劉星橋、趙德安編著這本《水產養殖數字化監測與控制關鍵技術研究及其應用》的主要目的是針對我國水產養殖場自動化、智能化、數字化監測與控制繫統及科學管理的需求，重點研究水產養殖多參數智能檢測與控制、水產養殖無線傳感器檢測網絡的體繫結構與通信協議、監控設備之間數字通信方式、基於魚類重要因子為頂事件的監控繫統可靠性、基於數字圖像處理技術對魚體狀況監視和預報等關鍵技術問題。通過項目研究，突破水產養殖數字化監測與控制關鍵技術問題，進而提高水產養殖數字化智能監控技術和水產養殖企業管理水平，促進水產養殖業的可持續高效發展。

水產養殖數字化監測與控制將是未來水產養殖現 代化的必然趨 勢。《水產養殖數字化監測與控制關鍵技術研究及其 應用》首先對濁度、溶解氧、pH、溫度、亞硝酸鹽、 鹽度等多參數 智能檢測與控制技術進行了介紹，對監控網絡的CAN 、PROFIBUS 總線接口進行了設計。其次，對多參數無線傳感器網 絡測控繫統、水 產養殖監控繫統故障預測和診斷、魚體狀況監視和預 報等關鍵技術進 行了介紹，最後介紹了開發的一種基於物聯網 Android平臺的智能手 機水產養殖遠程監控繫統，並提供了相應的開發程序 。 《水產養殖數字化監測與控制關鍵技術研究及其 應用》由劉星橋、趙德安編著。

1 緒論
1.1 水產養殖數字化監測與控制**外發展狀況
1.1.1 水質多參數監測與控制技術的發展狀況
1.1.2 基於有線、無線傳感器監測網絡的發展狀況
1.1.3 水產養殖分布式控制繫統的發展狀況
1.1.4 水產健康養殖過程精細管理決策繫統的發展狀況
1.1.5 水產生態養殖主要模式發展現狀
1.1.6 水產養殖專家繫統的發展狀況
1.2 水產養殖數字化監測與控制繫統關鍵技術研究
1.2.1 水產養殖水質多參數無線采集技術的研究
1.2.2 基於魚類重要因子溶解氧為頂事件的監控繫統可靠性研究
1.2.3 水產養殖數字化分布式監控繫統的研究
1.2.4 采用圖像處理技術對魚體狀況監視和預報研究
1.3 本書研究的目的和意義
1.4 本章小結
2 下位單片機多參數智能檢測與控制技術研究
2.1 引言
2.2 下位單片機智能檢測與控制的結構原理
2.3 新型水質濁度傳感器探頭設計和濁度檢測技術研究
2.3.1 新型濁度傳感器探頭設計
2.3.2 基於LED光源和硅光電接收器件濁度值理論算法
2.3.3 新型濁度傳感器微弱小電流調理電路的設計
2.3.4 濁度測量中溫度自動補償技術的研究
2.4 多因子自動補償溶解氧智能檢測方法研究
2.4.1 溶解氧測量原理和調理電路設計
2.4.2 溫度對溶解氧的影響和自動補償檢測技術
2.4.3 鹽度對溶解氧的影響和自動補償檢測技術
2.4.4 大氣壓力對溶解氧的影響和自動補償檢測技術
2.4.5 多因子自動補償溶解氧檢測方法
2.5 溶解氧智能控制技術
2.5.1 水產養殖魚池基於變頻調速方式的增氧數學模型
2.5.2 基於模糊自整定PID參數的溶解氧變頻智能控制技術
2.5.3 基於變頻控制溶解氧技術節能研究
2.6 pH值傳感器調理電路的設計
2.6.1 pH值測量算法
2.6.2 pH值檢測技術
2.7 溫度的檢測
2.8 亞硝酸鹽的檢測
2.8.1 亞硝酸鹽傳感器檢測電路設計
2.8.2 亞硝酸根離子質量分數檢測數據標定擬合
2.9 鹽度傳感器調理電路的設計
2.9.1 鹽度值檢測電路
2.9.2 鹽度檢測數據擬合算法
2.10 單片機測控儀表軟件和硬件設計
2.10.1 微處理器硬件連接
2.10.2 檢測主程序設計
2.10.3 鍵盤和LCD顯示
2.10.4 A／D轉換程序模塊
2.11 單片機測控儀表檢測結果
2.11.1 鹽度和pH值測試結果
2.11.2 溶解氧監控效果
2.11.3 下位單片機測量濁度和溫度測試結果
2.12 本章小結
3 測控儀表的CAN和PROFIBUS現場總線通信接口設計
3.1 引言
3.2 多參數智能檢測與控制儀表CAN總線通信設計
3.2.1 CAN總線的特點
3.2.2 CAN總線協議
3.2.3 多參數智能檢測儀CAN總線繫統結構框圖
3.2.4 CAN總線收發器硬件電路設計
3.2.5 C8051F040 CAN通信程序設計
