一種循環(huán)水養(yǎng)殖中溶解氧自動監(jiān)控系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖自動化控制技術領域，特別是一種循環(huán)水養(yǎng)殖中溶解氧自動監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]我國是世界第一水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)是我國漁業(yè)的重要組成部分，并已成為改善我國居民食物結構和保障食物安全的有效途徑。陸基工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖被公認為未來水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的重要發(fā)展方向，而溶解氧是水產(chǎn)養(yǎng)殖的生命線，是水生生物賴以生存和微生物消化過程所必需的物質(zhì)，是水體循環(huán)處理的必要條件，為提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的自動化控制和管理水平，溶解氧實時自動監(jiān)控系統(tǒng)在自動化工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的應用已是大勢所趨。我國在水質(zhì)實時自動監(jiān)測方面的研究起步較晚，技術相對薄弱，目前在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應用較少，僅停留在人工檢測和監(jiān)測的初級階段，沒有上升到實時自動監(jiān)控的層面；即便采用自動化監(jiān)控系統(tǒng)，也多為國外進口設備，價格昂貴，且不適合中國的養(yǎng)殖條件，因此急需研究開發(fā)適合我國國情的水質(zhì)實時自動監(jiān)控系統(tǒng)，而工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖池下的溶解氧實時自動監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)可作為水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與應用的良好開端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，而提出一種循環(huán)水養(yǎng)殖中溶解氧自動監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的:
[0005]—種循環(huán)水養(yǎng)殖中溶解氧自動監(jiān)控系統(tǒng)，包括安裝在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中每個養(yǎng)殖池內(nèi)的溶氧探頭及溫度探頭、為每個養(yǎng)殖池提供溶氧的基礎供氧單兀和為每個養(yǎng)殖池提供緊急供氧的應急供氧單元，溶氧探頭及溫度探頭與數(shù)據(jù)讀取單元連接，數(shù)據(jù)讀取單元與PLC連接，通過Modbus協(xié)議將采集數(shù)據(jù)傳遞給PLC，PLC與上位機服務器連接，將接收到的采集數(shù)據(jù)上傳到上位機服務器，由上位機服務器進行存儲并提供給與上位機服務器連接的訪問終端，同時，PLC與電磁閥連接，控制電磁閥的開/關，電磁閥與應急供氧單元連接，啟動或關閉應急供氧單元，PLC與報警裝置連接，控制報警裝置的工作狀態(tài)。
[0006]而且，所述溶氧探頭采用HDPE覆膜形式的D06400型傳感器。
[0007]而且，所述數(shù)據(jù)讀取單元采用泓格7017和7005分別對溶氧探頭及溫度探頭輸出的電壓信號和熱敏電阻信號進行采集。
[0008]而且，所述基礎供養(yǎng)單元采用氧氣錐或氧流混合器為養(yǎng)殖池供氧，供氧壓力為
0.2bar0
[0009]而且，所述PLC采用的型號為S7-300PLC，溶氧探頭及溫度探頭輸出的信號通過數(shù)據(jù)讀取單元后分別與PLC的數(shù)據(jù)端口 IWO和IWl連接，同時，在PLC的Q0.0-Q0.4腳上分別連接有運行指示燈、停止指示燈、正常指示燈、危險指示燈及報警指示燈，用以顯示養(yǎng)殖池的溶氧及溫度狀態(tài)，同時，PLC配備有備用電源，備用電源在停電時為PLC及應急供氧單元供電。
[0010]而且，所述應急供氧單元包括布設在每個養(yǎng)殖池中的3-4個納米氣室，納米氣室的供氧機由電磁閥的開/關狀態(tài)控制。
[0011]—種循環(huán)水養(yǎng)殖中溶解氧自動監(jiān)控系統(tǒng)的方法，包括步驟如下:
[0012](I)啟動上述循環(huán)水養(yǎng)殖中溶解氧自動監(jiān)控系統(tǒng)，由基礎供氧單元為養(yǎng)殖池供氧；
[0013](2)對PLC進行設置，包括:
[0014]①養(yǎng)殖池溶氧上限值Hl和下限值LI ;
[0015]②養(yǎng)殖池溫度上限值H2和下限值L2 ;
[0016](3) PLC采集值與設置值之間的實時比較，
[0017]①PLC采集的養(yǎng)殖池溶氧值實時與養(yǎng)殖池溶氧上限值Hl和下限值LI進行比較，當養(yǎng)殖池溶氧值大于養(yǎng)殖池溶氧上限值Hl時產(chǎn)生報警，操作人員接到報警后人工調(diào)節(jié)基礎供氧單元的功率，減少供氧，節(jié)省能源；當養(yǎng)殖池溶氧值小于養(yǎng)殖池溶氧下限值LI時產(chǎn)生報警，同時，PLC自動觸發(fā)電磁閥閉合，啟動應急供氧單元工作；
