相应气泵。每台所述气泵的故障自检装置的信号输出端均接入所述控制器，任意一台所述气泵发生故障时，触发所述控制器报警用以提醒用户检查该气泵，同时所述控制器控制其他任一未发生故障的所述气泵投入工作。

所述水质监测装置还可以包括ph电极。相应地，所述水质调节系统还包括碱箱和加碱泵，碱箱中盛装碱液，所述加碱泵的进口和出口分别连接所述碱箱和养殖水槽。所述加碱泵的启停控制信号的输入端连接所述控制器，因此所述加碱泵的自动启停受控于所述控制器。所述ph电极在线实时监测所述养殖水槽内水体的ph值，并将监测结果信息反馈给所述控制器。当ph值低于相应设定范围的下限时，所述控制器控制所述加碱泵为水体加碱，以相应设定范围的上限的90%为目标调节水体的ph值。当ph值低于相应报警值时，所述控制器生成并发出加碱泵报警信号，提醒用户检查所述加碱泵，所述加碱泵的故障自检装置和所述碱箱的液位检测装置的信号输出端均接入所述控制器，所述加碱泵发生故障时触发所述控制器报警提醒用户检查，所述碱箱液位过低时触发所述控制器报警，提醒用户添加碱液。

所述水质监测装置还可以包括电导率电极。相应地，所述水质调节系统还包括盐箱和加盐泵，盐箱中盛装盐液，所述加盐泵的进口和出口分别连接所述盐箱和养殖水槽。所述加盐泵的启停控制信号的输入端连接所述控制器，因此所述加盐泵的自动启停受控于所述控制器。所述电导率电极在线实时监测所述养殖水槽内水体的电导率，并将监测结果信息反馈给所述控制器。当电导率低于相应设定范围的下限时，所述控制器控制所述加盐泵为水体加盐，以相应设定范围的上限的90%为目标调节水体的电导率。当电导率低于相应报警值时，所述控制器生成并发出加盐泵报警信号，提醒用户检查加盐泵。所述加盐泵的故障自检装置和所述盐箱的液位检测装置的信号输出端均接入所述控制器，所述加盐泵发生故障时触发所述控制器报警提醒用户检查，所述盐箱液位低于相应报警值时触发所述控制器报警，提醒用户添加盐液。

所述水质监测装置还可以包括温度传感器。相应地，所述水质调节系统还包括加热装置和冷却装置，所述加热装置和冷却装置的启停控制信号的输入端连接所述控制器，因此所述加热装置和冷却装置的自动启停均受控于所述控制器。所述温度传感器在线实时监测所述养殖水槽内水体的温度，并将监测结果信息反馈给所述控制器。当温度低于设定温度下限时，所述控制器自动启动所述加热装置对水体进行加热，当温度高于设定温度上限时，所述控制器自动启动所述冷却装置对水体进行冷却，直至温度处于所述设定温度上限和设定温度下限之间，所述控制器控制所述加热装置或冷却装置停止。所述加热装置的故障自检装置和所述冷却装置的故障自检装置的信号输出端均接入所述控制器，所述加热装置和冷却装置任意一方发生故障时（例如所述加热装置漏电保护动作）均触发所述控制器报警，提醒用户检查。

作为优选方案，所述基于物联网技术的斑马鱼养殖系统的相关水质参数的设定范围如下：ph值的设定范围为7.0-7.5，电导率的设定范围为500~550μs/cm，设定温度上限和设定温度下限分别为27.5℃和26.5℃。

所述基于物联网技术的斑马鱼养殖系统还包括循环过滤系统，用于循环、过滤所述养殖水箱中的水体，使水体保持清洁。所述循环过滤系统与所述控制器双向通信连接，所述控制器控制所述循环过滤系统的启停，所述循环控制系统相关设备的故障自检装置将故障信号反馈给所述控制器。

所述循环过滤系统至少包括过滤装置和至少两台水泵，每台所述水泵的出口和进口可以通过管路分别连接所述养殖水槽的进水口和出水口，所述过滤装置安装在所述水泵的出口侧管路上。每台所述水泵的启停控制信号的输入端连接所述控制器，因此每台所述水泵的自动启停均受控于所述控制器。所述控制器可以根据预设的切换时间使一台水泵启动、另一台水泵停止，使水泵轮流切换工作。每台所述水泵的故障自检装置的信号输出端均接入所述控制器，当任意一台所述水泵发生故障时，触发所述控制器报警，提醒用户检查该水泵，同时所述控制器控制其他任一未发生故障的所述水泵投入工作。对于水用量较大的，所述循环过滤系统还可以设有净化水槽，所述养殖水槽的出水口经管路连接到所述净化水槽的进水口，所述水泵的进口经管路连接所述净化水槽的出水口，所述净化水槽内、进水口和出水口之间另外设置过滤装置。