3.2.6 LPC2292的CAN通信程序設計
3.2.7 繫統通信規約
3.2.8 實驗結果分析
3.3 多參數智能檢測與控儀表PROFIBUS總線通信設計
3.3.1 多參數智能檢測儀PROFIBUS總線繫統設計框圖
3.3.2 測控儀表PROFIBUS接口硬件設計
3.3.3 測控儀表PROFIBUS接口軟件設計
3.3.4 基於總線通信計算機監控繫統設計
3.3.5 基於總線通信監控繫統實驗結果分析
3.4 本章小結
4 水產養殖無線傳感器檢測網絡的研究
4.1 引言
4.2 無線傳感器網絡的體繫結構和通信協議
4.2.1 傳感器節點的硬件結構
4.2.2 傳感器網絡的體繫結構
4.2.3 無線傳感器網絡的協議
4.3 水產養殖無線傳感器網絡體繫結構設計
4.3.1 對單個魚池的無線傳感器星型網絡拓撲結構設計
4.3.2 對多個魚池的無線傳感器樹狀網絡拓撲結構設計
4.3.3 對特長條形魚池的無線傳感器鏈狀網絡拓撲結構設計
4.3.4 大範圍、遠距離的養殖魚塘無線混合型網絡拓撲結構設計
4.4 水產養殖無線傳感器網絡通信協議研究
4.4.1 水產養殖無線傳感器網絡通信協議選擇
4.4.2 基於星型拓撲結構的TDMA時隙分配
4.4.3 基於星型拓撲結構的網絡工作模式設計
4.5 新增傳感器節點在無線傳感器網絡中定位研究
4.5.1 基於RSSI接收信號強度的新增傳感器節點定位方法
4.5.2 基於包絡線的新增傳感器節點近似定位方法
4.6 水產養殖無線傳感器網絡中自組織和冗餘技術研究
4.7 水質多參數無線傳感器檢測網絡節能問題研究
4.8 無線傳感器網絡監測結果
4.9 本章小結
5 基於魚類重要因子溶解氧為頂事件的監控繫統可靠性研究
5.1 引言
5.2 水產養殖監控繫統硬件結構和工作原理
5.3 故障樹分析技術在水產養殖監控繫統可靠性設計中的應用
5.4 提高水產養殖監控繫統可靠性的若干措施
5.4.1 水產養殖下位單片機的可靠性設計
5.4.2 水產養殖上位監控計算機的可靠性設計
5.5 本章小結
6 采用圖像處理技術對魚體狀況監視和預報研究
6.1 引言
6.2 水產養殖計算機圖像處理繫統硬件構成
6.3 水產養殖數字圖像處理方法研究
6.3.1 設計的主體思想
6.3.2 圖像的文件格式
6.3.3 圖像的灰度化
6.3.4 圖像的中值濾波處理
6.3.5 灰度圖像的二值化
6.3.6 圖像二值形態學處理
6.3.7 基於區域矩特征計算不適漂浮魚體面積
6.4 健康狀況下降不適魚體與健康狀況良好魚體圖像處理比較
6.5 魚類遊動速度測量方法研究
6.5.1 固定攝像區域的不適單條魚漂浮遊動速度測量方法
6.5.2 不固定攝像區域的不適單條魚漂浮遊動相對速度測量方法
6.5.3 單條魚在水中的遊動相對速度測量方法
6.5.4 基於魚的遊動速度對魚體的不適和活躍性狀況判斷
6.6 本章小結
7 基於Android智能手機的水產養殖遠程監控繫統
7.1 引言
7.2 智能手機監控繫統方案設計
7.3 Android監控繫統客戶端設計
7.3.1 Android客戶端架構
7.3.2 Android客戶端界面設計
7.3.3 Android客戶端主流程設計
7.3.4 Android客戶端數據存取模塊設計
7.3.5 Android客戶端通信模塊設計
7.3.6 Android客戶端數據處理模塊
7.3.7 Android智能手機動態曲線繪制模塊
7.4 智能手機監控繫統服務器監控平臺
7.5 Android智能手機監控繫統試驗與結果分析
7.6 本章小結
8 上位機和遠程監控計算機繫統設計
8.1 引言
8.2 上位機和遠程監控計算機繫統的結構框圖
8.3 采用GPRs無線通信和互聯網技術上位機與遠程計算機通信設計
8.4 現場上位機組態監控軟件的設計
8.5 上位機和遠程多參數智能監控實驗結果
8.6 有線單片機測控儀、上位機和遠程計算機檢測數據實驗結果
8.7 無線傳感器網絡測控儀、上位機和遠程計算機檢測數據結果
8.8 本章小結
9 結論和展望
9.1 結論
9.2 展望
參考文獻
附錄
基於Android平臺智能手機水產養殖遠程監控繫統程序及說明