水产养殖增氧机设计

基于PIC16F873单片机的水产养殖增氧机设计
作者：MA Tao
作者单位：
刊名：
微计算机信息
英文刊名：MICROCOMPUTER INFORMATION
年，卷(期)：2008，24(20)
引用次数：0次
1.王有绪.浒杰.李拉成PIC系列单片机接口技术及应用系统设计 2000
2.李学海PIC单片机实用教程-提高篇 2000
3.丁锦滔PIC单片机与PC机的串行数据交换[期刊论文]-电讯技术 2004(2)
4.李君凯步进电机控制系统[期刊论文]-自动化与仪器仪表 2003(1)
5.孙荣基于PIC16F73/PIC16F873单片机的步进电机驱动器[期刊论文]-机电工程 2003(6)
6.王羲.董燕飞步进电机转台的控制[期刊论文]-微计算机信息 2005(2)
1.学位论文程尧ZY1-0.75型自动控制射流式增氧机的研制2006
传统的鱼塘增氧机多采用水面扑打方式为鱼塘增氧，增氧不均匀，耗电大，只能对鱼塘的浅水层增氧，而且对增氧机控制都是人工凭经验手动操作，渔民工作时间长、劳动强度大、生产成本高。

随着农村产业结构的调整，研制一种具有自动控制功能、功耗低且能深层增氧的射流式增氧机是实行高密度、集约化水产养殖必不可少的基本装备。

本课题通过对射流式增氧原理分析和比较，确定了螺旋桨射流式增氧机的总体布局，以及电机结构、电机功率、螺旋桨、扩散器等主要参数。

该螺旋桨射流式增氧机主要由专用潜水电机、螺旋桨、扩散器、吸气室、浮筒、吸气管等组成。

由于螺旋桨旋转时产生负压作用，空气从水面上通过进气管进入吸气室，然后高速旋转的螺旋桨产生的强大动力将氧气推送至整个池塘，从而达到增氧的目的。

本课题研制了以MCS-51微机为核心的增氧机自动控制系统，其中包括：水中溶氧量和温度的采集处理、键盘与LCD的显示、增氧泵的驱动和监控、声光报警系统等装置。

该自动控制系统能连续测量水中的溶氧量，并根据用户对测量阈值的设定自动开启或关闭增氧机，在测控过程中进行温度补偿和数据处理，有效提高了监控精度。

本射流式增氧机具有以下特点：
①从水面直接将空气吸入池塘，由于负压作用，空气与水高密度混合成雾状气泡。

②根据水中溶氧量大小，自动控制增氧机的开启，能有效地降低能耗和提高生产率。

③可随意调节增氧水层深度，送水角度及水流方向，使整个池塘溶氧均匀。

④能用于冰下增氧。

螺旋桨射流式增氧机设计制造后，经过测试，该机增氧能力为0.46kg/h，动力效率为0.46kg/kw.h，结果表明性能指标符合设计要求。

2.期刊论文韩世成.蒋树义.曹广斌增氧机定时增氧及自动保护系统-水产学杂志2004,17(1)
结合养殖池塘生物增氧的实际要求,我们研制出一种池塘增氧机自动控制系统,可根据用户的实际需要任意设定增氧时间与自动重复启动间隔时间,在断相、过载的情况下能自动切断电源,对增氧机电机起到保护作用.
3.期刊论文刘华.周汉林ZY-0.75射流式增氧机自动控制系统-现代农业装备2007(4)
射流式增氧机自动控制系统包括:溶氧量和温度的采集处理、键盘与LCD的显示、增氧泵的驱动和监控、声光报警系统等装置.该系统能连续测量水中的溶氧量,并根据用户对测量阈值的设定自动开启或关闭增氧机,在测控过程中进行温度补偿和数据处理,有效地提高了监控精度.
4.学位论文刘华自动控制射流式增氧机的研制2004
该课题通过对射流式增氧原理分析和比较,确定了螺旋桨射流式增氧机的总体布局,以及电机结构、电机功率、螺旋桨、扩散器等主要参数.该螺旋桨射流式增氧机主要由专用潜水电机、螺旋桨、扩散器、吸气室、浮筒、吸气管等组成.由于螺旋桨旋转时产生负压作用,空气从水面上通过进气管进入吸气室,然后高速旋转的螺旋桨产生的强大动力将氧气推送至整个池塘,从而达到增氧的目的.研制了以MCS-51微机为核心的增氧机自动控制系统,其中包括:水中溶氧量和温度的采集处理、键盘与LCD的显示、增氧泵的驱动和监控、声光报警系统等装置.该自动控制系统能连续测量水中的溶氧量,并根据用户对测量阈值的设定自动开启或关闭增氧机,在测控过程中进行温度补偿和数据处理,有效提高了监控精度.
5.期刊论文杨友平.翁惠辉.邹友志.YANG You-ping.WENG Hui-hui.ZOU You-zhi基于无线发射接收组件的鱼塘增氧机自动控制系统-农机化研究2007(2)
通过分析和研究国内外鱼塘增氧机自动控制的实现方法,设计了鱼塘增氧机自动控制系统.该系统以无线发射接收组件为核心,根据对鱼塘溶氧含量、噪声和温度的检测决定增氧机的启停.介绍了发射电路和接收电路的工作原理图,对工作原理进行了说明,并且详细论述了各种参数的检测方法;为了保证控制的效果以及系统工作的稳定性、可靠性,提出了电路的安装方法.
6.学位论文戚祺君工厂化养殖监控系统的设计2008
工厂化水产养殖是一种集现代工程技术、水处理技术和生物技术为一体的高技术养殖方式，其主要特点是养殖密度高、排放污染少、节约资源，是未来水产养殖的发展方向。

