CN201413475Y

CN201413475Y - 工厂化水产养殖集散控制系统

Info

Publication number: CN201413475Y
Application number: CN2009201089835U
Authority: CN
Inventors: 杜尚丰; 李道亮; 刘涛; 窦楠; 陈家敏; 万传飞
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2019-06-08

Abstract

本实用新型公开了自动控制技术领域中的一种工厂化水产养殖集散控制系统。所述系统包括操作员站、过程控制站、电控箱和UPS，操作员站和过程控制站通过CAN总线或者RS485总线相连，UPS通过电线分别与操作员站和过程控制站相连，操作员站和过程控制站固定在电控箱内；操作员站包括控制平台、显示模块、键盘输入模块、CAN/RS485总线接口和以太网接口；过程控制站包括主控制器、功能单元、复位单元、CAN总线接口和RS485总线接口。本实用新型能够采集水产养殖环境中的相关参数；同时，可以对水产养殖现场设备进行操作，解决了目前国内工厂化水产养殖大多没有控制设备，或者控制设备陈旧，依靠进口成本较高的问题。

Description

工厂化水产养殖集散控制系统

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，尤其涉及一种工厂化水产养殖集散控制系统。

背景技术

改革开放30多年以来，水产业作为我国农业的支柱产业已经取得了重大成就。然而，我国水产养殖飞速发展的同时，也因占用大量资源造成了生态系统的失衡。在这种背景下，工厂化养殖成为解决这种矛盾的良好出路。工厂化水产养殖，又称为设施渔业，已成为当前世界水产养殖的前沿产业。它的特点是在高密度的饲养条件下，根据鱼类生长对环境的需要，形成新的生态条件，以控制其最佳的生长环境。目前，国外的工厂化水产养殖业已处于高度发达的阶段，把信息、生物等先进技术引入现场控制设备，完善了生命维持系统和生命警示系统，设计一整套养殖软件，自动化程度大大提高，这些投入直接产生了良好的经济和社会效益。在国外，工厂化养殖产生的经济效益达到每立方米单产200～250Kg；养殖用水循环率达到90％以上，基本实现了零排放。国内的工厂化水产养殖业起步较晚，目前一些沿海城市建的养殖场的控制设备要不比较陈旧，多依靠人工经验调节，自动化程度不高，人工成本较大，且养殖效果不好；要不就是依靠进口设备，引进及后期维护费用较高。这对于刚起步的国内工厂化水产养殖业是个极大的负担。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前国内工厂化水产养殖大多没有控制设备，或者控制设备陈旧，依靠进口成本较高的问题，提出一种工厂化水产养殖集散控制系统，用以解决上述问题。

本实用新型的技术方案是，一种工厂化水产养殖集散控制系统，其特征是所述系统包括操作员站、过程控制站、电控箱和UPS，操作员站和过程控制站通过CAN总线或者RS485总线相连，UPS通过电线分别与操作员站和过程控制站相连，操作员站和过程控制站固定在电控箱内。

所述操作员站包括控制平台、显示模块、键盘输入模块、CAN/RS485总线接口和以太网接口；显示模块、键盘输入模块、CAN/RS485总线接口和以太网接口分别与控制平台相连。

所述过程控制站包括主控制器、功能单元、复位单元、CAN总线接口和RS485总线接口；功能单元、复位单元、CAN总线接口和RS485总线接口分别与主控制器相连。

所述显示模块包括第一微处理器、看门狗复位电路、LCD显示屏、RS485接口和RS232接口；其中，微处理器分别与看门狗复位电路、LCD显示屏、RS485接口和RS232接口相连。

所述键盘输入模块包括第二微处理器、看门狗复位电路、4×4键盘、RS485接口和RS232接口；其中，第二微处理器分别与看门狗复位电路、4×4键盘、RS485接口和RS232接口相连。

所述功能单元包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、开关量输入单元、开关量输出单元或者脉冲量输入/输出单元。

