CN210929155U - 一种节点协同拦鱼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节点协同拦鱼装置，包括多个拦鱼节点和状态设置收集器；所述状态设置收集器由控制器，无线收发模块，报警模块，触摸液晶屏组成。所述拦鱼节点由节点控制器，节点无线收发模块，保护模块，波形检测模块，节点号拨动开关，拦鱼控制模块，电极组成。所述状态设置收集器通过无线收发模块与各个拦鱼节点连接，设置和收集各节点的工作状态。所述各个拦鱼节点之间，通过波形检测模块相连，以协同工作。该装置当前拦鱼节点可以感知前一个节点的工作状态来协同本节点的工作，同时还能检测前一节点是否有故障，拦鱼节点之间与状态设置收集器不需要连成网络，只需拦鱼节点与状态设置收集器简单的无线通信，连接简单，控制难度小，成本低。

Description

一种节点协同拦鱼装置

技术领域

本发明属于水域养殖业使用的自动化设备技术领域，特别涉及一种节点协同拦鱼装置。

背景技术

我国的淡水养鱼经验丰富，历史悠久，在长期的实践中，创造了形式繁多，行之有效的拦鱼设施，主要有渔网拦鱼和电栅式拦鱼。传统渔网拦鱼的最大的缺点是江河、湖 泊、水库河流中有大量水草、树木、漂浮物顺流而下，会迅速把拦鱼用的渔网网眼堵上，严重时会破坏渔网；而电栅式拦鱼属于隐形的拦鱼设备，在河道口设置2~3米的间距的电栅进行拦鱼，利用电栅上高压脉冲在水下形成电场，刺激鱼类，防止鱼类逃脱，克服了传统渔网的缺点，使用越来越广泛。

现有的电栅式拦鱼控制系统有采用无网络结构的多个单独的控制器实现的系统，如公开号为CN102096379 的智能式深水赶鱼 / 拦鱼主控器，各个拦鱼设备之间相互独立，没有连成网络，不能统一监控，需要专人巡视是否有拦鱼设备出故障。还有采用网络结构的拦鱼系统，比如公开号为CN102830686的一种基于网络结构的隐形拦鱼控制系统，包括主控制器和多个用于控制拦鱼的节点控制器，所述主控制器通过 CAN 总线与各个节点控制器连接，实现了主控制器对各节点控制器工作状态的统一监控，减少拦鱼失控时间，克服了无网络结构的缺点。但这种系统也有不足，不足之一是布线太多，有三组线路回路，一是有系统主控制器开关电源模块提供高压到各节点控制器；二是有220V的输电线到各节点控制器；三是主控制器与节点控制器的CAN总线布线。所以主控制器需要至少6根线到各节点控制器，布线复杂。不足之二是由于CAN总线把各个节点连成网络，网络管理复杂，网络协议需要耗费通信时间，使控制不及时；同时在线路回路通道上有高压脉冲，对CAN总线网络形成较大干扰，影响CAN总线控制的可靠性。

电栅式拦鱼的电极分为正极和负极，一般为了减小连线，所有的负极都是连在一起的，为了不引起干扰，各节点放电时需要分时错开放电，节点如果连成了网络，需要主控节点远程在网络上进行控制，在干扰比较严重的恶劣环境下，这对网络管理和通信提出了更高要求。怎样在不连成网络而实现节点分时错开工作，同时还能实现统一监控，这是一个需要研究解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制简单的隐形拦鱼控制装置，不需要把节点连成网络，减少网络协议数据的传输和管理，也不需要把高压从主控制器到各节点，减小了节点间的连线，同时还能通过无线通信，实现较多拦鱼设施的统一监控，减小巡视人员的工作量。

本发明所述的基于节点协同拦鱼装置，包括多个拦鱼节点和状态设置收集器；所述状态设置收集器由控制器，无线收发模块，报警模块，触摸液晶屏组成；所述无线收发模块，报警模块，触摸液晶屏与控制器相连；所述拦鱼节点由节点控制器，节点无线收发模块，保护模块，波形检测模块，节点号拨动开关，拦鱼控制模块，电极组成；所述节点无线收发模块，保护模块，波形检测模块，节点号拨动开关，拦鱼控制模块与节点控制器相连；所述电极与拦鱼控制模块相连；所述状态设置收集器通过无线收发模块与各个拦鱼节点连接，设置和收集各节点的工作状态；所述各个拦鱼节点之间，通过波形检测模块相连，以协同工作。

