CN109601432A - 一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置，包括主机箱、丛机箱、CNA现场总线、电极，所述主机箱内设有主机控制器、整流变压器、储能单元A、储能单元B、低压元件，所述丛机箱内设有丛机控制器、直流电源、IGBT驱动板、防浪涌吸收电路板、信号采集电路板，所述主机箱、所述丛机箱和所述电极通过所述IGBT驱动板连接，所述主机控制器通过自带的两个串口分别连接触摸屏和自动故障电话报警模块，所述丛机箱和所述电极采用总线分布式结构。本申请可避免单向工作时电流方向不变，而造成负极失效的隐患，还可以降低拦鱼过程中的噪声污染，符合当前的环保要求，且拦鱼效果好、效率高、安全可靠。

Description

一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置

技术领域

本公开一般涉及电子、通信与控制技术领域，具体涉及一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置。

背景技术

中小型水库发展多种经营对发展水利事业具有重要意义，而发展水库养殖，则是开展多种经营的主要手段之一。为了解决水库在养殖过程中，防止溢洪道泄洪时出现大量鱼群逃离，装备拦鱼设施是十分必要的，因此拦鱼设施是大、中型水面养鱼生产的基本建设工程之一，它的防逃效果将直接影响到养鱼业的经济效益和社会效益。

夏秋两季是我国的多雨季节，洪水突发，水溢鱼逃，给河道、库塘养鱼专业户带来巨大的经济损失。传统方法一般采用网箱和大面积隔离网进行防逃，但洪水来时夹杂的大量水草、树枝、漂浮杂物，会导致网眼堵塞，泄洪不畅，从而给水库、河堤安全运行带来极大的安全隐患，甚至出现人身伤亡事故现象。因此，水库养殖与水库防洪在一定程度上是矛盾的，而我国水库养鱼多年来在防逃问题上未得到较理想的解决，这将直接影响养殖业的经济效益，使一些水库渔业收益不高，进而影响了渔业的发展。所以，不断地改进拦鱼设施的设计与应用，已成为国内外有关部门重要的科研课题之一。

电栅拦鱼是一种有效、安全且先进的拦鱼设施，主要适用于水库、江河、湖泊养鱼水面的泄洪较大的水流，以形成脉冲电场，鱼受到刺激后，将本能地回游而起到拦截防逃作用。因此，通过电栅拦鱼能从根本上克服有形机械性拦鱼设施的局限性，具有过水面积大、抗污、过流能力强，泄洪时安全可靠等优点。电栅拦鱼技术成为当前的热点，在水库养殖的防逃工作中具有很好的发展前景。

电子脉冲拦鱼经过不断地发展实践，得到了较大范围的应用。尽管如此，其实际应用中仍有许多不足之处，具体的因素主要包括以下几个方面：

(1)智能化程度低大多数设备工作过于单一，没有实现拦鱼过程中的智能筛选，没有实现在鱼群到来时工作，无鱼群时断电节能的功能，因此还存在着效率较低、不节能、资源浪费的情况。此外，随着信息技术高速发展，人们对系统控制的要求也越来越高。对于长时间露天工作的电子脉冲拦鱼来说，用户最基本的要求是远程监控，即能够通过计算机或手机实现远程监控。

(2)大区域面积拦截控制困难每台拦鱼设备的控制区域极为有限，如果在大区域水域面积养殖时则需要较多拦鱼设备，而各个拦鱼设备之间相互独立，不能统一监控，需要专人巡视是否有拦鱼设备出故障。如果某个拦鱼设备发出故障报警，巡视人需要较长的时间从多个拦鱼设备中找出故障设备，拦鱼失控时间较长，较多的鱼会在失控时间内逃脱，损失较大。

(3)长期运行效果不佳电子脉冲拦鱼系统的应用对象是活体鱼类，具有活动范围广、时间不定、无规律等特点，因此要求系统应当具有长期运行的特点，能够保持对鱼类一个长期的不间断监测控制。目前，市面上的电子脉冲拦鱼装置无法保证长时间连续稳定的工作。

(4)设备工作过程噪声污染目前的电子脉冲拦鱼设备在工作的时候会发出巨大的噪声，同时对设备维护人员也是一种伤害，电赶/拦鱼设备工作的噪声应符合国家环境监测的要求，必须采用现代技术给予克服。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置。

第一方面，使用IGBT可快速地进行换向切换，不仅避免了单向工作时电流方向不变，从而造成负极容易氧化、生锈而失效的隐患，还可以大大降低拦鱼过程中的噪声污染，符合当前的环保要求，而且具有拦鱼效果好、效率高、安全可靠的特点。

