一种基于未来网络的硬壳类水产品养殖监管系统的制作方法

本发明涉及物联网，特别涉及一种基于未来网络的硬壳类水产品养殖监管系统。

背景技术：

1、随着我国经济水平的高速发展、人民生活水平的稳步提升，大众对于饮食方面的追求也日新月异。因此，有很大一部分人对于硬壳类水产品的需求日益增加，虽然我国是传统的水产养殖大国，但是对于硬壳类水产品的养殖监管并没有做过太多系统性的研究与应用。

2、我国部分地区的硬壳类水产品养殖池塘尚未改造，且多为陈年老塘，设施陈旧，导致池塘里面的水质越来越差。然而，硬壳类水产品对于水质的要求是非常高的，进而出现因为养殖环境恶劣，尤其是水环境的不断恶化，导致出现水产品产量低、成本高等问题。同时，池塘水质指标不符合排放标准，排放不达标。因此进行养殖环境监管，特别是对其池塘中的各类水质指标进行实时监控势在必行。与此同时，对于养殖池塘的水质指标进行未来几天的预测，根据预测结果提前做出政策方案的制定也同样需要深入研究并实际应用。

3、另外，我国的养殖规模大多以家庭为单位的小规模的养殖体系，因而导致养殖基地成星型分布；再加上大多都是通过人力进行监管，对于养殖的水质指标不能进行准确的预测，很难形成较为系统的监管体系。虽然我国已经有一些区域通过推出了一系列基于互联网的养殖监管系统，但是其体系架构却并未考虑入网用户的权限、高并发场景下的系统稳定性、ipv4地址稀缺、ipv6与ipv4之间地址的不兼容性、互联网根域名服务器无法实现自治、地址资源拓展性受限等问题，以上问题已成为了限制硬壳类水产品养殖监管规模化发展的主要瓶颈。未来网络ipv9是我国自主设计研发，集安全可控、高效率、低成本等优点于一身的新一代互联网技术。以母根、主根、n～z命名的13个根域名服务器系统、核心骨干路由器、用户路由器均由我国自主研发，开始建设具有自主知识产权的计算机独立于互联网但兼容互联网。其通讯网络可以根据需求实现端到端的通信，不必像ipv4、ipv6那样受到限制。与此同时，其低成本、高效率等特点，节约了网络开支，对于小规模的养殖体系大大减少了成本。最重要的是ipv9地址空间为2256，海量地址使得地址的唯一特性得到极大体现。通过数字域名、ip地址、电子标签的积累，养殖基地中所有传感器都会被网络覆盖，使其具有唯一的ip地址，能真正意义的实现万物互联。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术网络效率低、高成本、可靠性低，无法满足当下硬壳类水产品进行大规模养殖体系的构建等缺点，提供了一种基于未来网络的硬壳类水产品养殖监管系统。实现从数据采集，到数据处理；再到数据传输，数据存储；最后到数据呈现这一完整过程。并引入优化后的预测模型对水质中的重要指标进行预测，实现一个系统全面的养殖监管物联网系统。

2、为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种基于未来网络的硬壳类水产品养殖监管系统，包括：未来网络骨干网网络、mpls城域网、中转服务器、物联网系统；

4、未来网络骨干网网络包括：ipv9核心网、骨干路由器、水产品养殖监管中心；

5、城市中各个水产品养殖基地安装物联网系统，物联网系统用于收集水产品养殖环境的水质信息，获取相应的水质数据。每个物联网系统地安装一个双栈路由器，通过双栈路由器连接至mpls城域网；然后mpls城域网将水质数据使用ipv4网络传输至各个市区的中转服务器；中转服务器通过双栈路由器将ipv4网络转换为ipv9网络，双栈路由器使用ipv9网路把数据传输到骨干路由器；通过骨干路由器，全程走ipv9网络，把数据传输到用于养殖监管的水产品养殖监管中心的服务器，最终完成整体传输，水产品养殖监管中心包括养殖监管平台，养殖监管平台对水质数据和预测数据进行实时检测。

