CN1723772A - 网箱养殖外部因子自动在线监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种网箱养殖外部因子自动在线监测装置，其特点是：海上装置由框架、多因子检测器、主控制器、GPRS发射器、太阳能电源组成，多因子检测器的输出端连接到主控器的信号输入端，主控器的信号输出端连接到GPRS发射器；岸上装置由GPRS接收器、计算机、显示打印设备、超限报警设备组成，GPRS接收器的输出端连接到计算机的信号输入端口，计算机的信号输出端口与显示打印设备、超限报警设备的控制端口连接；海上装置和岸上装置依托GPRS网络平台实现远程无线数据采集、传输，在单片计算机和PC计算机软件的作用下完成网箱养殖外部因子即各种养殖外部参数的进行实时在线监测，无须人工值守。

Description

网箱养殖外部因子自动在线监测装置
技术领域
本发明是一种海洋水产品网箱养殖所使用的检测设备，属于水产养殖技术领域，具体说是一种网箱养殖外部因子自动在线监测装置。
背景技术
海洋水产品网箱养殖目前已经达到了一定的普及程度，网箱养殖的水产品产量、质量、经济效益，与养殖过程中各种外部参数即外部因子密切相关。网箱养殖过程中需要检测的外部参数很多，通常有：海水温度、盐度、水流速度、光照强度、pH值、溶解氧等，不同的水产品对这些参数的敏感程度是不一样的，因此在实际中为了确保养殖成功，需要不时地监测这些参数，以便及时有效地采取相应措施。在本发明作出之前，已经有方法、也有相关的设备或仪器检测这些参数，如对海水温度的检测有简单的玻璃温度计、使用传感器的数字式温度测量仪，水流速度的测量有超声波流速仪，盐度的测量通常是用取样器将海水取到海面以上的测量船上，再经过过滤处理而得到，pH值的测量有手持式的pH值计等等，但这些测量器具只能在使用的时刻提供测量结果，不能放置在生产现场作随时在线监测之用。专利号为02117422.9的发明提供了一种海水温度和盐度同时在线检测的方法及装置，但该发明的所有部件都采用有线连接，需要外接电源，尤其是数据的传输也是有线方式，而且该发明只对两种参数进行监测。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足而提供一种网箱养殖外部因子自动在线监测装置，该装置不需要外接电源，其数据的传输采用无线方式，可在传输网络所覆盖的范围内远距离传输，无须人工值守、可以长期放置在生产现场对多种外部因子进行实时监测，其结构合理、可靠。
本发明目的是通过以下技术方案实现的：
一种网箱养殖外部因子自动在线监测装置，主要由：海上装置、岸上装置组成，其特征在于：所述的海上装置由多因子检测器、主控制器、太阳能电源、GPRS发射器组成，多因子检测器的输出端连接到主控器的信号输入端，主控器的信号输出端连接到GPRS发射器，太阳能电源的输出端与主控器内的主控制器电源相连接；岸上装置由GPRS接收器、计算机、计算机软件、显示器、打印机、超限报警设备组成，GPRS接收器的输出端连接到计算机的信号输入端口，计算机的信号输出端口与显示器、打印机、超限报警设备的信号端口连接；海上装置和岸上装置依托通讯公司的GPRS网络平台实现远程无线数据采集、传输。
所述的多因子检测器是一组传感器，包括温度、盐度、水流速度、光照强度、pH值、溶解氧多个传感器，多因子检测器悬吊于水平面之下一定深度，其输出通过电缆连接到主控制器中信号变换器的输入端，主控制器中的单片计算机对多因子检测器的数据进行信号采集、转换、运算、校正，并将结果信号定时传送给GPRS发射器。
所述的海上装置中的主控制器主要由信号变换器、多路切换开关、单片计算机组成，多因子检测器的输出端与一组信号变换器的输入端连接，这组信号变换器的输出端与多路切换开关的输入端连接，多路切换开关的输出连接到单片计算机的信号输入端口，单片计算机的信号输出端先后通过多路切换开关以及另一组信号变换器与GPRS发射器连接。