实现工厂化养殖关键是建立水体循环处理系统，包括去除水体中的固体物、悬浮物、有害溶解物和气体，水体的消毒灭菌
，以及控制水质参数，达到水体循环使用的目的。

工厂化水产养殖水体参数自动监控系统的重要作用就是有效控制温度、pH、氨氮、COD、BOD、DO等水质参数，使水体环境满足高密度水产养殖的要求。

养殖水体温度会影响鱼类的进食等基本生命活动，并会影响水体溶解氧的浓度；水体溶解氧不仅是鱼类正常生长的基本需求，同样也是水体中其他微生物赖以生存的基本条件。

因此实现工厂化水产养殖水体参数在线自动监控系统，具有一定的应用价值。

针对工厂化养殖工艺，论文以工厂化养殖系统为研究对象，以工厂化养殖水体温度与溶解氧为控制参数，建立了水体循环处理系统和工厂化养殖监
动增氧系统。

通过对水体温度的建模，根据水体温度变化的滞后性特点，采用了前馈PID控制作为温度自动控制的算法，PLC控制阀门开关时间以及阀门开度，从而控制向养殖水体中添加冷热水的量以及速率，达到控制温度的目的；通过对工厂化水产养殖过程的溶解氧消耗因素的分析，确定了鱼类消化呼吸和鱼类排泄物的生物转化为主要耗氧因子，并根据鱼类耗氧公式和氨氮转化反应方程，提出增氧系统的计算方法，初步研究了增氧机的变频调速控制，达到了提高效率，降低成本的目的。

通过PLC控制阀门以及变频器，完成对水体温度的调节以及溶解氧的调节。

本论文采用触摸屏与WINCC软件设计了多参数监控画面，可以实时监控系统各设备的运行状况以及水体参数，并可将数据记录，用图表显示，提供数据历史查询，而且与PLC完成了通讯，可通过监控画面直接控制系统设备运行：采用汉字显示屏作为实时显示装置，实时显示系统各个设备的运行状况以及养殖水体的各参数，并完成了PLC与汉字显示屏之间的通讯。

实验研究的结果表明，课题建立的自动监控系统，将现场设备情况、控制参数、水体参数整合在一起，实时显示出来，有利于工作人员对养殖过程的了解和管理；对温度进行的自动控制设计，方法简单，控制可靠；提出的溶解氧补给设计方法和建立的自动控制系统，对溶解氧实现了有效补给和控制，减少了增氧机运行时间，降低了能源消耗。

本系统运行稳定，成本低廉，完全适合工厂化水产养殖，有较高的实用价值。

7.期刊论文孙道宗.王卫星.许利霞.俞龙.SUN Dao-zong.WANG Wei-xing.XU Li-xia.YU Long鱼塘含氧量自动监控
系统-农机化研究2005(4)
为了提高水产养殖技术的自动化水平以及鱼类产品饲养的数量和质量,研制了水产增氧机自动控制系统.该系统由AT89C51单片机、含氧量传感器等组成,可实时监测水塘含氧量、检测增氧机工作状态,能实现自动开机、关机以及超限声光报警等功能.
8.会议论文方体寅红外光学在现代渔业增氧技术方面的典型应用1987
9.学位论文朱明瑞工厂化水产养殖水体参数在线自动监控系统研究2007
本课题来源于科技部社会公益研究专项基金。

