CN104090563A - 一种全自动水产养殖控制系统 - Google Patents

Abstract

一种全自动水产养殖控制系统，包括设于控制面板内的空气开关、控制开关、主控制器和变压器、设于控制面板上的转换开关、按键和显示器以及设于水面上的信号采集器；所述主控制器由系统服务器通过网络与终端机进行双向通信。本发明一方面集多功能和集约式技术为一体，提高了水产养殖效率；另一方面，提高了水产养殖的智能化、服务网络化和设备自动化水平。

Description

一种全自动水产养殖控制系统

技术领域

本发明涉及水产养殖领域，特别是一种全自动水产养殖控制系统。

背景技术

水产养殖在我国分布范围广，养殖面积大，养殖的技术水平和设备的好坏往往决定着养殖品最终的产量，从而影响养殖户的年产值。

在水产养殖中，由于普通中小养殖户不了解各类水质分析检测仪，或者无法承担购买上述仪器的费用，主要通过人工进行水产养殖的管理，而人工管理通常是凭借经验进行操作，无法精确掌握养殖用水的水质状态，特别是养殖用水的几个关键因素：溶解氧含量、水温、PH值、氨氮含量、亚硝酸盐含量、增氧量、投食量，往往导致水产动物易于死亡，或者由于不适的环境致使生长缓慢，给养殖户带来诸多利益损失，成为中小户养殖水产的最大难题。另外，现有的水产养殖设备不能实现对水产养殖水质指标的远程监测和检测，也不能携带手持设备到现场进行数据读取，只能在室内采用固定设备对水产养殖的水质指标进行设置与控制，操作极为不便；且现有的水产养殖设备不能集多功能和集约式技术为一体，功能较为单一。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种操作便利，成本低，操控性强，可靠性高，多功能化的全自动水产养殖控制系统，从而实现水产养殖的水质指标的远程监测和检测。

本发明的技术方案是：一种全自动水产养殖控制系统，包括设于控制面板内的空气开关、控制开关、主控制器和变压器、设于控制面板上的转换开关、按键和显示器以及设于水面上的信号采集器；

所述空气开关的输入端连接总电源；所述空气开关的输出端分别连接所述控制开关的输入端和为主控制器提供直流电压的稳压电源的输入端；所述控制开关的输出端连接增氧机和投食机的电源开关；

所述转换开关包括公共端、控制端和接地端，所述公共端连接控制开关的线圈一端，控制端连接所述主控制器的控制端，接地端连接所述稳压电源的负极；所述控制开关的线圈另一端连接所述稳压电源的正极；

所述变压器用于将交流电转换为直流电，变压器的输入端连接空气开关的输出端，变压器的输出端连接所述信号采集器的电源；

所述主控制器分别电连接显示器、按键、信号采集器和第一网络接入模块；所述信号采集器与传感器模块连接；所述主控制器由系统服务器通过网络与终端机进行双向通信；

所述显示器，用于显示水质指标的参数以及投食量的计数，显示器可以是触摸屏，也可以是非触摸屏；

所述按键，用于对显示器进行参数设置，其中参数设置主要包括传感器模块的水质指标设置、投食机的投食量设置以及增氧机的增氧量设置；

所述信号采集器用于对传感器模块检测到的水质参数进行实时采集；

所述第一网络接入模块用于访问网络和向系统服务器上传数据或向终端机发送信息。

进一步，所述传感器模块包括溶解氧电极、水温度电极、氨氮电极、PH 电极、亚硝酸盐电极和称重传感器；

所述溶解氧电极，用于检测水域中的氧气含量；

所述水温度电极，用于检测水域的温度；

所述氨氮电极，用于检测水域的氨氮含量；

所述PH 电极，用于检测水域的水质PH值；

所述亚硝酸盐电极，用于检测水域的亚硝酸盐含量；

所述称重传感器，用于对投食机的投食量进行自动称重。

进一步，所述系统服务器包括系统操作软件、操作记录数据库，控制指令集、通信协议，用于实现与终端机、主控制器的双向通信，主控制器根据终端机的指令工作，对水产养殖的水质指标进行设置、监测和水产动物的喂食工作，主控制器通过网络将水质指标数据上传至系统服务器，供终端机数据共享；所述终端机通过网络给主控制器发送水产养殖信息。

