一种水产养殖监控系统的故障监控方法及系统技术领域
本发明涉及一种智能化水产养殖技术，尤其涉及一种智能化水产养殖故障自
检技术。
背景技术
在鱼塘的养殖作业中，尤其是对于鱼苗，鱼塘的水质环境对鱼苗的生长起着
至关重要的作用。有些指标如鱼塘温度、水中含氧量、以及酸碱度(PH值)如
果不达标，则会造成鱼儿的发育不良，严重的还会导致死亡。不同的鱼类对鱼塘
温度、含氧量等要素也均有它自己严格的要求。
目前传统的养殖方式，包括调节水温、氧气供给等都需要人工判断然后进行
操作，由于测试点多，人工检测容易形成漏检，并且在夜间无人值守期间，就无
法了解鱼塘的水质情况，以致水温不稳，影响养殖鱼类的生长；另外水体溶解氧
检测不到位，也会影响鱼类同化作用的进行，造成水体危害，可能直接导致鱼类
死亡，从而降低了经济效益。
现代化的鱼塘环境控制技术，是促进鱼类生产，实现优质、高产的基本条件
和关键手段之一。通过综合应用生物工程技术和物联网技术，对鱼塘水质进行实
时监控，根据指标的变化规律做出实时的调整，可以为鱼类生长提供适宜的环境
条件，以便充分发挥其生长潜力，提高生产效率。并且，通过在监控过程中及时
发现异常并报警，可以最大程度避免环境变化对鱼类造成的不利影响。
现有技术中，一般通过在鱼塘内设置传感器，来对鱼塘的水质环境进行监测，
如设置温度传感器、溶氧量传感器、PH值传感器来监测鱼塘的水温、溶氧量、
PH值等，并通过监测数据判断是否超出所设阈值，进而进行相应的操作，如控
制增氧泵打开进行增氧，或者简单告警。然而本发明的发明人发现，现有技术中
没有考虑到传感器本身损坏，没有上报数据的情况，一旦发生类似情况，很容易
产生恶劣影响，特别是在夜间无人值守时，完全靠系统自动工作，出现此类问题，
可能造成该打开增氧泵时而没有打开，直接导致鱼批量死亡，造成农民财产损失。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种水产养殖监控系统的故障监控方法
及系统，能够在传感器异常，数据缺失情况下，自动判断鱼塘溶氧信息，确保鱼
塘溶氧量在安全范围内。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水产养殖监控系统的故障监控
方法，包含以下步骤：
将相近的至少两个鱼塘设置为一个集群，同一集群的各鱼塘内设置有至少
两个溶氧信息采集设备，保存各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系；
在某个溶氧信息采集设备的溶氧数据缺失时，由该对应关系确定该溶氧信
息采集设备所对应的集群，根据所对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数
据，导出当前缺失的溶氧信息采集设备的溶氧数据，并根据所导出的溶氧数据，
对该溶氧信息采集设备所对应的鱼塘进行补氧控制。
作为进一步改进，上述对该溶氧信息采集设备所对应的鱼塘进行补氧控制
的步骤中，补氧控制方式为：
判断所导出的溶氧数据是否低于预设的溶氧量安全阈值，如果低于溶氧
量安全阈值，则启动该溶氧信息采集设备所对应的鱼塘的增氧设备，对该鱼
塘进行补氧。
作为进一步改进，还包含以下步骤：在某个溶氧信息采集设备的溶氧数据
缺失时，生成该缺失溶氧数据的溶氧信息采集设备异常的告警信息。
作为进一步改进，上述根据所对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数
据，导出当前缺失的溶氧信息采集设备的溶氧数据的步骤中，
计算所对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据的平均值，作为当前
缺失的溶氧信息采集设备的溶氧数据。
本发明还提供了一种水产养殖监控系统的故障监控系统，将相近的至少两