进一步，所述节点无线收发模块可以接收状态设置收集器的工作参数或命令，也可以把本节点的工作状态发送给状态设置收集器，状态设置收集器收到后，显示在触摸液晶屏上；如果工作状态异常，所述控制器驱动报警模块发出声音报警；所述保护模块可以检测电极短路，节点温度，工作电压及电流，一旦超出正常值，则关断节点供电电压，并通过节点无线收发模块向状态设置收集器报告异常工作状态；所述节点号拨动开关确定每个节点的编号，所述状态设置收集器通过节点编号识别拦鱼节点。

进一步，所述拦鱼控制模块由整流模块，开关模块，变压器，交流整流，储能电容，放电模块，检测模块组成；整流模块，开关模块，变压器，交流整流，储能电容，放电模块依次相连；所述开关模块，检测模块，放电模块与节点控制器相连；所述检测模块与储能电容相连；所述放电模块与多个电极相连；所述整流模块与220V交流市电相连；所述拦鱼控制模块实现对储能电容的充电，放电，从而在水下形成脉冲电场，实现拦鱼功能。

进一步，所述波形检测模块由前端探头，电压取样电路，电压放大电路，隔离放大电路，轨到轨放大电路，A/D转换电路组成。所述前端探头位于前一节点的电极上，所述前端探头，电压取样电路，电压放大电路，隔离放大电路，轨到轨放大电路，A/D转换电路依次相连，实现对水下电场的的检测。

进一步，所述拦鱼节点的放电模块与多个电极相连，在每个拦鱼节点最后一个电极上安装固定有下一个拦鱼节点的波形检测模块的前端探头，所述波形检测模块检测水中的电场电压，即可知道上一拦鱼节点放电时刻，等上一节点放电完成，下一节点即可开始放电，依次类推，第三拦鱼节点可知道第二拦鱼节点放电时刻，等第二拦鱼节点放电完成，第三拦鱼节点开始放电，依次再类推这样就实现了整个拦鱼节点的依次放电协同工作。最后一节点，也可以安装两个波形检测模块，对自己的放电进行检测。

进一步，所述波形检测模块还可检测上一拦鱼节点的放电波形，通过放电波形，可以检测出上一节点放电是否出现故障，可以通过节点无线收发模块把故障信息发送给状态设置收集器，状态设置收集器通过触摸液晶屏显示出故障信息并通过报警模块发出声音报警。

本发明具有如下优点。

1、状态设置收集器与多个拦鱼节点间没有连成网络，状态设置收集器与各拦鱼节点间没有线路连接，减小了连线成本。由于没有连成网络，没有网络协议的传输，并使控制更简单。

2、从220V市电直接进入拦鱼节点，由拦鱼节点实现交流对储能电容充电，没有直流高压从状态设置收集器连到各拦鱼节点，减小了传输的连线和直流高压传输的干扰。

3、各节点之间通过传感器协同分时工作，完成各节点放电，依次进行，同时，节点可以检测前一节点是否正常，实现了异节点故障检测，本节点工作状态等信息在发送状态信息时向状态设置收集器发送，虽然没有连成网络，但也实现了统一监控，减小了巡视人员的工作量。

附图说明

图1为本发明的原理图。

图2为本发明的状态设置收集器结构示意图。

图3为本发明的拦鱼节点结构示意图。

图4为本发明的拦鱼控制模块结构示意图。

图5为本发明的波形检测模块结构示意图。

图中：1、状态设置收集器；2、拦鱼节点；3、前端探头；4、电极；5、控制器；6、无线收发模块；7、报警模块；8、触摸液晶屏；9、节点控制器；10、节点无线收发模块；11、节点号拔动开关；12、拦鱼控制模块；13、波形检测模块；14、保护模块；15、整流模块；16、开关模块；17、变压器；18、交流整流；19、储能电容；20、放电模块；21、检测模块；22、电压取样电路；23、电压放电电路；24、隔离放大电路；25、轨到轨放大电路；26、A/D转换电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种节点协同拦鱼装置，该装置包括多个拦鱼节点2和状态设置收集器1，所述状态设置收集器1通过无线收发模块6与各个拦鱼节点2连接，设置和收集各拦鱼节点的工作状态；所述拦鱼节点2连接放电电极4，在电极4上产生高压脉冲电压，从而在水中产生脉冲电场，刺激鱼类，防止鱼类逃脱。所述各个拦鱼节点2之间，通过波形检测模块的前端探头3相连，以协同工作，依次放电。

