CN107943172A - 一种基于LoRa 的水产养殖水文环境自动控制系统 - Google Patents
一种基于LoRa 的水产养殖水文环境自动控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于LoRa的水产养殖水文环境自动控制系统，属于水产养殖领域。本发明包括水产养殖文化环境信息采集设备、控制设备、控制中心，其中，所述水产养殖文化环境信息采集设备定期采集水产养殖文化环境信息并通过网关上报给控制中心，所述控制中心根据收到的水产养殖文化环境信息，计算评估并控制水产养殖文化环境，如果偏离设定的阈值，发送指令给控制设备调节水产养殖文化环境。本发明的有益效果为：具有良好的适应性，能够对各种变化情况下保持水产养殖水文环境的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及水产养殖领域，尤其涉及一种基于LoRa的水产养殖水文环境自动控制系统。
背景技术
目前的水产养殖环境，一般都是自然环境，在每天一定时间内供氧，如果水少了就打开阀门或者往里面注水，不能自动调节养殖环境，也没有监测功能，这样容易造成水产养殖环境变动比较大，不利于水产生物或者动物的生长。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种基于LoRa的水产养殖水文环境自动控制系统。
本发明包括水产养殖文化环境信息采集设备、控制设备、控制中心，其中，所述水产养殖文化环境信息采集设备定期采集水产养殖文化环境信息并通过网关上报给控制中心，所述控制中心根据收到的水产养殖文化环境信息，计算评估并控制水产养殖文化环境，如果偏离设定的阈值，发送指令给控制设备调节水产养殖文化环境。
本发明作进一步改进，所述水产养殖文化环境信息采集设备包括水温传感器、水中含氧量传感器、水位传感器及LoRa通信模块。其中，所述水温传感器和水中含氧量传感器设置在水中，所述水位传感器设置在水面上。
本发明作进一步改进，水面上设有悬浮装置，所述水产养殖文化环境信息采集设备固定在悬浮装置上，其中，所述水温传感器、水中含氧量传感器设置在LoRa通信模块底部，所述水位传感器设置在LoRa通信模块顶面，所述水产养殖文化环境信息采集设备的外壳上设有将设备固定在悬浮装置上的固定装置。
本发明作进一步改进，所述控制中心接收水产养殖文化环境信息采集设备采集的水位、水温和水中含氧量数据，并计算控制参数，将输出结果发送给控制设备，由控制设备根据各部分的输出结果定量调节水产养殖文化环境，使其达到稳态。
本发明作进一步改进，所述控制设备包括LoRa控制终端及分别与LoRa控制终端相连的供氧装置、水温控制装置和进水阀门和出水阀门，其中，所述LoRa控制终端接收控制中心的输出结果，并根据输出结果分别定量控制供氧装置、水温控制装置和进水阀门和出水阀门的调节量。
本发明作进一步改进，所述控制中心处理方法包括如下步骤：
提取自动控制参数，由连续时间内的水位，水温，水中含氧量数据，计算水位，水温，水中含氧量三项数据的与期望值的偏差量、规定时间内的偏差量累计、偏差量变化速度；
三项数据提取到的自动控制参数，分别与水温控制装置，供氧装置，水阀开关的控制模型相对应，计算得到各项数据控制设备的输出量；
将各项数据控制设备输出量通过网关传送到连接水温控制装置，供氧装置，水阀开关的LoRa控制终端，由LoRa控制终端控制设备做出调节。
本发明作进一步改进，水位控制的输出结果计算公式为：
其中，f(l)为水位控制的输出结果，c1,c2,c3为控制参数常数，ln为收到的当前最新的一个水位数据，l0为目标水位，l(n-1)为上一个收到的水位数据；
水温控制的输出结果计算公式为：
其中，f(t)为水温控制的输出结果，c1,c2,c3为控制参数常数，tn为收到的当前最新的一个水温数据，t0为目标水位，t(n-1)为上一个收到的水位数据；
水中含氧量控制输出结果计算公式为：