进一步，所述水产养殖信息包括控制应答数据、水质指标状态数据、采集水质指标情况数据以及异常警告数据。

进一步，所述网络包括Internet网、LAN局域网、WLAN局域网和蜂窝数据网。

进一步，所述终端机包括水产养殖站终端机和移动终端机。

进一步，所述信号采集器设于防水盒内，包括安装于防水盒内的溶解氧电极采集板、水温度电极采集板、氨氮电极采集板、PH 电极采集板和亚硝酸盐电极采集板。

进一步，所述信号采集器内设有信号采集控制器和与信号采集控制器连接的第二网络接入模块，信号采集器由系统服务器通过网络与终端机进行双向通信；

所述信号采集控制器，用于将采集到的水质指标信息发送至主控制器，由于信号采集控制器设置于水面上的防水盒里，与主控制器连线不方便，需从水里或水面走线，因此信号采集控制器也可直接通过网络将水质指标数据上传至系统服务器，供终端机数据共享；

所述第二网络接入模块用于访问网络和向系统服务器上传数据或向终端机发送信息。

进一步，所述控制系统还包括设于控制面板的外表面、与主控制器连接的CAN总线接口、本地存储硬件接口、网络接口和扩充接口；

所述CAN总线接口，用于提供主控制器与信号采集器之间的控制与数据通信；

所述本地存储硬件接口，用于提供本地插内存卡存储；

所述网络接口，用于完成与系统服务器的数据通信或向终端机发送信息；

所述扩充接口，用于添加其它水产养殖信息。

进一步，所述控制开关为继电器、晶闸管或单刀双掷开关中的一种。

本发明与现有技术相比具有如下特点：（1）采用多种高精度电极式传感器进行水质检测，集多功能和集约式技术为一体，提高了水产养殖效率；（2）通过Internet网、LAN局域网、WLAN局域网或蜂窝数据网实现对水产养殖的水质指标的远程监测和检测，使得操作人员不必在现场就可了解水产养殖的水质情况并进行实时控制，提高了水产养殖的智能化、服务网络化和设备自动化水平。

附图说明

图1为本发明实施例的电路示意框图；

图2为本发明实施例的主控制器工作流程图；

图3为本发明实施例的系统服务器主程序流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示：一种全自动水产养殖控制系统，包括设于控制面板内的空气开关、继电器、主控制器和变压器、设于控制面板上的转换开关、按键和显示器以及设于水面上的信号采集器。

空气开关的输入端连接380V交流电，即三相四线输入，380V交流电的三根火线分别连接空气开关的A、B、C输入端，一根零线连接空气开关的N输入端；空气开关的输出端输出的380V电压或220V电压连接继电器的电压输入端，输出的220V电压还连接稳压电源的输入端，稳压电源为220V/12V电源，可为主控制器和显示器提供12V直流电压；380V电压的继电器1~继电器4，其输出端连接增氧机的电源开关，为增氧机提供380V交流电；220V电压的继电器5，其输出端连接投食机的电源开关，为投食机提供220V交流电；本实施例中，增氧机有4台，投食机有1台，因此相对应的继电器有5个。

转换开关为一旋钮，包括公共端、控制端和接地端，公共端连接继电器的线圈一端，控制端连接主控制器的控制端，接地端连接稳压电源的负极；继电器的线圈另一端连接稳压电源的正极；旋钮总共分三档，当旋钮向左旋转时，为手动控制继电器吸合/断开；当旋转旋至中间时，为悬空状态；当旋钮向右旋转时，则由主控制器控制继电器吸合/断开。

变压器用于将交流电转换为直流电，本实施例的变压器为220V/24V变压器；变压器的输入端连接空气开关的输出端，变压器的输出端连接信号采集器的电源，为信号采集器提供24V直流电压。