所述的岸上装置中的计算机中含有专门为“网箱养殖外部因子自动在线监测装置”而开发的软件，软件主要完成对整个系统的控制和对监测结果的输出和保存，包括：对GPRS接收器接收到的各外部因子的数据按一定采样模式采样、进行数值统计(按日期、按时间、按数值等)、以表格或曲线形式显示或打印监测结果、将监测结果保存在计算机中并提供数据查询(按日期、按参数等)。
所述的海上装置中的安装框架由网箱的两根立柱、网箱主浮管、网箱扶手和支架组成，支架是立体三角形结构，三角形的一面安装在网箱主浮管和网箱扶手上，另一面与水平面成45°，海上装置中的主控制器、GPRS发射器、太阳能电源中的部件安装在一主机箱内，主机箱安装在支架上。
所述的信号变换器的类型与多因子检测器的输出信号类型相对应，主要有V/F变换器、TTL变换器、232转换器。
所述的太阳能电源由多晶硅太阳能电池板、电源充电控制器、免维护密封铅酸蓄电池组件构成；太阳能电池板安装在主机箱的上盖上，且与水平面成45°角。
所述的GPRS发射器和GPRS接收器均由天线接口、SIM卡、RS-232串行数据接口、功能模块电路、接线端子、状态指示灯、配置软件组成。它们成对使用，依托通讯公司的GPRS网络平台实现远程无线数据采集、传输。
本发明有许多优点和积极效果：
本发明提供了一种网箱养殖外部因子自动在线监测装置，该装置分为海上装置和岸上装置两部分，由于海上装置使用太阳能电源不需要外接电源，而且海上装置与岸上装置之间采用无线通讯，因此无须人工值守、可以长期放置在生产现场对多种外部因子进行实时监测，其结构合理、可靠。
本发明可以同时检测多个外部因子，检测结果自动保存并可以随时查询、调用。便于及时了解海上网箱养殖的外部因子的当前状况及变化趋势，指导网箱养殖的科学管理和实施优化、合理的生产，可有效地提高产量，节省劳动力和生产成本，增加经济效益，也可及早发现网箱所处环境的恶化，并采取相应有效的措施加以规避，从而避免造成重大损失。此外也便于研究养殖过程中外部因子的变化与养殖品种的生长、投饵、病害、产量、效益等的关系，获得理论上和实践中的经验及教训，为指导今后的网箱养殖提供有力的依据和参考。
附图说明
图1为本发明网箱养殖外部因子自动在线监测装置实施例的原理框图；
图2为本发明网箱养殖外部因子自动在线监测装置实施例的海上装置安装结构图。
具体实施方式
参见图1，为本发明网箱养殖外部因子自动在线监测装置的实施例，主要由海上装置1和岸上装置2两大部分组成。海上装置1的主要作用是实时检测网箱养殖各外部因子，并将检测到的信号转换成为计算机能够识别的数字信号，并按照一定模式发送这些信号。岸上装置2的主要作用是接收海上装置1发出的信号，并将这些信号进行分类、统计、以表格或曲线形式显示或打印监测结果、将监测结果保存在计算机中并提供数据查询。海上装置1和岸上装置2之间实行无线通讯。
参见图2，海上装置1中有一安装框架，它是由支架8、网箱的两根立柱9、网箱主浮管6、网箱扶手7组成。支架8是立体三角形结构，三角形的一面安装在主浮管6和网箱扶手7上，另一面与水平面成45°。海上装置1中的主控制器1-3、GPRS发射器1-6、太阳能电源1-4中的部件(包括：电源充电控制器、免维护密封铅酸蓄电池组件)安装在主机箱3内，主机箱3安装在支架8上，太阳能电源中的太阳能电池板4安装在主机箱3的上盖上且与水平面成45°角，主机箱3的下端，通过密封插接件与多因子检测器1-1相连接。
多因子检测器1-1是一组传感器，包括温度、盐度、水流速度、光照强度、pH值、溶解氧等多个传感器，多因子检测器悬吊于水平面5之下一定深度，通过导线连接到主控制器1-3，这些导线中的输出信号线连接到主控制器中信号变换器1-2的输入端，其中的电源线(有的传感器需要电源供电)连接到相关的主控制器电源输出端口。信号变换器1-2的类型与多因子检测器的输出信号类型相对应，主要有V/F变换器、TTL变换器、232转换器。
与多因子检测器的数量相对应，信号变换器1-2的输出信号也有多个，而且这多个信号是同时发生的，所以将信号变换器1-2的输出端与一组多路切换开关的输入端连接，这一多路切换开关的输出再连接到单片计算机的信号输入端口，这样便于单片计算机有序地分时采集这些信号，单片计算机将采集到的信号经过处理(转换、运算、校正)通过另一组信号变换器1-5传送给GPRS发射器1-6。
