مقالة منهجية

تقييم مياه البرك في الوقت الحقيقي عبر التعلم العميق المدمج وجمع البيانات البصرية: نهج عملي للمراقبة في تربية الأحياء المائية

DOI:

10.3791/69744

⸱

فبراير 24, 2026

 ,  , 
1Kasetsart University, 2Vishwakarma University, 3Regent University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن نصف بروتوكولا لتصنيف جودة المياه في الوقت الحقيقي باستخدام التقاط الصور تحت الماء، وشبكة تحكم تعتمد على Raspberry Pi، وشبكة عصبية اصطناعية (ANN). توضح الطريقة إعداد النظام، وجمع البيانات، والمعالجة المسبقة، وتدريب النماذج، والنشر. يعد هذا النظام المناسب بشكل خاص لمربي الكوي، حيث يساعد في ضمان أفضل الظروف للأسماك الصحية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الحفاظ على جودة المياه المثلى أمر ضروري في تربية الأحياء المائية، خاصة للأنواع الزينة مثل الكويز، حيث ترتبط صفاء الألوان والتوازن البيئي مباشرة بالصحة والجماليات. تقدم هذه المقالة بروتوكولا كاملا لتصميم ونشر وتشغيل نظام مراقبة جودة المياه في الوقت الحقيقي يعتمد على تصنيف الصور تحت الماء باستخدام التعلم العميق المدمج. يدمج النظام المقترح كاميرا تحت الماء منخفضة التكلفة مع شبكة تحكم تعتمد على Raspberry Pi في روبوت سطح ماء مستقل، مما يمكن من التقاط وإرسال وتصنيف الصور المائية عبر نموذج شبكة عصبية خفيف الوزن. خمس فئات من حالة المياه — تتراوح بين الشفافة إلى العكرة — مميزة بصريا، مع دقة تصنيف تتجاوز 99٪ في مجموعة بيانات مخصصة. تم إعداد النظام ليعمل بشكل مستقل، مع تقديم تقييم مستمر وتنبيهات بصرية للحالات المتدهورة. يغطي هذا البروتوكول البصري تجميع الأجهزة، معايرة النظام، نشر النماذج، وعروض المراقبة في الوقت الحقيقي. تدعم الطريقة ممارسات الاستزراع المائي المستدامة من خلال تمكين تقييم غير جراحي ومستمر للبيئة المائية باستخدام تقنيات ميسورة التكلفة وقابلة للتوسع. يمكن تكييف هذا النهج مع سياقات أخرى في تربية الأحياء المائية أو المراقبة البيئية مع تعديلات طفيفة.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أسماك الكوي (Cyprinus carpio var. koi) هي أنواع زينة من الكارب الشائع، وتقدر لألوانها الزاهية، ونقوشها المميزة، وشكل الجسم الأنيق، وسباحة رشيقة. جمالها وحركاتها السلسة تجعلها خيارا مفضلا لبرك الحدائق وميزات المياه الزخرفية حول العالم.

الحفاظ على جودة مياه جيدة في البرك لا يدعم الحياة المائية فحسب، بل يساهم أيضا في تقليل انبعاثات الكربون، مما يفيد البيئة 1,2. لقد ثبت أن الحفاظ على جودة المياه من خلال اتباع معايير محددة لمعايير مثل الرقم الهيدروجيني، ودرجة الحرارة، والأكسجين المذاب، والملوحة، والأمونيا (NH3)، والنترات (NO3

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: الرموز المصدرية المستخدمة في هذه الدراسة متاحة في مستودع GitHub التالي: https://github.com/prawit-chu/Real-Time-Pond-Water-Assessment-via-Embedded-Deep-Learning-and-Visual-Data-Acquisition

1. إعداد المعدات

  1. قم بإعداد شبكة التحكم المعتمدة على Raspberry Pi (الروبوت وكاميرا الحركة).
  2. قم بإعداد خادم يعمل بنظام التشغيل Ubuntu v24.04 LTS.

2. إعداد كاميرا الحركة

  1. قم بإعداد عنوان IP الافتراضي (10.5.5.9) وقناع الشبكة (255.0.0.0).
    ملاحظة: يوضح الجدول 1 عناوين IP المخصصة للأجهزة المتصلة في شب....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم تقسيم مجموعة البيانات إلى مجموعات تدريب مستقلة، واختبار، واختبار. تمت مراقبة أداء النموذج على مجموعة التحقق أثناء التدريب، وتم إجراء التقييم النهائي باستخدام مجموعة بيانات اختبار محفوظة تحتوي على صور لم تر من قبل. الأداء المتسق عبر مجموعات التحقق والاختبار يشير إلى تعميم مستقر.

لتصنيف جودة المياه في الوقت الحقيقي، تم اختبار نماذج CNN مبسطة وشبكات مدربة مسبقا (Inception V3، Xception، وResNet50) في البداية، لكنها أظهرت دقة منخفضة وتعقيد حسابي عالي. لذلك، تم ت.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

خطوة حاسمة في هذا البروتوكول هي إعداد شبكة وحدة التحكم المعتمدة على Raspberry Pi. الإعدادات غير الصحيحة تؤدي إلى فشل التواصل بين الخادم وكاميرا الحركة. قبل اختبار البرامج المقدمة، يجب التحقق من التواصل بين الخادم وكاميرا الحركة بواسطة أمر PING. بينما يعمل النموذج المقترح في الوقت الحقيقي على الأجهزة المدمجة، لم يتم تقييم القياسات الكمية لوقت الاستدلال واستهلاك الطاقة وهي خارج نطاق هذه الدراسة.

البروتوكول المقترح مخصص لتصنيف الصور تحت الماء في الوقت الحقيقي لشب.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يرغب المؤلفون في التعبير عن امتنانهم لجامعة كاسيتسارت في تايلاند، وجامعة فيشواكارما في الهند، وجامعة ريجنت في الولايات المتحدة الأمريكية على تعليقاتهم المفيدة ومناقشاتهم ورؤاهم التي حسنت أبحاثنا بشكل كبير. نشكر بكل امتنان الدعم الذي قدمته كلية الهندسة في سريراتشا، جامعة كاسيتسارت، من خلال صندوق وحدة البحث (المنحة رقم KUSRCRU69-2001) للسنة المالية 2026.

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
جو برو هيرو 11 بلاكGoProلالتقاط الصور وتسجيل الفيديوهات
جو برو هيرو 12 بلاكGoProلالتقاط الصور وتسجيل الفيديوهات
جو برو هيرو 13 بلاكGoProلالتقاط الصور وتسجيل الفيديوهات
راسبري بي بيراسبيري بي آيزيرو 2Wالمتحكم
جهاز التوجيه اللاسلكيZTEHG8045x5-12
محولات الإيثرنتTp-linkUE300
الخادمديلT30
حزمة البطارية 12 فولت تيار مستمر--مصدر الطاقة
مضخة التيار المستمرالمياه التايلانديةAW500Sحركة الروبوت
خطوة 5V للأسفل--خفض الجهد من 12 فولت إلى 5 فولت
تتابع 8 قنوات--التحكم في المضخات
تطبيق GoPro QuickGoProGoProلاختبار اتصال GoPro Wi-Fi

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Macedo, H. R., Junior, O. J. L., Werneck, P. R., Feiden, A. Carbon footprint and automation in aquaculture. Rev Gest Soc Ambient. 18 (11), 1-15 (2024).
  2. Girard, L., et al. The balance of carbon emissions versus burial in fish ponds: The role....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Raspberry Pi
الفيديو قريباً

مقالات ذات صلة