所述复位单元包括手动按键复位电路或者看门狗复位电路。

本发明的效果在于，通过本发明提供的系统，能够采集水产养殖环境中如温度、PH值、溶解氧等与水产品生长密切相关的参数；同时，可以对增氧、换水、控温等现场设备进行操作，大大提高了养殖场的自动化程度，节约了大量人力资源。

附图说明

图1是工厂化水产养殖集散控制系统结构图；

图2是操作员站结构示意图；

图3是过程主站结构示意图；

图4是显示模块结构图；

图5是键盘输入模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

图1是工厂化水产养殖集散控制系统结构图。图1中，本发明提供的工厂化水产养殖集散控制系统包括操作员站、过程控制站、电控箱和UPS。操作员站和过程控制站固定在电控箱内。操作员站和过程控制站通过CAN总线101或者RS485总线101相连，在过程控制站的模块较少，规模较小的情况下，可以使用RS485接口，此时过程控制站为从节点，上级操作员站为主节点；在系统规模较大的情况下，可以使用CAN接口，此时过程控制站之间可以进行数据交换，提高系统的通讯性能。UPS通过电线分别与操作员站和过程控制站相连，为操作员站和过程控制站提供掉电保护。操作员站还通过以太网接口与以太网102相连，以便于专家或者其他技术人员通过操作员站远程控制或者维护过程控制站。

图2是操作员站结构示意图。图2中，操作员站包括控制平台、显示模块、键盘输入模块、CAN/RS485总线接口和以太网接口；显示模块、键盘输入模块、CAN/RS485总线接口和以太网接口分别与控制平台相连。

控制平台用于接收过程控制站发送的信息，并将键盘输入模块输入的各种控制信息发送到各个过程控制站。本实施例中，控制平台采用了友善之臂公司生产的ARM9嵌入式系统模块Nano2410。

显示模块用于在控制平台控制下，显示控制平台接收的各个过程控制站的信息。

键盘输入模块用于实现人机交互。

CAN/RS485总线接口用于接入CAN或者RS485总线，并通过CAN或者RS485总线，与过程控制站交互数据。

以太网接口用于接入以太网，用于与其他远程控制设备相连，向其他远程控制设备提供控制控制平台的信息，并接收远程控制平台的控制指令。

图3是过程主站结构示意图。图3中，过程控制站包括主控制器、功能单元、复位单元、CAN总线接口和RS 485总线接口；功能单元、复位单元、CAN总线接口和R S485总线接口分别与主控制器相连。

主控制器用于接收功能单元发送的现场数据，包括水产养殖环境中如温度、PH值、溶解氧等与水产品生长密切相关的参数，或者用于通过功能单元控制增氧、换水、控温等现场设备进行操作。本实施例中，主控制器选择了Atmal公司的8位单片机AT89S52。AT89S52技术成熟，稳定，应用广泛，为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。

功能单元包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、开关量输入单元、开关量输出单元或者脉冲量输入/输出单元，用于测量水产养殖环境中如温度、PH值、溶解氧等与水产品生长密切相关的参数，或者用于与增氧、换水、控温等现场设备进行连接。

功能单元中，模拟量输入单元主要向现场设备提供0～5V和4～20mA的模拟量输入接口，通过A/D转换向单片机输出数字量信号。

模拟量输出单元通过D/A转换，向现场设备提供0～5V的电压输出。

开关量输入单元具有8路开关量输入监测功能。其输入的直流电压信号范围为0～24V。在现场输入端与模块的其它单元之间使用了光电耦合器进行光电隔离，以提高稳定性和抗干扰能力。

开关量输出单元具有8路开关量输出功能。其输出的直流电压信号范围为0～24V，输出电流可达500mA。在现场输出端与模块其他单元之间使用了光电耦合器进行光电隔离。在输出通道的光电隔离电路之后，还使用了驱动芯片，将最大输出电流提高到500mA。