如图2所示，所述状态设置收集器1由控制器5，无线收发模块6，报警模块7，触摸液晶屏8组成。所述控制器5采用单片机微处理器，实现状态设置收集器1的控制，单片机采用STM32F407微控制器，最高主频为 168Mhz，1024KB FLASH ，192KB RAM，可以实现多路的A/D采集，A/D采样速率达2.4Msps。所述无线收发模块6采用CC1101芯片，CC1101是1GHz一下的UHF收发芯片，支持无线传感器网络技术，传输可靠，工作频段灵活。所述报警模块7由放大器模块、扬声器组成，控制器发出一定频率的高低电压信号，经放大器模块放大，驱动扬声器发出报警声音。所述触摸液晶屏8采用7寸5V工业级串口屏，各个拦鱼节点的工作状态显示在触摸液晶屏8上，同时通过触摸液晶屏8界面，可以设置每个节点的放电频率，充电电压等参数。设定的参数通过无线收发模块6发送到各个拦鱼节点2。

如图3所示，所述拦鱼节点2由节点控制器9，节点无线收发模块10，节点号拨号开关11，保护模块14，波形检测模块13，拦鱼控制模块12，电极4组成。所述节点控制器9采用单片机微处理器，实现节点控制器9的控制，单片机采用STM32F407微控制器。所述节点无线收发模块10采用CC1101芯片，实现与状态设置收集器1交换数据。所述保护模块14主要检测电极短路，节点温度，工作电压及电流，一旦超出正常值，则关断节点供电电压。所述节点号拨号开关11，用于确定节点号，根据节点号，状态设置收集器1能辩别节点。

如图4所示，所述拦鱼控制模块12由整流模块15，开关模块16，变压器17，交流整流18，储能电容19，放电模块20，检测模块21组成。所述整流模块15把220V的交流电压变成直流电压，由整流二极管和电容组成。所述开关模块16由开关隔离驱动模块和IGBT构成，将直流电压，直流变为交流，然后送到变压器17，变压器17具有升压作用，经变压器17升压后的交流，再经交流整流18变成直流，对储能电容19充电；检测模块21对储能电容19的电压进行检测，并把结果送给节点控制器9；当达到设定值时，节点控制器9可以控制开关模块16停止工作，储能电容19的充电结束；然后节点控制器9控制放电模块20，所述放电模块20打开，将储能电容19的电压，向电极4放电，则在水中形成脉冲电场。当放电过程中，检测模块21对对储能电容19的电压进行检测，达到设定电压，则停止放电。

如图5所示，所述波形检测模块13由前端探头3，电压取样电路22，电压放大电路23，隔离放大电路24，轨到轨放大电路25，A/D转换电路26组成。前端探头3，就是将导线固定距离放入水中，采集水中电压。所述电压取样电路22，为两电阻串联，从中间取电压，经电压放大电路23进行一级放大，再送到隔离放大电路24。隔离放大电路24采用AMC1200集成电路，它具有上下级电路完全隔离的作用。AMC1200的输出端接轨到轨放大电路25进行放大，轨到轨放大电路25采用AD8601，AD8601为精密CMOS单电源轨到轨输入/输出宽带运算放大器；经AD8601放大的采集电压送到A/D转换电路26，A/D转换电路26采用节点控制器9内部的A/D转换来完成。

本发明的工作过程如下。

第1步，系统第一次运行，打开状态设置收集器1，通过触摸液晶屏8，输入整个系统的拦鱼节点个数及各节点的通信节点号，输入放电频率，放电电压等参数，计算出各节点的放电时刻，然后依次把拦鱼节点进行安装。安装完成后接通220V市电，进入系统正式运行。

第2步，系统正式运行的通信初始化阶段，首先接通220V市电对各拦鱼节点2和状态设置收集器1通电，通电后，各拦鱼节点2先检测自身的工作状态，然后打开开关模块16对储能电容19进行充电，检测模块21检测充电电压到规定值，然后结束充电，等待与状态设置收集器1通信。状态设置收集器1先要延时几分钟，等待各节点自检和充电完成，然后依次问询各拦鱼节点2的开机工作状态，问询结束，如果所有开机工作状态正常，状态设置收集器1通过无线收发模块6向各节点广播系统的工作参数，然后向首节点发出正式工作命令。首节点收到正式工作命令，开始启动正式工作阶段。

第3步，系统正式运行的正式工作阶段，首节点收到正式工作命令，打开放电模块20，储能电容19对电极放电，放电到规定的电压，停止放电，并通过节点无线收发模块10向状态设置收集器1报告自身状态及放电结束，然后打开开关模块16对储能电容19进行充电，充电完成，等待下次放电。首节点放电时，第二节点的波形检测模块13可以检测到首节点放电完成及放电是否正常，检测到首节点放电结束后，第二拦鱼节点打开放电模块20，储能电容19对电极放电，放电到规定的电压，停止放电，并通过节点无线收发模块10向状态设置收集器1报告自身状态及前一节点放电状态。依次类推，第三节点开始放电，至到最后一个节点完成，状态设置收集器1收到最后一个节点完成后，再向首节点发出第二轮正式工作命令，这样整个系统就循环运行起来。