根据本申请实施例提供的技术方案，一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置，包括主机箱、丛机箱、CNA现场总线、电极，所述主机箱内设有主机控制器、整流变压器、储能单元A、储能单元B、低压元件，所述丛机箱内设有丛机控制器、直流电源、IGBT驱动板、防浪涌吸收电路板、信号采集电路板，所述主机箱的数量为一个，所述主机箱通过所述CNA现场总线连接所述丛机箱，所述电极通过所述IGBT驱动板连接所述丛机箱，所述主机控制器通过自带的两个串口分别连接触摸屏和自动故障电话报警模块，所述丛机箱和所述电极的数量为若干个，所述丛机箱和所述电极的数量相同，所述主机箱通过所述CNA现场总线连接若干个所述丛机箱，若干个所述丛机箱通过所述IGBT驱动板分别连接所述电极，所述主机箱，所述丛机箱和所述电极采用总线分布式结构。

本申请中，所述主机箱通过所述主机箱内含的储能单元A和储能单元B整流不同的直流电压档位。

本申请中，一个所述主机箱内的主机控制器控制若干个所述丛机箱内的丛机控制器。

本申请中，所述触摸屏通过虚拟网络计算机技术与手机和internet计算机连接，所述触摸屏上至少设置两个报警手机号码。

本申请中，所述丛机箱和所述电极的数量可根据用户需求进行设置。

本申请中，所述丛机箱内的丛机控制器接收到由所述主机箱内的主机控制器发送的顺序分时导通信号，将信号传递给所述丛机箱内的IGBT驱动板，IGBT驱动板将高压直流电施加给对应的所述电极。

本申请中，所述丛机箱内的IGBT驱动板可分时轮流导通，导通时间和放电频率均可调节。

综上所述，本申请的上述技术方案通过现场总线实现了一主多从之间的长距离、大容量数据的通信，具有数字化、网络化、自动化的特点，而且可根据不同大小水域面积拦鱼自由选择机组和从机个数，适用于不同水域面积的拦鱼需求；IGBT可快速地进行换向切换，不仅避免了电极氧化生锈而失效的隐患，拦鱼效果好、效率高、安全可靠，而且大大降低了工作过程的噪声污染；不同档位的母线直流高压可连续切换运行，电脉冲参数可实时调节，能耗低，解决了传统电栅拦鱼长期运行效果不佳的难题；系统具备触摸屏监控、自动故障电话报警功能，若系统出现故障，将自动会打电话或者发短信给用户手机从而方便操作人员进行及时排查和维护，避免长时间跑鱼而给用户造成不必要的损失；引入互联网+渔业的新观念利用手机或Internet即可远程监控操作拦鱼装置，从而实现了拦鱼装置的无人值守。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请的控制系统网络结构图；

图2为本申请的主机箱组成图；

图3为本申请的丛机箱组成图；

图4为本申请整体装置的主机箱电路结构示意图。

图5为本申请整体装置的丛机箱电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1、图2、图3、图4和图5，一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置，包括主机箱、丛机箱、CNA现场总线、电极，所述主机箱内设有主机控制器、整流变压器、储能单元A、储能单元B、低压元件，所述丛机箱内设有丛机控制器、直流电源、IGBT驱动板、防浪涌吸收电路板、信号采集电路板，所述主机箱的数量为一个，所述主机箱通过所述CNA现场总线连接所述丛机箱，所述电极通过所述IGBT驱动板连接所述丛机箱，所述主机控制器通过自带的两个串口分别连接触摸屏和自动故障电话报警模块，所述丛机箱和所述电极的数量为若干个，所述丛机箱和所述电极的数量相同，所述主机箱通过所述CNA现场总线连接若干个所述丛机箱，若干个所述丛机箱通过所述IGBT驱动板分别连接所述电极，所述主机箱，所述丛机箱和所述电极采用总线分布式结构。所述主机箱通过所述主机箱内含的储能单元A和储能单元B整流不同的直流电压档位。一个所述主机箱内的主机控制器控制若干个所述丛机箱内的丛机控制器。所述触摸屏通过虚拟网络计算机技术与手机和internet计算机连接，所述触摸屏上至少设置两个报警手机号码。所述丛机箱和所述电极的数量可根据用户需求进行设置。所述丛机箱内的丛机控制器接收到由所述主机箱内的主机控制器发送的顺序分时导通信号，将信号传递给所述丛机箱内的IGBT驱动板，IGBT驱动板将高压直流电施加给对应的所述电极。所述丛机箱内的IGBT驱动板可分时轮流导通，导通时间和放电频率均可调节。

