近年来我国水产养殖业发展迅速，据农业部统计截至2015年，我国水产品总量占全球总量的61.7％，在国内大宗农产品出口份额中连续15年位居首位，超过30%。与2014年相比增长3.69%。水产品对外贸易顺差113.51亿美元，连续两年突破百亿大关。传统的水产养殖方式无论从资源利用率、养殖规模、单位产量和养殖效率等方面都难以满足社会日益增长的产量和品质需求，工业化和高密度化养殖已成为当前水产养殖的一种趋势。在水产养殖过程中，水体溶解氧含量是制约规模化发展的重要因子和事故引发的主要原因。当前我国水产养殖过程中一般采用人工控制的机械式增氧，稍有疏忽极易引起鱼虾的大面积死亡，抗风险能力差，而且浪费了人力资源。建立高效的水体溶解氧含量在线测量和自动增氧的测控一体化系统显得非常重要。　　规模化水产养殖存在养殖面积大、地理位置偏僻的特点，水质参数的有线测量需要架设通信电缆，成本高昂难以推广。在无线测控网络中，锂电池供电的测量节点能耗不均匀，个别节点由于能耗大过早失效，降低了无线测控网络的有效生命周期。本文对采用平面路由协议和低能量自适应分群分层路由协议（LEACH）的测控网络进行对比试验，发现采用LEACH层次型路由协议网络的有效生命周期延长19%以上。在应用LEACH协议的水质参数测量网络中，存在两个缺陷：一方面无线测控网络中每个簇的簇首功耗远远大于普通节点，LEACH协议通过等概率随机选择簇首改善了节点能耗的均衡性，但水产养殖参数监控中每个簇首功耗不同，为此在LEACH优化协议中依据节点剩余能量的多少选择簇首，使节点的剩余能量更趋均衡；另一方面水产养殖池中距离基站较远的节点容易提前失效，主要是因为监控面积大，簇首与基站采用单跳通信，远距离节点被选为簇首后向基站发送数据通信距离远，路径损耗采用多路径衰落信道模型，衰减指数为4。为此在优化的LEACH协议中，对远距离簇首与基站通信采用双跳通信，使路径损耗选择自由空间信道模型，衰减指数为2。通过试验验证无线传感网络有效生命周期延长8%，各节点失效时间更加接近，便于批量更换电池，节约了人力成本。　　在水质参数的测量过程中，水体溶解氧参数变化缓慢，系统要求在低浓度下能迅速提高，但对控制精度要求不高，在每一帧内节点测量到溶解氧浓度变化小于0.1mg/L时，不再向簇首发送数据，同时簇首调整各节点在该帧内数据发送时隙，使簇首和节点延长休眠时间，降低了功耗。　　通过无线传感网络测量到水体溶解氧浓度后，由于耕水机在白天充分利用太阳能、风能等以极低的功耗大幅改善水质和提高水体溶解氧含量，但不能起到应急增氧的作用；而叶轮增氧机、微孔曝气增氧机可以应急增氧，为了充分发挥各自的优点，讨论了二者混合增氧的模式。白天通过定时控制耕水机工作为主；晚上或阴雨天以叶轮增氧机等变频增氧为主。文中研究了采用可变PID参数、模糊变频增氧控制。　　本论文研究创新点主要有:　　（1）在无线传感网路采用的LEACH协议中通过节点供电电池剩余能量的多少选择簇首，使节点能量消耗更加均衡；　　（2）依据水产养殖中参数变化缓慢的特点设定数据发送的软、硬阀值，在达到系统精度要求条件下减少了数据发送；　　（3）调整每一帧内的时隙，增加了节点休眠时间；　　（4）依据水产养殖的具体特点，提出了采用耕水机和叶轮增氧机PID、模糊变频等混合式增氧方式，耕水机实现了利用太阳能、风能等绿色增氧，叶轮增氧机变频控制实现了精确、节约增氧目的。　　通过实验表明，采用优化LEACH协议延长了网络有效生命周期；采用混合式变频增氧控制节约了电力资源。溶解氧参数的测量与自动控制相结合不仅节约了人力资源，而且提高了水产养殖系统的安全性。