脉冲量输入/输出单元具有三路脉冲输入监测端口与三路脉冲输出端口。在脉冲输入和输出端，均使用了高速光电隔离芯片进行现场与模块间的光电隔离。

复位单元包括手动按键复位电路或者看门狗复位电路，由于监控现场有时会出现干扰大，电压波动大的情况，主控制器的程序有可能进入异常状态，这时就需要复位单元对主控制器的运行情况进行监控，在主控制器异常时，通过复位单元使主控制器复位。

CAN总线接口和R S485总线接口分别与主控制器相连，用于将功能单元接收的数据发送到操作员站。

图4是显示模块结构图。图4中，显示模块包括第一微处理器、看门狗复位电路、LCD显示屏、RS485接口和RS232接口；其中，第一微处理器分别与看门狗复位电路、LCD显示屏、RS485接口和RS232接口相连。

第一微处理器用于控制LCD显示屏显示的内容。LCD显示屏用于显示信息，本实施例中，LCD显示屏使用北京青云创新公司生产的LCM240128ZK，它是一款并行接口并且内嵌字库的液晶显示模块。看门狗复位电路用于在微处理器出现异常时，提供复位功能。RS485接口用于与操作员站的操作员主控平台相连，接收操作员主控平台发送的数据。RS232接口是为外部调试提供的接口。

图5是键盘输入模块结构图。图5中，键盘输入模块包括第二微处理器、看门狗复位电路、4×4键盘、RS485接口和RS232接口；其中，第二微处理器分别与看门狗复位电路、4×4键盘、RS485接口和RS232接口相连。

第二微处理器采用AT89S52，用于接收4×4键盘输入的内容。4×4键盘用于输入各种控制信息。看门狗复位电路用于在第二微处理器出现异常时，提供复位功能。RS485接口用于与操作员站的操作员主控平台相连，将输入的控制信息发送给操作员主控平台。RS232接口是为外部调试提供的接口。

本发明通过系统的功能单元，能够采集水产养殖环境中如温度、PH值、溶解氧等与水产品生长密切相关的参数；同时，可以对增氧、换水、控温等现场设备进行操作，大大提高了养殖场的自动化程度，节约了大量人力资源，并解决了目前国内工厂化水产养殖大多没有控制设备，或者控制设备陈旧，依靠进口成本较高的问题。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种工厂化水产养殖集散控制系统，其特征是所述系统包括操作员站、过程控制站、电控箱和UPS，操作员站和过程控制站通过CAN总线或者RS485总线相连，UPS通过电线分别与操作员站和过程控制站相连，操作员站和过程控制站固定在电控箱内。

2.根据权利要求1所述的一种工厂化水产养殖集散控制系统，其特征是所述操作员站包括控制平台、显示模块、键盘输入模块、CAN/RS485总线接口和以太网接口；显示模块、键盘输入模块、CAN/RS485总线接口和以太网接口分别与控制平台相连。

3.根据权利要求1所述的一种工厂化水产养殖集散控制系统，其特征是所述过程控制站包括主控制器、功能单元、复位单元、CAN总线接口和RS485总线接口；功能单元、复位单元、CAN总线接口和RS485总线接口分别与主控制器相连。

4.根据权利要求2所述的一种工厂化水产养殖集散控制系统，其特征是所述显示模块包括第一微处理器、看门狗复位电路、LCD显示屏、RS485接口和RS232接口；其中，第一微处理器分别与看门狗复位电路、LCD显示屏、RS485接口和RS232接口相连。

5.根据权利要求2所述的一种工厂化水产养殖集散控制系统，其特征是所述键盘输入模块包括第二微处理器、看门狗复位电路、4×4键盘、RS485接口和RS232接口；其中，第二微处理器分别与看门狗复位电路、4×4键盘、RS485接口和RS232接口相连。

6.根据权利要求3所述的一种工厂化水产养殖集散控制系统，其特征是所述功能单元包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、开关量输入单元、开关量输出单元或者脉冲量输入/输出单元。

7.根据权利要求3所述的一种工厂化水产养殖集散控制系统，其特征是所述复位单元包括手动按键复位电路或者看门狗复位电路。