本装置的控制系统网络结构如图1所示，包括所述主机箱内的主机控制器通过所述CAN现场总线与所述丛机箱内的丛机控制器(如丛机控制器1、丛机控制器2、…、丛机控制器16)相连接，所述主机箱内的主机控制器产生从机母线取放电的脉冲顺序时序，控制不同从机的IGBT驱动板分时轮流导通。IGBT驱动板被触发开通时，高容量的电能施加给所述电极(如电极1、电极2、…、电极16)进行放电，即可得到连续的一定幅度、宽度的脉冲电流，从而使所述电极在水中拦鱼断面上形成一定强度的不均匀电场，扩伸远，耗电少，刺激性强。鱼受到刺激作用而本能地向电场较弱的方向逃游，从而达到拦鱼的目的。

所述主机箱内的主机控制器产生从机母线取放电的脉冲顺序时序，通过所述CAN现场总线与所述丛机箱内的丛机控制器进行数据通信，用来控制不同丛机的IGBT分时轮流导通，导通时间为0.6ms-1.2ms(可调)，放电频率为3Hz-12Hz(可调)，从而避免了电参数的不可调，可根据实际情况选择工作参数，大大降低能耗。从机的通信、放电频率、驱动板工况等参数通过CAN总线反馈给主机，以便主机进行联锁保护和自动故障电话报警功能。

所述触摸屏与所述主机箱进行数据通信，一方面用于系统配置和参数设置，另一方面用于监控拦鱼设备工作状态，界面友好、人性化、操作简单，方便操作人员进行及时排查和维护，最大限度减小用户损失。控制系统利用虚拟网络计算机技术还可实现手机或Internet网络的远程监控，实现了互联网+在渔业上的应用。

系统实现自动故障电话报警功能。所述触摸屏界面上可设置有两个手机号码，当系统出现故障时，PLC将会拨打第一手机，第一手机接通或挂断后，发送短信报告具体的错误代码；若第一手机持续三次无接通，按照该步骤拨打和发送短信给第二手机。如果第二手机也持续三次无接通，间隔5分钟后重复上述过程。操作人员接收短信后，无需巡查即可准确及时地获知从机故障位置与类型，以便及时排查故障，更好地保障拦鱼器的安全稳定运行，大大地了提高渔业养殖效益。

CAN是控制器局域网络(ControllerArea Network,CAN)的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准(ISO 11898)，是国际上应用最广泛的现场总线之一。在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上；IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT也指IGBT模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置，其特征是：包括主机箱、丛机箱、CNA现场总线、电极，所述主机箱内设有主机控制器、整流变压器、储能单元A、储能单元B、低压元件，所述丛机箱内设有丛机控制器、直流电源、IGBT驱动板、防浪涌吸收电路板、信号采集电路板，所述主机箱的数量为一个，所述主机箱通过所述CNA现场总线连接所述丛机箱，所述电极通过所述CNA现场总线连接所述丛机箱，所述主机控制器通过自带的两个串口分别连接触摸屏和自动故障电话报警模块，所述丛机箱和所述电极的数量为若干个，所述丛机箱和所述电极的数量相同，所述主机箱通过所述CNA现场总线连接若干个所述丛机箱，若干个所述丛机箱通过所述IGBT驱动板分别连接所述电极，所述主机箱，所述丛机箱和所述电极采用总线分布式结构。

2.根据权利要求1所述的一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置，其特征是：所述主机箱通过所述主机箱内含的储能单元A和储能单元B整流不同的直流电压档位。

3.根据权利要求1所述的一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置，其特征是：一个所述主机箱内的主机控制器控制若干个所述丛机箱内的丛机控制器。

4.根据权利要求1所述的一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置，其特征是：所述触摸屏通过虚拟网络计算机技术与手机和internet计算机连接，所述触摸屏上至少设置两个报警手机号码。

5.根据权利要求1所述的一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置，其特征是：所述丛机箱和所述电极的数量可根据用户需求进行设置。

6.根据权利要求1所述的一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置，其特征是：所述丛机箱内的丛机控制器接收到由所述主机箱内的主机控制器发送的顺序分时导通信号，将信号传递给所述丛机箱内的IGBT驱动板，IGBT驱动板将高压直流电施加给对应的所述电极。

7.根据权利要求1所述的一种新型分布式智能化电子脉冲拦鱼装置，其特征是：所述丛机箱内的IGBT驱动板可分时轮流导通，导通时间和放电频率均可调节。