“零排放”圈养桶养殖作为新兴的淡水水产养殖模式,具有绿色、高效、高产的特点。然而高密度养殖也带来了高溶氧需求等问题,特别在炎热的夏季,高温、低压环境会降低水体溶氧浓度,严重时可导致鱼类死亡。因此,针对高密度养殖模式的增氧能耗与效率问题和自动化需求,本文基于物联网技术、传感技术和自动控制技术提出一种推水式微孔曝气增氧装置的设计方案,主要内容从以下四个方面阐述。（1）提出了一种高效、节能的增氧方案,该方案采用高压纯氧作为气源,经由减压阀、电磁阀等气动元件,再通过纳米级氧化铝陶瓷作为曝气器,将氧气分割成直径0.1-0.5mm的气泡。同时启动水下电机螺旋桨形成水流,将氧气泡和水充分混合后推出,达到快速、高效、均匀的增氧目的。（2）基于物联网技术设计了增氧装置的总体硬件电路,实现溶氧浓度、水温、气压和环境温湿度等主要参数的采集、无线传输和增氧自动控制。电路包括核心板和扩展板,核心板中选用带有WiFi通信处理器的CC3200MODA为主控制器,同时增加了外置的硬件看门狗max637以提高工作可靠性。扩展板包含溶氧浓度、空气温湿度和气压等传感检测单元、水下电机PWM调速和控制电路、电磁阀控制电路和电源单元等,分别绘制原理图和PCB图后制板、组装并调试通过。（3）设计嵌入式软件驱动程序和物联网通信协议,程序总体框架包含WiFi网络配置、温湿度传感器SHT35和气压传感器BME680驱动模块、UART溶氧传感器驱动模块和增氧控制模块组成。此外,针对圈养桶养殖模式设计了基于消息队列传输协议的消息结构,同时为保障农业数据传输安全,采用SSL加密算法对信息进行加密。联调后可实现信息采集、增氧机构控制和数据传输等功能。（4）进行增氧装置的优化及性能测试。试验测试了电机与曝气器的距离d和电机的转速对增氧效果的影响,结果表明d为14 cm,控制电机转速的占空比设置为60%时增氧效果最佳。性能测试试验表明该装置的增氧能力为0.0748 kg/h,氧利用率为43.7%,基本满足高密度养殖的增氧需求。说明本文提出的增氧方案是合理可行的,对水产高密度圈养模式的增氧机发展具有一定参考价值。