在系统运行过程时故障的检测：状态设置收集器1根据拦鱼节点数及工作参数（比如汛期或非汛期，放电频率的参数）计算出每个节点开始工作的时间，在通信初始化阶段完成后，通过广播向各拦鱼节点发送。各拦鱼节点可以知道自己的放电时间段，同时，每一轮工作后，也记录放电时间，从而每一个节点知道自己的放电时间段， 当到了放电时间段的终止时间，仍没有检测到前一拦鱼节点的放电时，一方面向状态设置收集器1报告，另一方面向也要放电出去，以便使后面的节点能依次正常工作。 状态设置收集器1收到下面节点检测到故障时，达到设定的次数，通过报警模块7报警，并在触摸液晶屏8显示，工作人员根据触摸液晶屏8显示的节点号，即可定位故障拦鱼节点，并处理。

第4步，停止系统运行的处理，先在状态设置收集器1 的触摸液晶屏8上点关闭系统，然后断开220V电源，即可关闭系统。下次再开机时，如需要改变参数，则从第一步重新运行，在第一步中更改工作参数，不需要，则从第二步开始运行。

Claims (6)

1.一种节点协同拦鱼装置，其特征在于：包括多个拦鱼节点和状态设置收集器；所述状态设置收集器由控制器，无线收发模块，报警模块，触摸液晶屏组成；所述无线收发模块，报警模块，触摸液晶屏与控制器相连；所述拦鱼节点由节点控制器，节点无线收发模块，保护模块，波形检测模块，节点号拨动开关，拦鱼控制模块，电极组成；所述节点无线收发模块，保护模块，波形检测模块，节点号拨动开关，拦鱼控制模块与节点控制器相连；所述电极与拦鱼控制模块相连；所述状态设置收集器通过无线收发模块与各个拦鱼节点连接，设置和收集各节点的工作状态；所述各个拦鱼节点之间，通过波形检测模块相连，以协同工作。

2.根据权利要求1所述的节点协同拦鱼装置，其特征在于：所述节点无线收发模块可以接收状态设置收集器的工作参数或命令，或把本节点的工作状态发送给状态设置收集器，状态设置收集器收到后，显示在触摸液晶屏上；如果工作状态异常，所述控制器驱动报警模块发出声音报警；所述保护模块可以检测电极短路，节点温度，工作电压及电流，一旦超出正常值，则关断节点供电电压，并通过节点无线收发模块向状态设置收集器报告异常工作状态；所述节点号拨动开关确定每个节点的编号，所述状态设置收集器通过节点编号识别拦鱼节点。

3.根据权利要求1所述的节点协同拦鱼装置，其特征在于：所述拦鱼控制模块由整流模块，开关模块，变压器，交流整流，储能电容，放电模块，检测模块组成；整流模块，开关模块，变压器，交流整流，储能电容，放电模块依次相连；所述开关模块，检测模块，放电模块与节点控制器相连；所述检测模块与储能电容相连；所述放电模块与多个电极相连；所述整流模块与220V交流市电相连；所述拦鱼控制模块实现对储能电容的充电，放电，从而在水下形成脉冲电场，实现拦鱼功能。

4.根据权利要求1所述的节点协同拦鱼装置，其特征在于：所述波形检测模块由前端探头，电压取样电路，电压放大电路，隔离放大电路，轨到轨放大电路，A/D转换电路组成；所述前端探头位于前一节点的电极上，所述前端探头，电压取样电路，电压放大电路，轨到轨放大电路，隔离放大电路，A/D转换电路依次相连，实现对水下电场的检测。

5.根据权利要求1或4所述的节点协同拦鱼装置，其特征在于：所述拦鱼节点的放电模块与多个电极相连，在每个拦鱼节点最后一个电极上安装固定有下一个拦鱼节点的波形检测模块的前端探头，所述波形检测模块检测水中的电场电压，即可知道上一拦鱼节点放电时刻，等上一节点放电完成，下一节点即可开始放电，依次类推，第三拦鱼节点可知道第二拦鱼节点放电时刻，等第二拦鱼节点放电完成，第三拦鱼节点开始放电，依次再类推这样就实现了整个拦鱼节点的依次放电协同工作。

6.根据权利要求1或4所述的节点协同拦鱼装置，其特征在于：所述波形检测模块还可检测上一拦鱼节点的放电波形，通过放电波形，可以检测出上一节点放电是否出现故障，可以通过节点无线收发模块把故障信息发送给状态设置收集器，状态设置收集器通过触摸液晶屏显示出故障信息并通过报警模块发出声音报警。

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