主控制器分别电连接显示器、按键、信号采集器和第一网络接入模块；信号采集器与传感器模块连接；主控制器由系统服务器通过网络与终端机进行双向通信。

显示器，用于显示水质指标的参数以及投食量的计数，显示器可以是触摸屏，也可以是非触摸屏；

按键，用于对显示器进行参数设置，其中参数设置主要包括传感器模块的水质指标设置、投食机的投食量设置以及增氧机的增氧量设置；

信号采集器用于对传感器模块检测到的水质参数进行实时采集；

第一网络接入模块用于访问网络和向系统服务器上传数据或向终端机发送信息；

传感器模块包括溶解氧电极、水温度电极、氨氮电极、PH 电极、亚硝酸盐电极和称重传感器；

溶解氧电极，用于检测水域中的氧气含量，若氧气含量不足，会导致水产动物的死亡；

水温度电极，用于检测水域的温度，通过设置三种水温度电极 12，分别置于水面、水中和水底来实现水域不同位置的检测，若水温过高则会导致水产动物的死亡；

氨氮电极，用于检测水域的氨氮含量，若氨氮含量过高，会导致水产动物摄食降低、生长缓慢、降低生殖能力，严重者甚至死亡；

PH 电极，用于检测水域的水质PH值，若水质差会导致水产动物生病，进而造成死亡；

亚硝酸盐电极，用于检测水域的亚硝酸盐含量，如含量较高，会导致水产动物器官损坏，严重者甚至死亡；

称重传感器，设于投食机的支架上，用于对投食机的投食量进行自动称重，最大限度的节约饵料，提高饵料利用率。

主控制器通过Internet网、WLAN局域网或LAN局域网与系统服务器进行双向通信，系统服务器通过Internet网、WLAN局域网或LAN局域网与水产养殖站终端机进行双向通信，如：主控制器向系统服务器上传数据，水产养殖站终端机访问系统服务器并可对主控制器进行远程设置，水产养殖站终端机可访问系统服务器Web页面，查看、管理系统服务器上相关的水产养殖信息；系统服务器也可通过WLAN局域网或蜂窝数据网与移动终端机进行双向通信。

移动终端机可以是智能手机或平板电脑等移动设备；根据目前主流的终端开发安卓终端、苹果终端等水产养殖终端监控软件，同时可通过Web页面访问。

信号采集器设于防水盒内，包括安装于防水盒内的溶解氧电极采集板、水温度电极采集板、氨氮电极采集板、PH 电极采集板和亚硝酸盐电极采集板，信号采集控制器用于将采集到的水质指标信息发送至主控制器。信号采集器内设有信号采集控制器和与信号采集控制器连接的第二网络接入模块，第二网络接入模块用于访问网络和向系统服务器上传数据或向终端机发送信息；信号采集器由系统服务器通过网络与终端机进行双向通信。

由于信号采集控制器设置于水面上的防水盒里，与主控制器连线不方便，需从水里或水面走线，因此信号采集控制器也可直接通过Internet网、WLAN局域网或LAN局域网将水质指标数据上传至系统服务器，供终端机数据共享。

系统服务器包括系统操作软件、操作记录数据库、控制指令集、通信协议，用于实现与终端机、主控制器的双向通信，主控制器根据终端机的指令工作，对水产养殖的水质指标进行设置、监测和水产动物的喂食工作，主控制器通过网络将水质指标数据上传至系统服务器，供终端机数据共享；终端机通过网络给主控制器发送水产养殖信息；其中，水产养殖信息包括控制应答数据、水质指标状态数据、采集水质指标情况数据以及异常警告数据。

系统服务器的功能还包括用户登录/注销、数据存储、历史数据浏览、网页显示、终端机服务接口、主控制器上传接口、用户管理等。系统服务器采用模块化设计，由终端机服务接口、主控制器上传接口、数据库系统及系统管理模块等组成。

控制系统还包括设于控制面板的外表面、与主控制器连接的CAN总线接口、本地存储硬件接口、网络接口和扩充接口；

CAN总线接口，用于提供主控制器与信号采集器之间的控制与数据通信；

本地存储硬件接口，用于提供本地插内存卡存储，如SD卡、USB、SATA等；

网络接口，用于提供高速无线或有线接入网络的能力，完成与系统服务器的数据通信或向终端机发送信息；

扩充接口，用于添加其它水产养殖信息，如添加其它水质控制设备后所获得的检测数据源。

主控制器工作流程参照图2，开启电源，进行系统初始化，即检测电源是否正常、初始化主控制器、显示器和信号采集器，初始化成功后，与系统服务器通信，若连接超时，提示检查串口是否异常，若连接成功，则进入监控界面，等待系统服务器的数据指令进行事件触发，事件触发主要包括显示器数据处理、系统服务器数据处理、终端机数据处理、信号采集器状态处理；若无触发事件则一直等待触发，直至收到结束信息。

