魚塘水質監(jiān)測及增氧機自動監(jiān)控系統(tǒng)介紹
廣東省廣州市白云區(qū)農林局 陳柱
珠江水產研究所 謝躍帆
廣州恒心水產科技有限公司 李恒頌/文圖
當前葉輪式增氧機已經普遍應用于高密度魚塘養(yǎng)殖，多依靠養(yǎng)殖戶的實踐經驗來人工控制增氧機的開啟以及增氧時間的長短。如果養(yǎng)殖戶不能準確判斷增氧的時機，魚塘管理者沒有及時開啟增氧機，夜間增氧機故障時沒有及時發(fā)現(xiàn)，及時開啟增氧機，就可能會出現(xiàn)水體溶氧不足，造成魚類死亡等狀況。
本文所述的魚塘增氧機物聯(lián)網(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)利用計算機物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可自動監(jiān)測魚塘中的溫度、pH值、溶氧量等魚塘水體的參數(shù)，自動監(jiān)控魚塘增氧機的運行情況。只要養(yǎng)殖戶或管理者能上網(wǎng)，就能隨時隨地了解和掌控魚塘養(yǎng)殖水體的狀況。該系統(tǒng)自2013年10月在中山食品水產進出口集團有限公司投入使用，運行正常。
一、物聯(lián)網(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡圖
本系統(tǒng)在中山食品水產進出口集團有限公司對6個魚塘的增氧機（每個魚塘4臺）實現(xiàn)了全自動監(jiān)控，見圖1。監(jiān)控系統(tǒng)管理層、遠程監(jiān)控網(wǎng)絡基于INTERNET網(wǎng)絡，監(jiān)控層網(wǎng)絡是RS485網(wǎng)絡，檢測魚塘水體參數(shù)的溫度、pH值和溶氧值的傳感器通過MODBUS RTU通訊協(xié)議，將檢測的參數(shù)傳送給PLC控制器。
PLC控制器監(jiān)測到的魚塘水體參數(shù)通過RS232接口傳送存儲到電腦監(jiān)控軟件中，電腦監(jiān)控軟件通過RS485網(wǎng)絡，MODBUS RTU通訊協(xié)議將監(jiān)測到的水體參數(shù)即時顯示在LED顯示器上。
二、水體參數(shù)監(jiān)測傳感器及自動清洗裝置
魚塘水體中魚類排泄物、殘餌、水體雜質、藻類、青苔等諸多因素會導致浸入式安裝在池塘內的傳感器探頭易被污染。若不及時清理，將會嚴重影響pH值、溶氧量監(jiān)控的精度，從而影響魚塘增氧機的合理開關。自動控制系統(tǒng)本身又無法獲知探頭的清潔狀況，故傳感器探頭需要定時清洗，否則將可能出現(xiàn)無法準確測定魚塘內溶氧量的情況。另一方面，人工清洗，往往不能引起足夠重視，常常被其他工作耽誤，而且人工取出清洗，易損壞傳感器。目前為此，應用于生產場所的pH值、溶氧量探測傳感器等很少能長期正常使用的。因此，使用能自動清洗，穩(wěn)定耐用的傳感器探頭是保證正確監(jiān)測魚塘水體參數(shù)和合理開關增氧機的前提。
圖2~5是魚塘pH值、溶解氧傳感器的自動清洗裝置的圖片。這項應用采用氣體清洗，選用合適壓頭的空壓機，通過氣管、專用的噴氣壓力調節(jié)閥（圖中的黑色部件）向傳感器噴氣，帶動傳感器附近的水體沖洗清潔傳感器探頭。我們經過反復試驗和現(xiàn)場測試，確定傳感器的清洗壓力是0.8bar，清洗時間是每8小時清洗1次，每次6分鐘。自2013年10月投入使用，實踐證明：自動清洗裝置保證了傳感器探頭干凈，傳感器測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，自動控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。
三、監(jiān)控功能介紹
1.數(shù)據(jù)監(jiān)控管理功能
物聯(lián)網(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控存儲魚塘的水體參數(shù)，用戶可通過局域網(wǎng)、INTERNET或無線網(wǎng)絡瀏覽，查詢使用檢測到的魚塘水體參數(shù)，監(jiān)控魚塘增氧機、傳感器自動清洗機的運行和故障情況。
可根據(jù)使用需求，隨時查閱存儲在電腦中的任意時間段的的魚塘水體參數(shù)。見圖6、7、8。
2.傳感器自動清洗機和增氧機的監(jiān)控功能
本自動監(jiān)控系統(tǒng)對清洗機和增氧機具有手動和自動兩種控制模式�？刂葡溥x擇開關轉到手動模式下，清洗機和增氧機僅由操作人員通過控制箱按鈕進行啟�？刂�；控制箱選擇開關轉到自動模式下，清洗機和增氧機的控制根據(jù)系統(tǒng)控制指令自動運行。
自動控制模式下，PLC控制器每天3次定時控制清洗機的運行，保證pH值、溶氧量傳感器的清潔，保證檢測數(shù)據(jù)準確。
自動控制模式下，PLC控制器對增氧機的控制包括定時控制和根據(jù)溶氧設定值自動控制兩種模式。定時控制模式下，增氧機根據(jù)用戶設定的時間表自動運行；根據(jù)溶氧設定值自動控制模式下，增氧機根據(jù)用戶設定的溶氧值自動運行，當溶氧值連續(xù)低于啟動設定值5分鐘時，自動啟動增氧機，當溶氧值連續(xù)高于關閉設定值5分鐘時，自動停止增氧機運行。
自動控制模式下，電腦屏幕動態(tài)圖像顯示增氧機和清洗機的運行狀態(tài)，可遠程監(jiān)控清洗機的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)。
pH值和溶氧值可根據(jù)用戶設定限值發(fā)出聲光報警。即pH值和溶氧值如果連續(xù)5分鐘低于用戶設定的下限值或高于上限值，系統(tǒng)將發(fā)出聲光報警，提醒用戶關注池塘水質情況。見圖9、10、11。
四、結論
（1）魚塘的pH值、溶解氧傳感器配置了合適的自動清洗系統(tǒng)，包括清洗機和自動控制裝置，這保證了傳感器探頭清潔，提高了測量的準確性。
（2）實現(xiàn)了魚塘的溫度、pH值和溶解氧的24小時監(jiān)控存儲，為保證生產安全，提高管理水平提供了依據(jù)。
（3）實現(xiàn)了魚塘增氧機的全自動控制，有利于節(jié)省資源，合理開增氧機，保證生產安全。
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