其中，f(p)为水温控制的输出结果，c1,c2为控制参数常数，pn为收到的当前最新的一个水中含氧量数据，p0为目标水位，p(n-1)为上一个收到的水位数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：具有良好的适应性，能够对各种变化情况下保持水产养殖水文环境的稳定；具有高效性，能提供完整的检测数据、数据处理、自动控制，对水质分析及大数据提供了基础。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明一实施例安装示意图；
图3为本发明水产养殖文化环境信息采集设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明包括水产养殖文化环境信息采集设备1、控制设备2、控制中心3，其中，所述水产养殖文化环境信息采集设备1(简称采集设备)定期采集水产养殖文化环境信息并通过网关4上报给控制中心3，所述控制中心3根据收到的水产养殖文化环境信息，计算评估并控制水产养殖文化环境，如果偏离设定的阈值，发送指令给控制设备2调节水产养殖文化环境。
如图1和图2所示，本例采集设备1包括水温传感器11、水中含氧量传感器12、水位传感器13及LoRa通信模块14。在水产养殖区域部署一定数量的采集设备1，通过LoRa网关4实时向LoRa控制中心3传送每个LoRa采集设备1采集到的环境数据，包括所在点的当前水位、水温、水中含氧量。其中，所述水温传感器11和水中含氧量传感器12设置在水中，所述水位传感器13设置在水面上。所述LoRa网关设置在养殖区域旁边，分别与采集设备1和LoRa控制中心3通过LoRa无线连接。一个LoRa网关4同时支持与多个养殖区域的采集设备1通信。
如图2和图3所示，在养殖区域近水面位置部署带有带有水位传感器13、水温传感器11、水中含氧量传感器12的采集设备1，在水产养殖水面上通常会设置隔离带，隔离带上带悬浮装置，从而使隔离带漂浮在水面上，以便养殖人员查看各个区域情况，本例采集设备1固定在悬浮装置上，其中，所述水温传感器11、水中含氧量传感器12设置在LoRa通信模块14底部，所述水位传感器13设置在LoRa通信模块14顶面，所述采集设备1的外壳上设有将设备固定在悬浮装置上的固定装置。
所述控制中心3接收采集设备1采集的水位、水温和水中含氧量数据，并计算控制参数，将输出结果发送给控制设备，由控制设备根据各部分的输出结果定量调节水产养殖文化环境，使其达到稳态。
相应的，所述控制设备2包括LoRa控制终端24及分别与LoRa控制终端24相连的供氧装置22、水温控制装置21和进水阀门231和出水阀门232，将将LoRa控制终端24连接进水阀门231、出水阀门232、水温控制装置21、供氧装置22，在岸上部署LoRa网关，其中，所述LoRa控制终端24接收控制中心3的输出结果，并根据输出结果分别定量控制供氧装置22、水温控制装置21和进水阀门231和出水阀门232的调节量。
具体地，本发明处理方法包括如下步骤：
设定采集设备1的数据转发频率，由采集设备1采集水位(l)，水温(t)，水中含氧量数据(p)，由LoRa网关4转发到LoRa控制中心3；
LoRa控制中心3根据接收到的数据，提取自动控制参数，由连续时间内的水位，水温，水中含氧量数据，计算水位，水温，水中含氧量三项数据的与期望值的偏差量、规定时间内的偏差量累计、偏差量变化速度；
LoRa控制中心3将三项数据提取到的自动控制参数，分别与水温控制装置21，供氧装置22，水阀开关的控制模型相对应，计算得到各项数据控制设备的输出量；
LoRa控制中心3将各项数据控制设备输出量通过网关4传送到连接水温控制装置21，供氧装置22，水阀开关的LoRa控制终端24，由LoRa控制终端24控制设备做出调节。
本例水位控制的输出结果计算公式为：
其中，f(l)为水位控制的输出结果，c1,c2,c3为控制参数常数，ln为收到的当前最新的一个水位数据，l0为目标水位，l(n-1)为上一个收到的水位数据；
水温控制的输出结果计算公式为：
其中，f(t)为水温控制的输出结果，c1,c2,c3为控制参数常数，tn为收到的当前最新的一个水温数据，t0为目标水位，t(n-1)为上一个收到的水位数据；
水中含氧量控制输出结果计算公式为：
