基于物联网技术的智慧渔业养殖平台设计

针对海水养殖业中存在的成本高、中小规模养殖户成活率低等问题，提出了一种基于物联网技术的智慧渔业养殖平台设计。首先，采用RS485通信方式、PLC和工业物联网模块，实现了对海产养殖环境的实时监测和水质数据的远程操控，从而解决了养殖环境监测不及时、养殖成活率低的问题。其次，通过结合生态养殖技术构建闭环养殖系统，利用PLC控制海水循环流量、优化废水处理和设备运行，提高了养殖效率和水质管理水平，解决了废水处理不彻底、养殖废物处理不当、海水循环不精准等问题。最后，采用传感器数据支持的单向迁移差分进化算法和云计算，实现了对水质的远程监测和控制，配合软件APP和HIM触摸屏，实现了智能化的远程数据管理和人机交互，解决了中小规模养殖户无法实时获取养殖塘信息的问题。最终，本设计方案有效地解决了海水养殖业中成本高、成活率低、废水处理不彻底、废物处理不当、海水循环不精准等问题，提高了养殖效率和水质管理水平。

随着全球经济的发展，人民生活、消费水平的提高，海产品成为婚庆喜宴、重大节日招待亲朋餐桌上不可或缺的美食，催生了海水养殖业的蓬勃发展[1] [2]。根据联合国粮食及农业组织提供的数据，进一步表明海水养殖业已经为人们提供了丰富的海产品资源，成为全球海洋产业重要组成部分[3]。但随着近些年海洋生态逐步被破坏，甚至核污水公然排放等问题的出现，对海水养殖业发起了严峻的挑战，同时也提供了发展的机遇[4] [5]。

海水养殖在早期阶段主要是沿海地区的一种小规模农业活动， 仅满足个人食品需求；随着需求增加， 海产养殖逐渐扩大规模，引入了更复杂的系统，如池塘养殖、海水循环系统和深水网箱等；随着科技的进步，推动了海产品养殖向工业化的发展。一些大型的养殖户逐渐采用自动化设备和高度控制的环境， 从而使得养殖规模大幅增加。然而大规模的养殖并不适合所有人，主要原因是其成本过高，个人难以承担工业化的支出。但是对于中小规模的养殖户来说，没有工业化的养殖技术难以保证海产的成活率。因此，设计一个基于物联网技术的智慧渔业养殖平台十分必要。

在养殖过程中，海产会源源不断地进行代谢，从而产生大量的养殖废水，养殖废水不论在何种场合， 都是难以处理的问题。

针对此问题， 张芬[6]提出了一种新型养殖模式——“鱼–贝–藻循环水养殖模式”， 该模式结合生态养殖技术构建了一个闭环养殖系统。该系统是由三个池塘组成，分别是养殖池、处理池和存水池，养殖池进行大部分水产的养殖，处理池则利用可吸收氨氮的生物对水质进行净化，净化后的水进入存水塘，下一次循环时进入养殖池。

然而，在三个池塘的海水进行循环时，控制海水的流量尤其重要。可以基于PLC 对时间、流量和液