工厂化水产养殖是一种集现代工程技术、水处理技术和生物技术为一体的高技术养殖方式，其主要特点是养殖密度高、排放污染少、节约资源，代表了未来水产养殖的发展方向。

实现工厂化养殖关键是建立水体循环处理系统，包括去除水体中的固体物、悬浮物、有害溶解物和气体，水体的消毒灭菌，以及控制水质参数，达到水体循环使用的目的。

工厂化水产养殖水体参数在线自动监控系统的重要作用就是有效控制温度、pH、氨氮、COD、CBD、DO等水质参数，使水体环境满足高密度水产养殖的要求。

因此开展工厂化水产养殖水体参数在线自动监控系统研究具有重要的现实意义。

pH值和溶解氧(DO)都是养殖水体的重要参数。

养殖水体中的pH值受到多方因素的制约：淡水鱼类养殖要求pH值的范围应该控制在6.8～8.5之间；微生物转化水体中的氨氮要求pH≥7；较低的pH值可有效地降低水体中有毒非离子氨的含量。

因为养殖鱼类的呼吸消化和微生物处理氨氮都是产酸耗碱的过程，使得pH值在养殖过程中处于不断下降的状态，所以在封闭循环养殖系统中，正确设计pH值监测和控制方法，使pH值同时满足上述三个方面的要求是非常重要的。

DO是鱼类赖以生存的重要物质，由于工厂化水产养殖密度高，需要对养殖水体进行增氧才能保证鱼类生理活动和微生物呼吸需要，工厂化水产养殖要求水体DO保持在水体饱和溶解氧60％以上或是5mg/L以上。

因此，对水体的DO进行监测和控制是也非常必要的。

国内在工厂化水产养殖水体参数自动监控系统的研究中，对pH值控制问题重视不够，尚无pH自动监控系统；在对水体增氧的设计中，还没有增加溶解氧的系统设计方法，难于实现溶解氧的有效控制。

本课题的研究目的是开发一种水产养殖水质参数在线自动监控系统，对温度、DO、pH进行在线监测，并对pH、DO进行自动控制，使水体的pH值在7～7.5范围内，DO保持在5mg/L以上，并将水体参数和控制参数在上位机中实时显示出来。

本课题最主要的创新性在于工厂化水产养殖中pH值自动控制的研究。

通过对典型的中和过程中pH变化规律和工厂化水产养殖中pH变化过程的分析
，在参考工业和环保领域pH自动控制工程实践的基础上，提出在工厂化水产养殖中pH变化过程可以看成是线性，从而确定了自动控制解决方案：PLC以占空比控制方式电磁阀，采用常规PID控制算法计算电磁阀开关时间，从而控制向养殖水体中添加NaOH和NaHCO<,3>的量，达到控制pH的目的。

同时探讨了NaOH和NaHCO<,3>的浓度对本系统的影响。

在水体增氧和溶解氧控制方面，通过对工厂化水产养殖过程的溶解氧消耗因素的分析，确定了鱼类消化呼吸和鱼类排泄物的生物转化为主要耗氧因子，并根据鱼类耗氧公式和氨氮转化反应方程，提出增氧系统的计算方法，在此基础上设计了溶解氧控制系统，达到了提高效率，降低成本的目的。

在自动监控工程设计方面，以西门子公司的S7-200系列PLC为核心组建适合工厂化水产养殖的自动监控系统。

下位机使用西门子PLC自带的软件进行编程，上位机中用北京亚控公司组态王6.5软件设计一个监控工程，用图表等方式显示下位机送来的数据，并具有设置下位机的控制参数，记录、打印数据等功能。

实验研究的结果表明，课题建立的自动监控系统，将现场设备情况、控制参数、水体参数整合在一起，实时显示出来，有利于工作人员对养殖过程的了解和管理；对pH值进行的自动控制设计，方法简单，控制可靠，具有一定的创新性；提出的溶解氧补给设计方法和建立的自动控制系统，对溶解氧实现了有效补给和控制，减少了增氧机运行时间，降低了能源消耗。

本系统运行稳定，成本低廉，完全适合工厂化水产养殖，有较高的实用价值。

本文链接：/Periodical_wjsjxx200820064.aspx
下载时间：2010年5月10日。