所述基于物联网技术的斑马鱼养殖系统还设有自动喂食装置，所述自动喂食装置设有单次喂食启动按键和全循环喂食启动按键，通过所述单次喂食启动按键和全循环喂食启动按键，所述自动喂食装置与所述循环过滤系统联动。相应控制按键被按下，所述控制系统执行喂食控制子程序，所述单次喂食启动按键和全循环喂食启动按键分别对应单次喂食控制子程序和全循环喂食控制子程序。所述单次喂食控制子程序是控制所述循环过滤系统停机一次，启动所述自动喂食装置，经过默认设置或用户自定义的时间间隔后，关闭所述自动喂食装置，再次启动所述循环过滤系统，单次喂食控制子程序结束。所述全循环喂食控制子程序是控制所述循环过滤系统多次停机再启动，从停机到启动之间的时间间隔依默认设置或用户自定义，从启动到下一次停机之间的时间间隔同样依默认设置或用户自定义，每次控制所述循环过滤系统停机后启动所述自动喂食装置，每次关闭所述自动喂食装置后再启动所述循环过滤系统。时间间隔的控制由计时器完成，所述计时器的信号输出端接入所述控制器。以所述全循环喂食控制子程序为例，设定所述循环过滤系统一天中停机次数为2次，停机时间均为半小时，自零点到第一次停机的时间间隔为9小时，从第一次启动到第二次停机时间间隔为5小时。其运行的结果是，每天9点和14点所述循环过滤系统停机，停机时间半小时，在这半小时中所述自动喂食装置启动，对斑马鱼进行投喂。采用自动喂食装置与循环过滤系统联动，不仅能防止投喂的饵料被水流冲走，避免浪费，又节省了人工，使喂食更准时，提高了养殖的精细化控制水平。

所述水质调节系统还优选包括紫外线杀菌灯，所述紫外线杀菌灯的自动开关信号的输入端连接所述控制器，因此所述紫外线杀菌灯的自动开关受控于所述控制器。所述控制器控制所述紫外线杀菌灯自动开启，例如水泵开始运行后即开启所述紫外线杀菌灯对水体进行紫外线照射杀菌。所述紫外线杀菌灯的故障自检装置的信号输出端接入所述控制器，所述紫外线杀菌灯发生故障（例如漏电保护动作）时，触发所述控制器报警提醒用户检查。所述控制器的计时器还对所述紫外线杀菌灯的运行时间进行计时，从所述紫外线杀菌灯开启到关闭的每个运行周期结束，所述计时器都将计时结果传送给所述控制器，所述控制器对所述紫外线杀菌灯的运行时间进行累积，并与所述紫外线杀菌灯的寿命进行比较，当累积的运行时间达到或超过所述紫外线杀菌灯的寿命，触发所述控制器报警提醒用户更换所述紫外线杀菌灯。

所述循环过滤系统还可以包括用于监测本系统运行状况的传感器，这些传感器将监测结果实时发送给所述控制器，所述控制器通过运算、与预设值进行比对等，判断出所述循环过滤系统当前的运行状况，并生成和发出相应的报警给用户。

所述循环过滤系统的传感器优选包括流动开关，所述流动开关的开关控制信号的输入端连接所述控制器，因此所述流动开关的自动启停受控于所述控制器。所述控制器控制所述流动开关在所述水泵运行后开始监测水体流动情况，所述流动开关将监测结果信息反馈给所述控制器。所述流动开关有多个，间隔设置在水体正常流动情况下从所述养殖水槽的进水口到出水口之间的主要水流路径上，所述控制器根据对同一时刻或时段各个所述流动开关反馈的水体是否流动的信息，进行分析判断水体流动是否正常。例如如果靠近进水口的水体不流动，很可能进水口发生堵塞或水泵故障，如果靠近出水口的水体不流动，很可能出水口、出水管道发生堵塞，如果中间某个位置的水体不流动，很可能水体中出现不明障碍物迫使水流改道而出现了死角等等。如果所述控制器发现水体流动异常，则生成并发出流动异常报警，提醒用户检查阀门管道甚至养殖水槽，同时所述控制器控制关闭所述紫外线杀菌灯。

所述流动开关感知到水体流动可以作为所述紫外线杀菌灯自动开启的条件，即所述流动开关感知到水体流动后再开启所述紫外线杀菌灯对水体进行紫外线照射杀菌。

所述循环过滤系统的传感器还可以包括压力传感器和液位开关，所述压力传感器在线实时监测所述水泵后过滤装置前的压力，所述过滤装置是个密闭的容器，当压力高于相应报警值时，说明所述过滤装置内滤料阻塞，所述控制器生成并发出压力报警，提醒用户检查所述过滤装置，更换滤料。所述液位开关设置在所述养殖水槽中，所述液位开关在线实时监测所述养殖水槽内水体的液位，液位低于相应报警值时，所述控制器控制所述水泵自动停止运行，使所述养殖水槽的水停止循环，或者，所述控制器还同时控制所述水泵和所述水质调节系统停止运行，所述控制器生成并发出低液位报警提醒用户加水、检查系统。

如图2所示，所述基于物联网技术的斑马鱼养殖系统还可以包括定制客户服务器和访问终端设备，所述定制客户服务器、访问终端设备分别与所述服务器双向通信连接。所述服务器依照预先设定将特定信息发送给所述定制客户服务器，供所述定制客户服务器查看相应养殖系统状态、修改参数和接收报警。所述访问终端设备可以为一台或多台，包括电脑和/或手机，手机用户可以通过所述手机上安装的app实时访问所述服务器，查看养殖系统状态、修改参数和接收报警，电脑用户可以通过所述电脑上安装的采用.net平台开发的监控软件实时访问所述服务器，查看养殖系统状态、修改参数和接收报警，以及生成用以分析水质变化趋势的报表。