个鱼塘设置为一集群，同一集群的各鱼塘内设置有至少两个溶氧信息采集设备；
该系统还包含：
数据存储模块，用于保存各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系；
监测模块，用于监测各溶氧信息采集设备的溶氧数据；
查询模块，用于在监测模块监测到某个溶氧信息采集设备的溶氧数据缺失
时，根据数据存储模块中保存的对应关系查询该溶氧信息采集设备所对应的集
群，以及所对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据；
计算模块，用于根据查询模块查找到的对应集群中其它溶氧信息采集设备
的溶氧数据，导出当前缺失的溶氧信息采集设备的溶氧数据；
补氧控制模块，用于根据计算模块导出的溶氧数据，对该溶氧信息采集设
备所对应的鱼塘进行补氧控制。
作为进一步改进，上述数据存储模块、监测模块、查询模块和计算模块
包含在农业养殖信息管理及服务平台内，溶氧信息采集设备通过有线或无线网
络，接入农业养殖信息管理及服务平台，将采集到的鱼塘的溶氧数据上报到农
业养殖信息管理及服务平台。
作为进一步改进，各鱼塘分别连接增氧设备，该补氧控制模块还用于判
断计算模块导出的溶氧数据是否低于预设的溶氧量安全阈值，如果低于溶氧
量安全阈值，则控制相应的增氧设备向缺失溶氧数据的鱼塘补氧。
作为进一步改进，该补氧控制模块可以设置在农业养殖信息管理及服务
平台内，通过有线或无线网络与增氧设备相连，控制增氧设备向缺失溶氧数
据的鱼塘补氧；或者
该补氧控制模块也可以设置在溶氧信息采集设备内，通过有线或无线网络
与农业养殖信息管理及服务平台相连，从农业养殖信息管理及服务平台接收
计算模块所导出的溶氧数据；溶氧信息采集设备通过有线或无线网络与增氧设
备相连，控制相应增氧设备向缺失溶氧数据的鱼塘补氧。
作为进一步改进，计算模块根据查询模块查找到的对应集群中其它溶氧信
息采集设备的溶氧数据，导出当前缺失的溶氧信息采集设备的溶氧数据时，计算
其它溶氧信息采集设备的溶氧数据的平均值，作为当前缺失的溶氧信息采集设备
的溶氧数据。
作为进一步改进，上述农业养殖信息管理及服务平台还可以包含：
告警模块，用于在监测模块监测到某个溶氧信息采集设备的溶氧数据缺失
时，生成该缺失溶氧数据的溶氧信息采集设备异常的告警信息。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：将相近的多个
鱼塘设置为一个集群，同一集群的各鱼塘内设置有多个溶氧信息采集设备，保存
各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系；在某个溶氧信息采集设备的溶氧
数据缺失时，由该对应关系确定该溶氧信息采集设备所对应的集群，根据所对应
集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据，导出当前缺失的溶氧信息采集设备的
溶氧数据，并根据所导出的溶氧数据，对该溶氧信息采集设备所对应的鱼塘进行
补氧控制。从而即便某个鱼塘的溶氧信息采集设备发生故障，也不会影响该鱼塘
的正常补氧控制，确保鱼塘的溶氧量始终保持在安全范围内，提高整个监控系统
的安全可靠性。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的水产养殖监控系统整体架构示意图；
图2是本发明第一实施方式的水产养殖监控系统的溶氧故障监控方法流程
图；
图3是本发明第二实施方式的水产养殖监控系统的故障监控系统结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的
实施方式作进一步地详细描述。
本发明第一实施方式涉及一种水产养殖系统的溶氧监控方法。该水产养殖
