基于物联网的海洋生产大数据云计算系统

基于物联网的海洋生产大数据云计算分析系统2目录一、前言...........................................................................................................................................................................11、引言.....................................................................................................................................................................12、系统概述..............................................................................................................................................................3三、物联网部分..............................................................................................................................................................41、传感器部分..........................................................................................................................................................42、系统架构..............................................................................................................................................................43、系统硬件功能......................................................................................................................................................64、所需设备..............................................................................................................................................................9四、云计算部分..............................................................................................................................................................111、系统构架.............................................................................................................................................................112、系统功能.............................................................................................................................................................113、所需设备............................................................................................................................................................12五、大数据部分.............................................................................................................................................................141、系统构架............................................................................................................................................................142、系统功能............................................................................................................................................................143、所需设备............................................................................................................................................................17六、经济效益.................................................................................................................................................................17七、综述.........................................................................................................................................................................17一、前言1、引言在渔业发展中，传统的养殖模式曾对我国水产品产量的快速增长起了重大作用。但随着人们消费水平和环保意识的增强，群众的饮食习惯和结构已发生了很大变化，绿色水产品越来越受到消费者的青睐。传统的养殖模式在生产实践中却存在种种弊端，所生产的水产品难以满足市场需求。具体表现在如下几方面：1）、基础设施简陋、陈旧、经济基础脆弱传统养殖企业缺乏现代化、高层次养殖生产所必需的物质条件和综合经营规模，导致经济效益低下。企业缺乏技术储备，无技术改造和扩大再生产资金，只能维持现状，在市场竞争中处于劣势。图一：节虾养殖场2）、产品养殖风险水产养殖属于精细养殖产业，稍有不慎，死亡率会达到99%，由于恶劣天气、节气温度、水质、盐度等指标需要坐待非常精准，导致养殖业的风险增加，稍有不慎损失在40万元左右每亩。3）、养殖水域环境条件不断恶化我国人口稠密地区的水域绝大部分都富营养化，例如全国有水质监测的1200多条河流中，就有850条受到污染。海洋方面，自2000年以来，我国海域多次发生规模巨大、毒性极强的赤潮，给我国的海水养殖业造成巨大的损失。在大中城市的郊区也由于种种原因，养殖水域污染日趋严重。如全国著名的池塘养鱼高产区——无锡河厥口的池塘养鱼业，因为梁溪河严重污染等原因正逐步萎缩。4）、养殖水域的二次污染十分严重在淡水养殖方面，据测算，养殖1t淡水鱼的排污量相当于20头肥猪的粪便量。以北京密云水库网箱养鲤为例，亩产在20t以上，似乎经济效益可观。但是其后果却导致水库水质转肥，其中氨态氮增加了7.3倍，活性磷酸盐增加了10.3倍，不得已而禁止网箱养鱼。而且其后的治理费用，超过了网箱养鱼的利润。在海水养殖方面，人类过度开发养殖业已经大大超过了海水的自净能力，对虾病的泛滥就是最典型的事例。5）、水产资源遭到严重的破坏，不少水域生态失衡水域的过度开发，导致原有的水草资源破坏，原有的优良品种种质退化，直接危害到水产养殖业的生存与发展。例如，阳澄湖原来水草的覆盖率很高，水质清晰，所产的蟹个大肉美。如今阳澄湖水草稀少，水质浑浊，蟹种早熟，品质退化。图二：污染水域所谓病害防治系统，是指将工程技术、机械设备、监控仪表、管理软件和无线传感等现代技术手段用于渔业生产，明显的优势是：机械化、自动化程度较高，能迅速运用先进的养殖技术;二是准确的知道养殖环境的变化，是一种环保型、节水型、高产值的养殖系统;三是提高渔业的生产效率高，企业的经营管理水平也较高，对促进我国渔业产业结构调整和技术进步发挥更大的作用。图三：青蟹2、系统概述1）、发展云计算和物联网的应用在各个领域都起着重要的作用。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到不同行业的各个环节，可大幅度提高各领域的不同效率，改善质量，降低成本和资源消耗。近些年随着人们生活水平提高，水产品需求量逐年递增，传统的养殖模式无法满足大密度高产量的养殖模式，水产品产量和质量都无法满足社会需求。基于物联网的智能化渔业是专门为人工水产品养殖设计开发的，采用无线传感技术、网络化管理等先进管理方法对养殖环境、水质、鱼类生长状况、药物使用、废水处理等进行全方位管理、监测，具有数据实时采集及分析、食品溯源、生产基地远程监控等功能。在保证质量的基础上大大提高了产量。2）、系统功能概述系统由三大部分组成：a)物联网部分这个部分由：数据采集、数据传输、设备控制3个部分组成，由物联网的传感器实时采集数据、通过无线网络传输到云计算数据平台；再由大数据部分进行深度分析处理，下达指令到设备控制部分，控制相关的生产设备投料机、增氧机、水泵等。b)云计算部分这个部分由：云计算操作系统、云计算管理系统、海洋生产虚拟系统3个部分组成，这3个系统承载所有的系统框架，包括物联网数据、生产实时监控系统、设备控制系统、是整个项目的系统级组成部分。c)大数据部分这个部分由：大数据存储B-Nebula、大数据引擎B-Engine、大数据分析HyperCube、3大部分组成，由物联网传感器采集回来的数据放入大数据存储中的Nosql数据库中，然后通过大数据引擎，将数据分发到云计算系统中的虚拟系统部分，通过大数据引擎的分布式系统进行预处理、分类、比对等分析，在把处理后的数据交给大数据分析系统，从而得到我们想要的数据，在下达指令控制相关设备。三、物联网部分这个部分由：数据采集、数据传输、设备控制3个部分组成1、传感器部分水质监测水质监测主要包括溶解氧监测、PH值监测、盐度含量监测、温度检测等等一些列养殖有关的传感器。灾害预警收集传感器数据，对养殖数据进行动态检测，对可能产生的灾害做出预警，并给出相关解决方案。智能化控制系统智能化控制系统主要包括增氧泵控制，自动给排水控制，盐度控制，温度控制。2、系统架构手机、