其中，f(p)为水温控制的输出结果，c1,c2为控制参数常数，pn为收到的当前最新的一个水中含氧量数据，p0为目标水位，p(n-1)为上一个收到的水位数据。
本发明具有良好的适应性，能够对各种变化情况下保持水产养殖水文环境的稳定；还具有高效性，能提供完整的检测数据、数据处理、自动控制，对水质分析及大数据提供了基础。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于LoRa的水产养殖水文环境自动控制系统，其特征在于：包括水产养殖文化环境信息采集设备、控制设备、控制中心，其中，所述水产养殖文化环境信息采集设备定期采集水产养殖文化环境信息并通过网关上报给控制中心，所述控制中心根据收到的水产养殖文化环境信息，计算评估并控制水产养殖文化环境，如果偏离设定的阈值，发送指令给控制设备调节水产养殖文化环境。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa的水产养殖水文环境自动控制系统，其特征在于：所述水产养殖文化环境信息采集设备包括水温传感器、水中含氧量传感器、水位传感器及LoRa通信模块；其中，所述水温传感器和水中含氧量传感器设置在水中，所述水位传感器设置在水面上。
3.根据权利要求3所述的基于LoRa的水产养殖水文环境自动控制系统，其特征在于：水面上设有悬浮装置，所述水产养殖文化环境信息采集设备固定在悬浮装置上，其中，所述水温传感器、水中含氧量传感器设置在LoRa通信模块底部，所述水位传感器设置在LoRa通信模块顶面，所述水产养殖文化环境信息采集设备的外壳上设有将设备固定在悬浮装置上的固定装置。
4.根据权利要求2或3所述的基于LoRa的水产养殖水文环境自动控制系统，其特征在于：所述控制中心接收水产养殖文化环境信息采集设备采集的水位、水温和水中含氧量数据，并计算控制参数，将输出结果发送给控制设备，由控制设备根据各部分的输出结果定量调节水产养殖文化环境，使其达到稳态。
5.根据权利要求4所述的基于LoRa的水产养殖水文环境自动控制系统，其特征在于：所述控制设备包括LoRa控制终端及分别与LoRa控制终端相连的供氧装置、水温控制装置和进水阀门和出水阀门，其中，所述LoRa控制终端接收控制中心的输出结果，并根据输出结果分别定量控制供氧装置、水温控制装置和进水阀门和出水阀门的调节量。
6.根据权利要求5所述的基于LoRa的水产养殖水文环境自动控制系统，其特征在于：所述控制中心处理方法包括如下步骤：
提取自动控制参数，由连续时间内的水位，水温，水中含氧量数据，计算水位，水温，水中含氧量三项数据的与期望值的偏差量、规定时间内的偏差量累计、偏差量变化速度；
三项数据提取到的自动控制参数，分别与水温控制装置，供氧装置，水阀开关的控制模型相对应，计算得到各项数据控制设备的输出量；
将各项数据控制设备输出量通过网关传送到连接水温控制装置，供氧装置，水阀开关的LoRa控制终端，由LoRa控制终端控制设备做出调节。
7.根据权利要求6所述的基于LoRa的水产养殖水文环境自动控制系统，其特征在于：水位控制的输出结果计算公式为：
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其中，f(l)为水位控制的输出结果，c1,c2,c3为控制参数常数，ln为收到的当前最新的一个水位数据，l0为目标水位，l(n-1)为上一个收到的水位数据；
水温控制的输出结果计算公式为：
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其中，f(t)为水温控制的输出结果，c1,c2,c3为控制参数常数，tn为收到的当前最新的一个水温数据，t0为目标水位，t(n-1)为上一个收到的水位数据；
水中含氧量控制输出结果计算公式为：
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其中，f(p)为水温控制的输出结果，c1,c2为控制参数常数，pn为收到的当前最新的一个水中含氧量数据，p0为目标水位，p(n-1)为上一个收到的水位数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180420 |