岸上装置2由GPRS接收器、计算机、计算机软件、显示打印设备、超限报警设备等部件组成，GPRS接收器的输出端连接到计算机的信号输入端口，计算机的信号输出端口与超限报警设备的控制端口连接。计算机中含有专门为“网箱养殖外部因子自动在线监测装置”而开发的软件，软件主要完成对整个系统的控制和对监测结果的输出和保存，包括：对GPRS接收器接收到的各外部因子的数据按一定采样模式采样、进行数值统计(按日期、按时间、按数值等)、以表格或曲线形式显示或打印监测结果、将监测结果保存在计算机中并提供数据查询(按日期、按参数等)。
GPRS发射器1-6和GPRS接收器均由天线接口、SIM卡、RS-232串行数据接口、功能模块电路、接线端子、状态指示灯、配置软件等组成。它们成对使用，依托移动通讯公司的GPRS网络平台实现远程无线数据采集、传输。
使用时，海上装置1放置在网箱养殖现场，由于支架8是与网箱主浮管6和网箱扶手7连接成一体的，框架结构保证了重力平衡，因此，整个海上装置1是浮在水面上的。见图2，主机箱3安装在支架8的与水平面成45°的平面上，太阳能电池板4安装在主机箱3的上盖上，这样太阳能电池板也与水平面成45°，以保持最佳照射。主控制器1-3、GPRS发射器1-6、太阳能电源1-4中的电源充电控制器和免维护密封铅酸蓄电池等组件都安装在主机箱3内，多因子检测器1-1悬吊于网箱养殖现场水平面5之下一定深度，通过电缆和主机箱3上的密封接插件与主控制器1-3中信号变换器1-2的输入端连接。海上装置1中所有用电器件的工作电源都由太阳能电源供电，在光照充足时，太阳能电池板4将光能转换成电能，供给各用电器件，并通过电源充电控制器向蓄电池充电，在光照不足时，仅由蓄电池对外供电。电源充电控制器用于控制充电过程，防止过充电和过放电，并可保护负载端的过流和短路。网箱养殖现场的各种信息时刻通过多因子检测器传输到主控制器中，主控制器中的信号变换器的类型是根据多因子检测器中各传感器的输出信号的类型配置的，例如：温度传感器采用铂热电阻，则信号变换器就是电桥、放大器、A/D变换器的组合。传感器输出信号的种类很多，本发明并不限于何种类型的传感器，针对传感器的输出信号，常用的信号变换器有A/D换器、V/F变换器、TTL变换器、232转换器等。信号变换器输出的就是网箱养殖现场各种参数的数字信号，这些信号通过多路切换开关输送到单片计算机，主控制器中的单片计算机在软件的作用下有序地选通多路切换开关，接收这些数字信号，并将数字信号进行分类，再按照与岸上装置中计算机软件约定的顺序将数字信号发送给GPRS发射器1-6。GPRS是“GerneralPacker Radio Service”的英文缩写，中文为“通用无线分组业务”，是一项高速数据处理的最新科技，它以分组的“形式”把数据传送到用户手上。GPRS系统的优点在于数据传输速度快，永远在线，GPRS发射器1-6和GPRS接收器成对使用，均由天线接口、SIM卡、RS-232串行数据接口、功能模块电路、接线端子、状态指示灯、配置软件等组成。依托移动通讯公司的GPRS网络平台实现无线数据通信，主要用于远程无线数据采集、传输系统。
由于GPRS采用RS-232串行数据进行通信，而单片计算机不能直接发送RS-232串行数据，所以主控制器中单片计算机的输出通道和GPRS发射器1-6之间使用了232转换器。
参见图1，岸上装置2中的GPRS接收器接收到的串行数据，通过计算机的RS-232口被计算机接收，计算机中含有专门为“网箱养殖外部因子自动在线监测装置”而开发的软件，本实施例的软件采用Visual Basic 6.0语言编程，是纯中文系统，其界面风格与Windows XP相同，软件主要完成对整个系统的控制和对监测结果的输出和保存，包括：对GPRS接收器接收到的各外部因子的数据按一定采样模式采样、进行数值统计(按日期、按时间、按数值等)、以表格或曲线形式显示或打印监测结果、将监测结果保存在计算机中并提供数据查询(按日期、按参数等)。