[0018]②應急供氧單元啟動后，當PLC采集的養(yǎng)殖池溶氧值連續(xù)大于下限值LI，延遲20分鐘-40分鐘后，PLC自動控制電磁閥斷開，停止應急供氧單元工作；
[0019]③養(yǎng)殖池溶氧上限值Hl和下限值LI的補償修正，
[0020]I，由于溶氧探頭使用不同擴散系數(shù)k值的膜而產(chǎn)生的補償修正，具體修正方法為:修正溶氧上限值H1’ = kXHl，修正溶氧下限值LI’ =kXLl，其中，k值由溶氧探頭HDPE覆膜的型號與厚度確定，為生產(chǎn)廠家所提供；
[0021]II，由于養(yǎng)殖池溫度變化而產(chǎn)生的修正，具體修正方法為；養(yǎng)殖池溫度在上限值H2和下限值L2之間時，保持溶氧上限值Hl和下限值LI不變；當養(yǎng)殖池溫度T大于上限值H2時，修正溶氧上限值H1’ = H1+H1X (T-H2)/H2 ;當養(yǎng)殖池溫度T小于下限值L2時，修正溶氧下限值 LI’ = L1+L1X (T-L2)/L2 ；
[0022](4)PLC數(shù)據(jù)上傳，PLC通過以太網(wǎng)以tcp/ip協(xié)議方式將實時采集的數(shù)據(jù)上傳到上位機服務器，上位機服務器實時獲取PLC數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)同時存入數(shù)據(jù)庫，作為歷史記錄，供后期隨時調(diào)用、查看。
[0023]而且，所述步驟(3)中②步延遲20分鐘-40分鐘的具體延遲時間由養(yǎng)殖池內(nèi)具體的養(yǎng)殖品種確定。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0025]1、本發(fā)明系統(tǒng)和方法經(jīng)濟適用，溶解氧探頭造價低，多套養(yǎng)殖系統(tǒng)可共用一套PLC監(jiān)控系統(tǒng)，有利于節(jié)約成本；
[0026]2、本發(fā)明可在PLC上設定溶氧變化范圍，并保證溶解氧在設定的范圍內(nèi)波動，若有異常，可發(fā)出報警，同時確保水中溶氧持續(xù)供應，提高系統(tǒng)運行的可靠性；
[0027]3、本發(fā)明對每個養(yǎng)殖池單獨監(jiān)控，實時監(jiān)測并準確記錄養(yǎng)殖水體中溶解氧變化情況，可提高系統(tǒng)運行效率和工作效率，便于管理；
[0028]4、本發(fā)明操作簡單，便于維護；
[0029]5、本發(fā)明系統(tǒng)和方法主要應用于自動化程度較高的工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)；
[0030]6、本發(fā)明監(jiān)控室上位機監(jiān)測單元通過以太網(wǎng)連接PLC，上位機工作軟件通過tcp/ip協(xié)議實時獲取PLC數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)同時存入數(shù)據(jù)庫(Mysql)，作為歷史記錄，供后期隨時調(diào)用、查看。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的原理結構示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明系統(tǒng)中PLC的連接結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖對本發(fā)明實施做進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0034]—種循環(huán)水養(yǎng)殖中溶解氧自動監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括安裝在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中每個養(yǎng)殖池內(nèi)的溶氧探頭及溫度探頭、為每個養(yǎng)殖池提供溶氧的基礎供氧單元和為每個養(yǎng)殖池提供緊急供氧的應急供氧單元，溶氧探頭及溫度探頭與數(shù)據(jù)讀取單元連接，數(shù)據(jù)讀取單元與可編程邏輯控制器(PLC)連接，通過Modbus協(xié)議將采集數(shù)據(jù)傳遞給PLC，PLC與上位機服務器連接，將接收到的采集數(shù)據(jù)上傳到上位機服務器，由上位機服務器進行存儲并提供給與上位機服務器連接的訪問終端，同時，PLC與電磁閥連接，控制電磁閥的開/關，電磁閥與應急供氧單元連接，啟動或關閉應急供氧單元，PLC與報警裝置連接，控制報警裝置的工作狀態(tài)。
[0035]在本發(fā)明的具體實施中，所述溶氧探頭采用HDPE覆膜形式的D06400型傳感器，該傳感器利用銀電極法測定溶氧，正常情況下，氧氣濃度和膜的滲透速率成正比，從而在探頭的兩個不同活躍程度的金屬電極上產(chǎn)生電勢差，此電勢差作為輸出信號被數(shù)據(jù)讀取單元讀取。
[0036]在本發(fā)明的具體實施中，所述數(shù)據(jù)讀取單元采用泓格7017和7005分別對溶氧探頭及溫度探頭輸出的電壓信號和熱敏電阻信號進行采集，7017和7005兩個模塊均有a/d轉換功能，轉換后的數(shù)據(jù)信號通過Modbus協(xié)議由PLC直接讀取，并通過PLC傳至上位機服務器，在PLC顯示屏和上位機電腦上均能實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0037]在本發(fā)明的具體實施中，所述基礎供養(yǎng)單元采用氧氣錐或氧流混合器為養(yǎng)殖池供氧，供氧壓力為0.2bar