6、进一步地，物联网系统包括：传感器模块、单片机模块、lora模块、电源模块；

7、传感器模块对水质指标进行实时监测，获取相应的水质数据，将数据从电量信号转化为电信号。并将收集到水质数据通过lora wan发送到lora模块；lora模块对水质数据进行统一打包；通过gprs将数据统一上传到双栈路由器。

8、单片机模块用于实现物联网系统的控制功能，通过嵌入式编程的方式，对传感器模块、lora模块、电源模块发送控制指令。

9、电源模块用于为整个物联网系统供电。

10、进一步地，传感器模块包括：温度传感器、ph值传感器、氧溶解浓度传感器、浑浊度传感器；

11、温度传感器用于水质环境温度的监测；

12、ph值传感器用于监测水中的氢离子以及氢氧化合物离子；

13、氧溶解浓度传感器用于测量水体中氧气溶解浓度；

14、浑浊度传感器用于监测水的浑浊度，监测水中含有的泥沙，粘土，有机物，浮游生物和微生物的悬浮物质。

15、作为优选，lora模块使用atk-mwcc68d模块。

16、进一步地，水产品养殖监管中心的养殖监管平台对收集到的数据进行管理、实时展示以及未来预测；同时，对近一段的数据进行存储保存到数据库中进行数据的查询，未来预测使用现有的水质预测模型进行预测。

17、进一步地，养殖监管平台包括：页面和后端数据库

18、页面包括：主页、综合数据、报表分析、实时监控、预测数据、站点管理、控制台、权限中心以及退出系统的页面布局。

19、后端数据库包括：管理员及普通用户信息表、养殖池塘站点信息表、水质数据存储表、水质数据预测表、站点水质监测开关表。

20、管理员及普通用户信息表包括以下数据：表顺序id、管理员id、用户id、用户名称、用户密码、用户注册时间、用户头像链接、用户手机号和用户邮箱。

21、养殖池塘站点信息表包括以下数据：表顺序id、站点id、管理员id、站点名称、站点位置、采样频率、创建时间、修改时间、站点负责人手机号、站点负责人邮箱、负责人名称、站点状态、水质数据存储表、水质数据预测表和站点水质监测开关表。

22、水质数据存储表包括以下数据：表顺序id、管理员id、温度、ph值、氧溶解浓度、浑浊度、创建时间、更新时间和站点号；

23、站点水质监测开关表包括以下数据：表顺序id、管理员id、预测时间、预测值、创建时间、站点号、溶解氧浓度预测值和浑浊度预测值。

24、进一步地，由于外部环境对浑浊度传感器的准确度影响较大，必须进行校准。校准的步骤如下：

25、第一步：首先把浑浊度传感器电路进行连通，使用0ntu或者接近0ntu的纯净水或蒸馏水进行校验。

26、第二步：对当前水质的温度进行测量并记录温度值为t测试；同时，对浑浊度传感器的输出电压进行测量并值为u测试。

27、第三步：计算温差引起的电压差值δu，将测量得到t测试代入温度修正公式：

28、δu＝-0.0192(t测试-25)   (1)

29、第四步：计算0ntu标准液标准电压值u。

30、u25℃＝u测试-δu   (2)

31、u25℃表示温度为25℃的0ntu标准液；

32、第五步：计算k值，将计算得到标准电压值u25℃代入标准曲线公式。

33、k＝865.68*u25℃   (3)

34、第六步：修正标准曲线公式。将计算得到的k代入标准曲线公式。

35、tu＝-865.68*u+k   (4)

36、最后得到校准值。

37、与现有技术相比，本发明的优点在于：

38、使用lora物联网技术，解决了远距离通信的问题，同时整个系统成本很低，满足养殖人员的低成本需求，数据能够实现实时采集和上传，满足目标要求。

39、引入了未来网络ipv9，网络连通性以及传输速率高。

40、实现历史数据存储、查看和管理，水质指标实时监控，预测数据展示以及人员管理等一系列功能；提升了整个监管系统的透明度和实用性。