系统服务器主程序流程参照图3，首先主程序开始阶段，可通过以下几种方式发送链接请求：按键操作指令输入、主控制器发送数据链接请求，信号采集控制器发送数据链接请求、移动终端数据链接请求、水产养殖站终端数据链接请求，如果系统服务器收到以上任何一个请求信号，则系统服务器将建立链接响应，否则继续等待请求信号。

建立完链接之后，系统服务器程序根据链接请求内容进行如下几种操作，发出客户端操作指令、数据上传等。

数据发送和接收完成后，系统服务器程序将继续等待终端机发送链接请求，并作出相应的响应。

Claims (10)

1.一种全自动水产养殖控制系统，其特征是：包括设于控制面板内的空气开关、控制开关、主控制器和变压器、设于控制面板上的转换开关、按键和显示器以及设于水面上的信号采集器；

所述空气开关的输入端连接总电源；所述空气开关的输出端分别连接所述控制开关的输入端和为主控制器提供直流电压的稳压电源的输入端；所述控制开关的输出端连接增氧机和投食机的电源开关；

所述转换开关包括公共端、控制端和接地端，所述公共端连接控制开关的线圈一端，控制端连接所述主控制器的控制端，接地端连接所述稳压电源的负极；所述控制开关的线圈另一端连接所述稳压电源的正极；

所述变压器的输入端连接空气开关的输出端，变压器的输出端连接所述信号采集器的电源；

所述主控制器分别电连接显示器、按键、信号采集器和第一网络接入模块；所述信号采集器与传感器模块连接；所述主控制器由系统服务器通过网络与终端机进行双向通信。

2.根据权利要求1所述的全自动水产养殖控制系统，其特征是：所述传感器模块包括溶解氧电极、水温度电极、氨氮电极、PH 电极、亚硝酸盐电极和称重传感器。

3.根据权利要求2所述的全自动水产养殖控制系统，其特征是：所述系统服务器包括系统操作软件、操作记录数据库，控制指令集、通信协议，用于实现与终端机、主控制器的双向通信，主控制器根据终端机的指令工作，对水产养殖的水质指标进行设置、监测和水产动物的喂食工作，主控制器通过网络将水质指标数据上传至系统服务器，供终端机数据共享；所述终端机通过网络给主控制器发送水产养殖信息。

4.根据权利要求3所述的全自动水产养殖控制系统，其特征是：所述水产养殖信息包括控制应答数据、水质指标状态数据、采集水质指标情况数据以及异常警告数据。

5.根据权利要求1~4任一项所述的全自动水产养殖控制系统，其特征是：所述网络包括Internet网、LAN局域网、WLAN局域网和蜂窝数据网。

6.根据权利要求1~4任一项所述的全自动水产养殖控制系统，其特征是：所述终端机包括水产养殖站终端机和移动终端机。

7.根据权利要求1~4任一项所述的全自动水产养殖控制系统，其特征是：所述信号采集器设于防水盒内，包括安装于防水盒内的溶解氧电极采集板、水温度电极采集板、氨氮电极采集板、PH 电极采集板和亚硝酸盐电极采集板。

8.根据权利要求7所述的全自动水产养殖控制系统，其特征是：所述信号采集器内设有信号采集控制器和与信号采集控制器连接的第二网络接入模块，信号采集器由系统服务器通过网络与终端机进行双向通信。

9.根据权利要求1~4任一项所述的全自动水产养殖控制系统，其特征是：所述控制系统还包括设于控制面板的外表面、与主控制器连接的CAN总线接口、本地存储硬件接口、网络接口和扩充接口；

所述CAN总线接口，用于提供主控制器与信号采集器之间的控制与数据通信；

所述本地存储硬件接口，用于提供本地插内存卡存储；

所述网络接口，用于完成与系统服务器的数据通信或向终端机发送信息；

所述扩充接口，用于添加其它水产养殖信息。

10.根据权利要求1~4任一项所述全自动水产养殖控制系统，其特征是：所述控制开关为继电器、晶闸管或单刀双掷开关中的一种。