一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，屬于自動(dòng)增氧監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，溶解氧對(duì)魚(yú)類(lèi)的攝食和生長(zhǎng)影響很大。為了保證魚(yú)類(lèi)的正常生長(zhǎng)，提高淡水魚(yú)的存活率，需要在魚(yú)塘旁設(shè)置增氧機(jī)改善水質(zhì)。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?01210269765.6，申請(qǐng)日為2012年8月I日公開(kāi)了一種養(yǎng)殖池自動(dòng)增氧設(shè)備，包括增氧機(jī)，在增氧機(jī)上設(shè)置氣溫傳感器、水溫傳感器、氣壓傳感器、風(fēng)速傳感器，傳感器分別連接信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)輸入端，信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)輸出端連接單片機(jī)，單片機(jī)連接一個(gè)控制增氧機(jī)的控制器，控制器優(yōu)選自動(dòng)變頻控制器，單片機(jī)還連接一個(gè)用于設(shè)置各種參數(shù)的按鍵電路和顯示屏，傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路外接不間斷電源。用戶(hù)可設(shè)置各種參數(shù)，當(dāng)氣溫、水溫、氣壓、風(fēng)速達(dá)到預(yù)先設(shè)定的條件時(shí)，控制電路啟動(dòng)增氧機(jī)工作，增氧機(jī)工作到預(yù)先設(shè)定的時(shí)間后停止工作，可節(jié)省能源。本設(shè)備還可以通過(guò)傳感器的信號(hào)，控制增氧機(jī)的工作頻率，以適應(yīng)不同的天氣環(huán)境，達(dá)到既及時(shí)增氧又節(jié)約能源的目的。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?01210004350.6，申請(qǐng)日為2012年I月9日公開(kāi)了一種用于智能增氧系統(tǒng)的提升機(jī)構(gòu)，由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、控制裝置以及支架裝置組成，其中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括依次連接的電機(jī)、偏心輪、齒條及轉(zhuǎn)動(dòng)臂；所述控制裝置包括控制電路、第一檢測(cè)電路及第二檢測(cè)電路；所述支架裝置包括防水盒、固定桿及浮球。本發(fā)明技術(shù)方案提供的用于智能增氧系統(tǒng)的提升機(jī)構(gòu)，對(duì)溶氧傳感器實(shí)行了間隙采集方式，采集數(shù)據(jù)時(shí)保證傳感器在水下一定深度進(jìn)行采集，不采集時(shí)能夠使傳感器與渾濁的水分離，從而極大地減緩了傳感器的失效時(shí)間；并且機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，對(duì)傳感器也有一定的清洗作用。
[0005]模糊邏輯控制(Fuzzy Logic Control)簡(jiǎn)稱(chēng)模糊控制(Fuzzy Control),是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)。模糊控制實(shí)質(zhì)上是一種非線(xiàn)性控制，從屬于智能控制的范疇。模糊控制的一大特點(diǎn)是既有系統(tǒng)化的理論，又有大量的實(shí)際應(yīng)用背景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，采用模糊控制理論,對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖水域進(jìn)行增氧。
[0007]本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:
一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，包括如下步驟:
(O由溫度傳感器探測(cè)出水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的溫度，通過(guò)比較強(qiáng)器輸出相同預(yù)設(shè)信號(hào)的壓力偏差號(hào)；
(2)所述的溫度偏差信號(hào)通過(guò)微分器輸出溫度變化率信號(hào)；
(3)所述的溫度變化率信號(hào)和壓力變化率信號(hào)共同經(jīng)過(guò)放大器后輸入模糊控制器； (4)所述的模糊控制器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行模糊化，根據(jù)模糊規(guī)則得出模糊值；
(5)所述的模糊控制器根據(jù)得出的模糊值對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行解模糊化，得到所需要的制氧量；
(6)模糊控制器的輸出端通過(guò)放大器向氧氣發(fā)生裝置輸出放大后的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的增氧。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:步驟(4)中所述輸入信號(hào)為溫度變化率信號(hào)和壓力變化率信號(hào)共同經(jīng)過(guò)放大器后產(chǎn)生的誤差e以及誤差變化率C。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:在步驟(5)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行解模糊化后輸出控制量q，即為所需要的制氧量。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述溫度濃度傳感器為霍爾傳感器。
[0011]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述壓力濃度傳感器為霍爾傳感器。
[0012]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述氧氣發(fā)生裝置為由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制的增氧泵。
