基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧控制系統(tǒng)

張淼淼 楊洪濤

摘要：基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧控制系統(tǒng)主要由增氧機，互聯(lián)網(wǎng)無線信號接收裝置和單片機控制模塊三部分組成，利用溶解氧傳感器對魚中溶解氧濃度進(jìn)行實時監(jiān)測，由單片機控制系統(tǒng)控制增氧機實現(xiàn)對缺氧水域自動增氧，同時互聯(lián)網(wǎng)用戶通過無線信號可接收相應(yīng)的信息。本系統(tǒng)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”理念實現(xiàn)了信息化控制增氧機適時自動增氧，不僅節(jié)省了電量，而且實現(xiàn)了自動控制，節(jié)省了人力，具有較大的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：增氧;控制系統(tǒng);自動控制;“互聯(lián)網(wǎng)+”

1 背景介紹

隨著人類生活水平的提高，當(dāng)今社會對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的需求也日益增大。水產(chǎn)養(yǎng)殖的核心在于水質(zhì)條件的好壞，其中水中溶解氧是魚蝦等水產(chǎn)品賴以生存的條件，也是限制漁類產(chǎn)量的主要因素。目前水產(chǎn)養(yǎng)殖主要存在兩種問題，一是水中的氧濃度主要是靠養(yǎng)殖戶的經(jīng)驗判斷。增氧時間過長，過度增氧浪費電能，不能及時增氧或增氧不足，導(dǎo)致魚類死亡，造成經(jīng)濟損失。二是缺氧往往是在夜間，特別是在拂曉氣壓較低時溶解氧濃度下降到最低，養(yǎng)殖戶為觀察漁情夜間勞作，給其生活帶來極大不便。為彌補上述不足，本設(shè)計提供了一種基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧控制系統(tǒng)，創(chuàng)造性地解決了以上問題，實現(xiàn)了節(jié)能、自動化以及遠(yuǎn)程操控。

2 方案介紹

本設(shè)計系統(tǒng)主要由增氧機主體模塊，互聯(lián)網(wǎng)無線信號接收模塊和單片機控模塊三部分組成。采用溶解氧傳感器實時監(jiān)測水中溶解氧的含量，單片機系統(tǒng)通過無線電技術(shù)把信號傳輸?shù)缴衔挥嬎銠C，若發(fā)現(xiàn)溶解氧低于當(dāng)前情況所需最低值時，單片機開啟步進(jìn)電機，帶動增氧機向缺氧水域增氧。當(dāng)傳感器檢測到水中的溶解氧含量達(dá)標(biāo)時，單片機發(fā)出停止增氧機工作的指令，增氧機斷電，停止工作。同時，利用無線電臺使單片機系統(tǒng)和計算機遠(yuǎn)程連接，用戶可以通過遠(yuǎn)程計算機界面實時了解水產(chǎn)養(yǎng)殖情況。另一方面，計算機通過與互聯(lián)網(wǎng)連接可接收氣象部門的天氣預(yù)報信息和漁業(yè)部門的相關(guān)信息，形成控制指令，通過無線電臺傳輸給單片機系統(tǒng)，必要時系統(tǒng)會發(fā)出報警短信息到養(yǎng)殖戶的手機。單片機系統(tǒng)對上位機指令做出響應(yīng)，從而預(yù)防氣象以及天氣變化對水產(chǎn)養(yǎng)殖造成的損失。通過藍(lán)牙或者無線網(wǎng)實現(xiàn)養(yǎng)殖戶通過手機對系統(tǒng)參數(shù)的更改，達(dá)到了遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。

節(jié)能增氧系統(tǒng)布局圖如圖1所示。

3 硬件介紹

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的自動增氧控制系統(tǒng)包括：計算機及無線收發(fā)裝置、增氧機、單片機控制器、步進(jìn)電機等。單片機控制器連接有多分布溶氧量傳感器，觸摸屏顯示器。該自動供氧系統(tǒng)和業(yè)主之間采用無線電進(jìn)行通信，業(yè)主可及時了解水中的動態(tài)信息。

通過觸摸屏可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、啟動、停止等操作，查看實時溶氧量情況。無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接受裝置用來與單片機控制系統(tǒng)和用戶PC界面的信息傳遞。單片機系統(tǒng)采集多分布的溶氧量傳感器實時檢測溶氧量數(shù)據(jù)，控制步進(jìn)電機帶動增氧機優(yōu)先朝著溶氧量低的水域增氧，在達(dá)到目標(biāo)溶氧量時自動停止增氧。

4 軟件介紹

單片機系統(tǒng)控制程序流程圖如圖2所示。

為了修改單片機內(nèi)各控制參數(shù)，讓操作者了解該系統(tǒng)的工作進(jìn)程，用組態(tài)王軟件開發(fā)了上位機控制程序。遠(yuǎn)程操作界面以網(wǎng)頁形式顯示，能在線顯示并修改單片機內(nèi)各參數(shù)，實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制功能（需用戶名密碼訪問），通過授權(quán)，能實現(xiàn)在遠(yuǎn)程界面對基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的水產(chǎn)養(yǎng)殖自動增氧系統(tǒng)的各種操作，隨時隨地掌握該系統(tǒng)的工作情況。

5 結(jié)語

未來是“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代，該基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧控制系統(tǒng)充分利用了互聯(lián)網(wǎng)的智能控制優(yōu)點，實現(xiàn)了養(yǎng)殖戶對水中氧含量信息的及時把握，更好的實現(xiàn)科學(xué)綠色養(yǎng)殖，滿足了水產(chǎn)養(yǎng)殖戶的需求。采用單片機控制的監(jiān)測系統(tǒng)，合理控制增氧泵運行時間和增氧方向，避免了盲目不間斷增氧而造成的能源浪費，對當(dāng)今資源匱乏的社會來說，具有重大改革意義，符合未來節(jié)能環(huán)保道路的發(fā)展。

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