综上所述，本发明网箱养殖外部因子自动在线监测装置是由海上装置1和岸上装置2组成的，海上装置1采用太阳能电源供电，海上装置1和岸上装置2之间实行无线通讯，在单片计算机和PC计算机软件的作用下完成网箱养殖外部因子即各种养殖参数的在线监测。

Claims (8)

1、一种网箱养殖外部因子自动在线监测装置，主要由：海上装置(1)、岸上装置(2)组成，其特征在于：所述的海上装置(1)由安装框架、多因子检测器(1-1)、主控制器(1-3)、太阳能电源(1-4)、GPRS发射器(1-6)组成，多因子检测器(1-1)的输出端连接到主控器(1-3)的信号输入端，主控器(1-3)的信号输出端连接到GPRS发射器(1-6)，太阳能电源(1-4)的输出端与主控器(1-3)内的主控制器电源相连接；岸上装置(2)由GPRS接收器、计算机、计算机软件、显示器、打印机、超限报警设备组成，GPRS接收器的输出端连接到计算机的信号输入端口，计算机的信号输出端口与显示器、打印机、超限报警设备的信号端口连接；海上装置(1)和岸上装置(2)依托通讯公司的GPRS网络平台实现远程无线数据采集、传输。
2、按照权利要求1所述的网箱养殖外部因子自动在线监测装置，其特征在于：所述的多因子检测器(1-1)是一组传感器，包括温度、盐度、水流速度、光照强度、pH值、溶解氧多个传感器，多因子检测器(1-1)悬吊于水平面(5)之下一定深度，其输出通过电缆连接到主控制器(1-3)中信号变换器(1-2)的输入端，主控制器(1-3)中的单片计算机对多因子检测器的数据进行信号采集、转换、运算、校正，并将结果信号定时传送给GPRS发射器(1-6)。
3、按照权利要求1或2所述的网箱养殖外部因子自动在线监测装置，其特征在于：所述的海上装置(1)中的主控制器(1-3)主要由信号变换器(1-2)、(1-5)、多路切换开关、单片计算机组成，多因子检测器1-1的输出端与一组信号变换器(1-2)的输入端连接，这组信号变换器(1-2)的输出端与多路切换开关的输入端连接，多路切换开关的输出连接到单片计算机的信号输入端口，单片计算机的信号输出端先后通过多路切换开关以及另一组信号变换器(1-5)与GPRS发射器(1-6)连接。
4、按照权利要求1或2所述的网箱养殖外部因子自动在线监测装置，其特征在于：所述的岸上装置(2)中的计算机中的软件主要完成对整个系统的控制和对监测结果的输出和保存，包括：对GPRS接收器接收到的各外部因子的数据按一定采样模式采样、进行数值统计、以表格或曲线形式显示或打印监测结果、将监测结果保存在计算机中并提供数据查询。
5、按照权利要求1或2所述的网箱养殖外部因子自动在线监测装置，其特征在于：所述的海上装置(1)中的安装框架由支架(8)、网箱的两根立柱(9)、网箱主浮管(6)、网箱扶手(7)组成，支架(8)是立体三角形结构，三角形的一面安装在主浮管和网箱扶手上，另一面与水平面成45°，海上装置(1)中的主控制器(1-3)、GPRS发射器(1-6)、太阳能电源(1-4)中的部件安装在一主机箱(3)内，主机箱(3)安装在支架(8)上。
6、按照权利要求2所述的网箱养殖外部因子自动在线监测装置，其特征在于：所述的信号变换器(1-2)的类型与多因子检测器的输出信号类型相对应，主要有V/F变换器、TTL变换器、232转换器。
7、按照权利要求5所述的网箱养殖外部因子自动在线监测装置，其特征在于：所述的太阳能电源(1-4)由多晶硅太阳能电池板(4)、电源充电控制器、免维护密封铅酸蓄电池组件构成；太阳能电池板(4)安装在主机箱(3)的上盖上，且与水平面成45°角。
8、按照权利要求1或2所述的网箱养殖外部因子自动在线监测装置，其特征在于：所述的GPRS发射器(1-6)和GPRS接收器均由天线接口、SIM卡、RS-232串行数据接口、功能模块电路、接线端子、状态指示灯、配置软件组成，它们成对使用，依托通讯公司的GPRS网络平台实现远程无线数据采集、传输。
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