系统包含多个鱼塘，每个鱼塘设置有信息采集设备，其监控系统整体架构如图1
所示，包含：前端的信息采集设备、水质控制设备，网关，通信网络，以及
远程的农业养殖信息管理及服务平台。
其中，前端信息采集设备主要完成信息采集、信息汇聚、设备控制等功
能，主要包括溶氧量传感器(即溶氧信息采集设备)、PH值传感器、温度传
感器等。水质控制设备主要包括增氧泵(即增氧设备)、水温加热设备等等。
信息采集设备直接或者通过路由节点接入网关，将检测到的各种数据、事件
信息发送至网关。同时，可以接受网关发送的指令，接受网关的控制。其中，
增氧泵可以直接由溶氧传感器控制系统直接控制，也可以由农业养殖信息及
服务平台进行远程控制。
网关是接入农业养殖信息管理及服务平台的统一接口，完成对前端的信
息采集设备、水质控制设备的管控，以及对检测信息(检测数据、事件信息)
的存储和处理，并完成无线传感网通信协议到通信网络协议的转换。
通信网络可以包含GSM、IS-95等2G网络，TD-SCDMA、WCDMA、
CDMA2000、WiMAX等3G网络，及其它如WIFI、LTE、4G、5G等能够提
供无线通信服务的移动通信网络，以及现有的有线通信网络，等等。
农业养殖信息管理及服务平台是提供水产养殖信息服务的综合管理平
台。主要完成各类信息存储、用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警
通知、远程控制和用户设置远程管理等多种相关增值业务，并能够完成对网
关的控制，进而通过网关实现对前端的信息采集设备、水质控制设备的管控。
本实施方式主要针对溶氧信息、溶氧设备进行故障监控。具体控制流程如
图2所示。
步骤201中，将相邻或者相近的各鱼塘设置为一个集群，每个鱼塘内设置
有对应的溶氧信息采集设备(即溶氧传感器)，保存各集群、鱼塘及溶氧信息采
集设备的对应关系，即各集群所对应的鱼塘，以及每个鱼塘所对应的溶氧信息采
集设备，形成集群-鱼塘-溶氧信息采集设备对应关系表。一般情况下，一个鱼塘
对应一个溶氧信息采集设备，在部分情况下，也可以两个以上鱼塘对应一个溶氧
信息采集设备，但在一个集群中，必然包含多个溶氧信息采集设备。集群的设置
也可以根据实际的需求进行，比如将相邻的鱼塘设置为一个集群，或者将同一个
鱼种的鱼塘设置为一个集群，并可以根据实际需求变更集群与鱼塘的对应关系。
步骤202中，农业养殖信息管理及服务平台的数据库检测到某个溶氧信息
采集设备的溶氧数据缺失，生成该缺失溶氧数据的溶氧信息采集设备异常的告
警信息。
步骤203中，查询该集群-鱼塘-溶氧信息采集设备对应关系表，确定该溶氧
信息采集设备所对应的集群，以及该集群中对应的其他溶氧信息采集设备。
步骤204中，农业养殖信息管理及服务平台计算所查找到的其它溶氧信息
采集设备的溶氧数据的平均值，作为当前缺失的溶氧信息采集设备的溶氧数据。
步骤205中，农业养殖信息管理及服务平台将计算得到的溶氧数据发送
到缺失数据的溶氧信息采集设备，指示该溶氧信息采集设备根据该溶氧数据
进行补氧控制。
步骤206中，溶氧信息采集设备接收来自农业养殖信息管理及服务平台
的溶氧数据，并判断该溶氧数据是否低于预设的溶氧量安全阈值，如果低于
溶氧量安全阈值，则进入步骤207，启动该溶氧信息采集设备所对应的鱼塘
的增氧设备，对该鱼塘进行补氧；如果未低于溶氧量安全阈值，则结束本流
程。
步骤205至步骤207是针对由溶氧信息采集设备直接控制增氧设备的情
况。对于由农业养殖信息管理及服务平台直接控制增氧设备的情况，可以直
接由农业养殖信息管理及服务平台判断该计算得到的溶氧数据是否低于预设
的溶氧量安全阈值，如果低于溶氧量安全阈值，则通过远程指令，由网关控
制启动该溶氧信息采集设备所对应的鱼塘的增氧设备。
需要说明的是，本实施方式中，可以根据具体的需求实时调整集群的对