[0013]本發(fā)明所述一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，具有以下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明采用模糊控制理論，不依賴(lài)于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型。利用控制法則來(lái)描述系統(tǒng)變量間的關(guān)系。不用數(shù)值而用語(yǔ)言式的模糊變量來(lái)描述系統(tǒng)。簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，特別適用于非線(xiàn)性、時(shí)變、滯后、模型不完全系統(tǒng)的控制。
[0014](2)本發(fā)明的溫度傳感器和壓力傳感器采用霍爾傳感器，測(cè)量氧氣濃度或氧氣分壓，精度高、線(xiàn)性度好。
[0015](3)本發(fā)明消除了傳統(tǒng)控制過(guò)程中導(dǎo)致的波動(dòng)問(wèn)題，是水產(chǎn)養(yǎng)殖水域內(nèi)的氧氣濃度穩(wěn)定在一個(gè)具體的范圍內(nèi)，保證了魚(yú)類(lèi)的存活率。
[0016](4)用壓力傳感器、溫度傳感器替代了溶氧傳感器，通過(guò)綜合分析處理大氣壓力、水體溫度可得出水體的溶氧量。
[0017](5)溫度、壓力傳感器可在惡劣的環(huán)境下工作，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，使用中基本上無(wú)需維護(hù)，所述的兩種傳感器價(jià)格較低，適合在水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)推廣，滿(mǎn)足自動(dòng)增氧的需要。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，包括如下步驟:
(O由溫度傳感器探測(cè)出水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的溫度，通過(guò)比較強(qiáng)器輸出相同預(yù)設(shè)信號(hào)的壓力偏差號(hào)；
(2)所述的溫度偏差信號(hào)通過(guò)微分器輸出溫度變化率信號(hào)；
(3)所述的溫度變化率信號(hào)和壓力變化率信號(hào)共同經(jīng)過(guò)放大器后輸入模糊控制器；
(4)所述的模糊控制器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行模糊化，根據(jù)模糊規(guī)則得出模糊值；
(5)所述的模糊控制器根據(jù)得出的模糊值對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行解模糊化，得到所需要的制氧量；
(6)模糊控制器的輸出端通過(guò)放大器向氧氣發(fā)生裝置輸出放大后的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的增氧。
[0020]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:步驟(4)中所述輸入信號(hào)為溫度變化率信號(hào)和壓力變化率信號(hào)共同經(jīng)過(guò)放大器后產(chǎn)生的誤差e以及誤差變化率C。
[0021]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:在步驟(5)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行解模糊化后輸出控制量q，即為所需要的制氧量。
[0022]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述溫度濃度傳感器為霍爾傳感器。
[0023]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述壓力濃度傳感器為霍爾傳感器。
[0024]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述氧氣發(fā)生裝置為由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制的增氧泵。
[0025]本發(fā)明采用模糊控制理論，不依賴(lài)于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型。利用控制法則來(lái)描述系統(tǒng)變量間的關(guān)系。不用數(shù)值而用語(yǔ)言式的模糊變量來(lái)描述系統(tǒng)。簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，特別適用于非線(xiàn)性、時(shí)變、滯后、模型不完全系統(tǒng)的控制。模糊控制器是一語(yǔ)言控制器，便于操作人員使用自然語(yǔ)言進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)。模糊控制器是一種容易控制、掌握的較理想的非線(xiàn)性控制器，具有較佳的魯棒性、適應(yīng)性、強(qiáng)健性(Robustness)及較佳的容錯(cuò)性(Fault Tolerance)。
[0026]本發(fā)明消除了傳統(tǒng)控制過(guò)程中導(dǎo)致的波動(dòng)問(wèn)題，是水產(chǎn)養(yǎng)殖水域內(nèi)的氧氣濃度穩(wěn)定在一個(gè)具體的范圍內(nèi)，保證了魚(yú)類(lèi)的存活率。
[0027]本發(fā)明中用壓力傳感器、溫度傳感器替代了溶氧傳感器，通過(guò)綜合分析處理大氣壓力、水體溫度可得出水體的溶氧量。溫度、壓力傳感器可在惡劣的環(huán)境下工作，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，使用中基本上無(wú)需維護(hù)，所述的兩種傳感器價(jià)格較低，適合在水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)推廣，滿(mǎn)足自動(dòng)增氧的需要。
[0028]本發(fā)明的氧氣發(fā)生裝置可以采用增氧機(jī)或增氧泵，增加節(jié)點(diǎn)處的氧氣濃度。
