紫菜育苗環(huán)境參數(shù)智能化控制設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

韓服善　楊進(jìn)?徐豪

[摘 要] 本文對(duì)紫菜育苗環(huán)境參數(shù)智能化控制進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，針對(duì)數(shù)據(jù)采集部分、控制器主體設(shè)計(jì)和元器件選型進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，針對(duì)控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)并組裝和試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，具有實(shí)用推廣價(jià)值。

[關(guān)鍵詞] 紫菜育苗;環(huán)境參數(shù);硬件設(shè)計(jì);軟件設(shè)計(jì)

[中圖分類(lèi)號(hào)] S968.431;S951.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)]1674-7909（2020）06--2

我國(guó)是世界上最大的紫菜生產(chǎn)國(guó)，而江蘇省紫菜產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的50%，目前江蘇省紫菜加工已全面實(shí)現(xiàn)機(jī)械化全自動(dòng)生產(chǎn)。江蘇省紫菜產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)30年的發(fā)展，現(xiàn)已形成了養(yǎng)殖面積2.55萬(wàn)hm2、加工機(jī)組518套、標(biāo)準(zhǔn)制品產(chǎn)量達(dá)55.49億張、銷(xiāo)售總額達(dá)16.5億元的新興產(chǎn)業(yè)，紫菜產(chǎn)業(yè)已成為江蘇省海洋漁業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。沒(méi)有優(yōu)良苗種，紫菜養(yǎng)殖無(wú)從談起。就紫菜育苗而言，光線(xiàn)、溫度、海水的pH值對(duì)絲狀體的培育生長(zhǎng)影響極大，目前完全依靠人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制，難以達(dá)到精準(zhǔn)化。本設(shè)計(jì)以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，借助傳感器對(duì)整個(gè)室內(nèi)養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行智能化精準(zhǔn)控制。采用溫度傳感器控制室內(nèi)和水的溫度，采用光照強(qiáng)度測(cè)量?jī)x測(cè)量室內(nèi)光線(xiàn)，將測(cè)量數(shù)值傳給中控系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)啟關(guān)閉窗戶(hù)、黑色塑料薄膜覆蓋等[1]。

1 參數(shù)智能化控制總體方案

紫菜工廠(chǎng)化育苗過(guò)程中生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)主要有光線(xiàn)、溫濕度、海水的pH值和水肥等，本方案以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，借助傳感器對(duì)整個(gè)室內(nèi)育苗環(huán)境進(jìn)行智能化精準(zhǔn)控制，控制總體方案如圖1所示[2]。

2 參數(shù)智能化控制硬件設(shè)計(jì)

制作自控系統(tǒng)需要詳細(xì)了解現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備參數(shù)及運(yùn)行方式。結(jié)合相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)，我們做自控系統(tǒng)的配電柜時(shí)選擇適合設(shè)備的供電配件。

2.1 參數(shù)智能化控制系統(tǒng)的總體要求

觸摸屏采集控制器，直接顯示傳感器采集數(shù)據(jù);育苗室數(shù)據(jù)采集包括空氣溫度、空氣濕度、光照度、濕度等多路傳感器數(shù)據(jù);控制項(xiàng)目包括卷簾、風(fēng)機(jī)、卷膜、天窗、外遮陽(yáng)、內(nèi)遮陽(yáng)、水簾、補(bǔ)光、電機(jī)和水泵等;自動(dòng)/手動(dòng)控制包括〖手*停*自〗，即手動(dòng)（本地手動(dòng)人工控制模式）、停止（非使用期間或防止意外均可選停止檔位）、自動(dòng)（使用遠(yuǎn)程手動(dòng)或全自動(dòng)控制）。

2.2 采集參數(shù)需配用傳感器數(shù)量

采集參數(shù)需配用傳感器數(shù)量如表1所示。

2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成及參數(shù)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成及參數(shù)如表2所示。

3 參數(shù)智能化控制軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)控制系統(tǒng)環(huán)境參數(shù)要求，設(shè)計(jì)程序流程如圖2所示。根據(jù)傳感器采集參數(shù)經(jīng)采集器處理和育苗期不同時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)比較，由控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)[3]。

控制系統(tǒng)的具體運(yùn)行過(guò)程如下。用戶(hù)可根據(jù)需求調(diào)節(jié)室內(nèi)各參數(shù)設(shè)定值，設(shè)定完成后，按下啟動(dòng)按鈕，控制器首先將溫度傳感器采集到的溫度值與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果比較結(jié)果高于設(shè)定值，則控制打開(kāi)通風(fēng)窗風(fēng)機(jī)、濕簾進(jìn)行降溫;比較結(jié)果低于設(shè)定值，則打開(kāi)供熱設(shè)備。如果溫度正常，則進(jìn)入到空氣濕度模塊控制器，將檢測(cè)值與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果空氣溫度高于設(shè)定值，則打開(kāi)通風(fēng)窗和風(fēng)機(jī)除濕;如果測(cè)量值低于設(shè)定值，則打開(kāi)噴淋電磁閥，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行加濕。如果濕度正常，則進(jìn)入光照強(qiáng)度模塊控制器，將測(cè)量的光照強(qiáng)度值與設(shè)定的光照強(qiáng)度進(jìn)行比較，如果測(cè)量值高于設(shè)定值，則關(guān)閉補(bǔ)光設(shè)備，同時(shí)拉上遮陽(yáng)簾;如果測(cè)量值低于設(shè)定值，那么則打開(kāi)補(bǔ)光設(shè)備，同時(shí)打開(kāi)遮陽(yáng)簾。如果光照強(qiáng)度正常，則進(jìn)入pH值檢測(cè)模塊，控制器將測(cè)量的pH值與設(shè)定的pH值進(jìn)行比較，如果測(cè)量值高于設(shè)定值，則打開(kāi)補(bǔ)水電磁閥;如果測(cè)量值低于設(shè)定值，則打開(kāi)補(bǔ)堿性物質(zhì)電磁閥。在系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，如果任何部件出現(xiàn)問(wèn)題，則進(jìn)行聲光報(bào)警。

4 結(jié)語(yǔ)

智能化控制基于物聯(lián)網(wǎng)端控制設(shè)置，通過(guò)電腦、手機(jī)可以設(shè)置短信報(bào)警功能;可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程“啟用智能自動(dòng)控制”，當(dāng)選擇之后，可以通過(guò)設(shè)置環(huán)境參數(shù)，自動(dòng)控制設(shè)備開(kāi)啟關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化功能，其中可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的設(shè)備有卷簾、風(fēng)機(jī)、卷膜、天窗、外遮陽(yáng)、內(nèi)遮陽(yáng)、水簾、電機(jī)和水泵等。該智能控制系統(tǒng)經(jīng)安裝調(diào)試，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，獲得較滿(mǎn)意效果。

參考文獻(xiàn)

[1]何川.基于PLC的智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)[D].成都：電子科技大學(xué)，2013.

[2]孫利民，李建中，陳渝.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[3]吳金洪，丁飛，陳應(yīng)春，等.現(xiàn)代溫室無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2007（3）：405-406.