应关系，以达到更好的溶氧量推导效果，并定期对各集群-鱼塘-溶氧信息采集
设备的对应关系表进行更新，以确保溶氧量推导的正确性。
通过本实施方式，即便某个鱼塘的溶氧信息采集设备发生故障未能及时察
觉，也不会影响该鱼塘的正常补氧控制，确保鱼塘的溶氧量始终保持在安全范围
内，提高整个监控系统的安全可靠性。该方法很好地解决了溶氧传感器损坏不能
监测及上报数据的情况下(特别是在夜间无人值守时)可能造成该打开增氧泵时
而没有打开，造成鱼死亡，引起农民财产损失的问题。
本发明第二实施方式涉及一种水产养殖监控系统的故障监控系统，主要涉
及其中溶氧故障控制部分。本实施方式中，将相邻或相近的几个鱼塘设置为一
集群，同一集群的各鱼塘内设置有多个溶氧信息采集设备，可以每个鱼塘设置一
个溶氧信息采集设备，也可以几个鱼塘对应一个。如图3所示，该系统具体包含：
数据存储模块(数据库)，用于保存各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对
应关系；
监测模块，用于监测各溶氧信息采集设备的溶氧数据；
查询模块，用于在监测模块监测到某个溶氧信息采集设备的溶氧数据缺失
时，根据数据存储模块中保存的对应关系查询该溶氧信息采集设备所对应的集
群，以及所对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据；
计算模块，用于根据查询模块查找到的对应集群中其它溶氧信息采集设备
的溶氧数据，导出当前缺失的溶氧信息采集设备的溶氧数据；
补氧控制模块，用于根据计算模块导出的溶氧数据，对该溶氧信息采集设
备所对应的鱼塘进行补氧控制。
作为进一步改进，上述数据存储模块、监测模块、查询模块和计算模块
包含在农业养殖信息管理及服务平台内，溶氧信息采集设备借助网关通过有线
或无线网络，接入农业养殖信息管理及服务平台，将采集到的鱼塘的溶氧数据
上报到农业养殖信息管理及服务平台。
作为进一步改进，各鱼塘分别连接增氧设备，该补氧控制模块还用于判
断计算模块导出的溶氧数据是否低于预设的溶氧量安全阈值，如果低于溶氧
量安全阈值，则控制相应的增氧设备向缺失溶氧数据的鱼塘补氧。
作为进一步改进，该补氧控制模块可以设置在农业养殖信息管理及服务
平台内，通过有线或无线网络与增氧设备相连，控制增氧设备向缺失溶氧数
据的鱼塘补氧；或者
该补氧控制模块也可以设置在溶氧信息采集设备内，通过有线或无线网络
与农业养殖信息管理及服务平台相连，从农业养殖信息管理及服务平台接收
计算模块所导出的溶氧数据；溶氧信息采集设备通过有线或无线网络与增氧设
备相连，控制相应增氧设备向缺失溶氧数据的鱼塘补氧。
作为进一步改进，计算模块根据该查询模块查找到的对应集群中其它溶氧
信息采集设备的溶氧数据，导出当前缺失的溶氧信息采集设备的溶氧数据时，可
以通过计算其它溶氧信息采集设备的溶氧数据的平均值，作为当前缺失的溶氧信
息采集设备的溶氧数据。
作为进一步改进，该监控系统还包含告警模块，用于在监测模块监测到
某个溶氧信息采集设备的溶氧数据缺失时，生成该缺失溶氧数据的溶氧信息采
集设备异常的告警信息。该告警模块一般设置于农业养殖信息管理及服务平
台。
通过本实施方式，即便某个鱼塘的溶氧信息采集设备发生故障未能及时察
觉，也不会影响该鱼塘的正常补氧控制，确保鱼塘的溶氧量始终保持在安全范围
内，提高整个监控系统的安全可靠性。该系统很好地解决了溶氧传感器损坏不能
监测并上报数据的情况下(特别是在夜间无人值守时)可能造成该打开增氧泵时
而没有打开，造成鱼死亡，引起农民财产损失的问题。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描
述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，
而不偏离本发明的精神和范围。