[0029]本發(fā)明的溫度傳感器和壓力傳感器采用霍爾傳感器，霍爾傳感器分為線(xiàn)型霍爾傳感器和開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器兩種。而本發(fā)明的霍爾傳感器為線(xiàn)性型霍爾傳感器，由霍爾元件、線(xiàn)性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。線(xiàn)性霍爾傳感器又可分為開(kāi)環(huán)式和閉環(huán)式。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱(chēng)零磁通霍爾傳感器。線(xiàn)性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測(cè)量。采用霍爾傳感器的氧氣濃度傳感器測(cè)量水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的氧氣濃度或氧氣分壓，精度高、線(xiàn)性度好。
[0030]本發(fā)明的模糊控制器采用可編程控制器時(shí)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子的電子系統(tǒng)，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在執(zhí)行存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算和順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入
(I)和輸出(O)接口，控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。
[0031]可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC(英文全稱(chēng):Programmable Logic Controller)。從 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)形式上，PLC可以分為整體固定1/0型，基本單元加擴(kuò)展型，模塊式，集成式，分布式5種基本結(jié)構(gòu)形式?？删幊炭刂破靼ㄖ醒胩幚韱卧⒋鎯?chǔ)器、.輸入輸出接口(1/0模塊)和通信接口。中央處理單元是PLC的控制中樞，是PLC的核心起神經(jīng)中樞的作用。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、1/0以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)。
[0032]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的智能增氧，根據(jù)水體溶氧狀況合理增氧，且節(jié)約了電能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)由溫度傳感器探測(cè)出水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的溫度，與預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行比較輸出溫度偏差信號(hào)，由壓力傳感器探測(cè)出水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的壓力，與預(yù)設(shè)的壓力值進(jìn)行比較輸出壓力偏差?目號(hào); (2)將溫度偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)微分計(jì)算得到溫度變化率信號(hào)，將壓力偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)微分計(jì)算得到壓力變化率信號(hào)； (3)將溫度變化率信號(hào)和壓力變化率信號(hào)共同經(jīng)過(guò)放大后輸入模糊控制器； (4)采用模糊控制器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行模糊化，根據(jù)模糊規(guī)則得出模糊值； (5)模糊控制器根據(jù)得出的模糊值對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行解模糊化，得到所需要的制氧量； (6)模糊控制器向氧氣發(fā)生裝置輸出放大后的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的增氧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，其特征在于，步驟(4)中所述輸入信號(hào)為溫度變化率信號(hào)和壓力變化率信號(hào)共同經(jīng)過(guò)放大器后產(chǎn)生的誤差e以及誤差變化率C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，其特征在于在步驟(5)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行解模糊化后輸出控制量q，即為所需要的制氧量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，其特征在于所述溫度傳感器為霍爾傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，其特征在于所述壓力傳感器為霍爾傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，其特征在于所述氧氣發(fā)生裝置為由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制的增氧泵。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧的模糊控制方法，屬于自動(dòng)增氧方法技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)溫度傳感器和壓力傳感器采集水產(chǎn)養(yǎng)殖水域內(nèi)的溫度和壓力，采用模糊控制理論，計(jì)算出需要的增氧量，控制氧氣發(fā)生裝置對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖水域進(jìn)行自動(dòng)增氧，非常智能。
【IPC分類(lèi)】G05D11-13
【公開(kāi)號(hào)】CN104536474
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410634819
【發(fā)明人】吳儼, 時(shí)國(guó)堅(jiān), 張軍, 孫繼通
【申請(qǐng)人】無(wú)錫悟莘科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月13日