本發(fā)明涉及一種溶解氧技術(shù)，尤其是涉及一種養(yǎng)殖環(huán)境溶解氧監(jiān)控設(shè)備及程序。

背景技術(shù)：

在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，需要隨時(shí)了解養(yǎng)殖環(huán)境中的參數(shù)，這其中最重要的是溶解氧。溶解氧在很大程度上決定了養(yǎng)殖品種生長(zhǎng)的好壞。目前存在溶解氧的監(jiān)控系統(tǒng)，但溶解氧的監(jiān)控都是根據(jù)實(shí)際采集到的溶解氧進(jìn)行判斷，不能做到提前預(yù)測(cè)，導(dǎo)致設(shè)備的控制命令永遠(yuǎn)滯后于實(shí)際的環(huán)境參數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種養(yǎng)殖環(huán)境溶解氧監(jiān)控設(shè)備及程序。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種養(yǎng)殖環(huán)境溶解氧監(jiān)控設(shè)備，包括：

傳感器組，用于采集養(yǎng)殖環(huán)境中的當(dāng)前溶解氧濃度、溫度、光照強(qiáng)度、ph值、氨氮濃度、鹽度和氧化還原電位；

增氧機(jī)，用于為養(yǎng)殖環(huán)境供氧；

處理器，分別與傳感器組和增氧機(jī)連接；

還包括：

程序，由所述處理器運(yùn)行，并在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行如下步驟處理：

步驟s1：根據(jù)當(dāng)前溶解氧濃度、溫度、光照強(qiáng)度、ph值、氨氮濃度、鹽度、氧化還原電位和增氧機(jī)的啟停狀態(tài)計(jì)算指定時(shí)間后溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值，

步驟s2：判斷溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值是否偏離設(shè)定范圍，并在溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值偏離設(shè)定范圍時(shí)通過控制增氧機(jī)啟停調(diào)節(jié)養(yǎng)殖環(huán)境中的溶解氧濃度。

所述傳感器組包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、光照傳感器、ph傳感器、氨氮傳感器、鹽度傳感器和orp傳感器。

所述步驟s1中溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值具體為：

其中：do為溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值，tem為溫度，α為溫度的權(quán)重，ph為ph值，ω為ph值的權(quán)重，nh3為氨氮濃度，λ為氨氮濃度的權(quán)重，orp為氧化還原電位，θ為氧化還原電位的權(quán)重，beam為光照強(qiáng)度，β為光照強(qiáng)度的權(quán)重，salinity為鹽度，為鹽度的權(quán)重，ro為當(dāng)前溶解氧濃度，k為增氧機(jī)啟停狀態(tài)。

所述步驟s2具體包括步驟：

s21：判斷溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值是否偏離設(shè)定范圍，并在溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值偏離設(shè)定范圍時(shí)執(zhí)行步驟s22；

s22：判斷溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值是否超出設(shè)定范圍的上限，若為否，則執(zhí)行步驟s23，若為是，則執(zhí)行步驟s24；

s23：開啟增氧機(jī)；

s24：關(guān)閉增氧機(jī)。

所述步驟s23具體為：若當(dāng)前增氧機(jī)是否為開啟狀態(tài)，則開啟增氧機(jī)，反之，則發(fā)送報(bào)警信號(hào)，

所述步驟s24具體為：若當(dāng)前增氧機(jī)是否為關(guān)閉狀態(tài)，則關(guān)閉增氧機(jī)，反之，則發(fā)送報(bào)警信號(hào)。

所述監(jiān)控設(shè)備還包括內(nèi)置有短信報(bào)警模塊的上位機(jī)，所述上位機(jī)在收到報(bào)警信號(hào)后通過所述短信報(bào)警模塊發(fā)送報(bào)警用短信。

一種程序，在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行如下步驟處理：

步驟s1：根據(jù)當(dāng)前溶解氧濃度、溫度、光照強(qiáng)度、ph值、氨氮濃度、鹽度和氧化還原電位計(jì)算指定時(shí)間后溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值，

步驟s2：判斷溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值是否偏離設(shè)定范圍，并在溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值偏離設(shè)定范圍時(shí)通過控制增氧機(jī)啟停調(diào)節(jié)養(yǎng)殖環(huán)境中的溶解氧濃度。

所述步驟s1中溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值具體為：

其中：do為溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值，tem為溫度，α為溫度的權(quán)重，ph為ph值，ω為ph值的權(quán)重，nh3為氨氮濃度，λ為氨氮濃度的權(quán)重，orp為氧化還原電位，θ為氧化還原電位的權(quán)重，beam為光照強(qiáng)度，β為光照強(qiáng)度的權(quán)重，salinity為鹽度，為鹽度的權(quán)重，ro為當(dāng)前溶解氧濃度，k為增氧機(jī)啟停狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)通過各環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)溶解氧的趨勢(shì)，并在預(yù)測(cè)值偏離正常范圍時(shí)，提前讓增氧機(jī)動(dòng)作，避免反復(fù)調(diào)節(jié)帶來的溶解氧起伏范圍大，增加溶解氧調(diào)節(jié)的平滑程度。

2)溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值基于溫度、ph值、氨氮濃度、氧化還原電位、光照強(qiáng)度，、權(quán)重、鹽度及其權(quán)重得到，可以提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明程序的流程示意圖；

其中：1、傳感器組，2、增氧機(jī)，3、處理器，4、程序。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

一種養(yǎng)殖環(huán)境溶解氧監(jiān)控設(shè)備，如圖1所示，包括：

傳感器組1，用于采集養(yǎng)殖環(huán)境中的當(dāng)前溶解氧濃度、溫度、光照強(qiáng)度、ph值、氨氮濃度、鹽度和氧化還原電位，傳感器組1包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、光照傳感器、ph傳感器、氨氮傳感器、鹽度傳感器和orp傳感器。；

增氧機(jī)2，用于為養(yǎng)殖環(huán)境供氧；

處理器3，分別與傳感器組1和增氧機(jī)2連接；

還包括：

程序4，由處理器3運(yùn)行，并在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行如下步驟處理：

步驟s1：根據(jù)當(dāng)前溶解氧濃度、溫度、光照強(qiáng)度、ph值、氨氮濃度、鹽度、氧化還原電位和增氧機(jī)2的啟停狀態(tài)計(jì)算指定時(shí)間后溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值，其中溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值具體為：

其中：do為溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值，tem為溫度，α為溫度的權(quán)重，ph為ph值，ω為ph值的權(quán)重，nh3為氨氮濃度，λ為氨氮濃度的權(quán)重，orp為氧化還原電位，θ為氧化還原電位的權(quán)重，beam為光照強(qiáng)度，β為光照強(qiáng)度的權(quán)重，salinity為鹽度，為鹽度的權(quán)重，ro為當(dāng)前溶解氧濃度，k為增氧機(jī)2啟停狀態(tài)。

步驟s2：判斷溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值是否偏離設(shè)定范圍，并在溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值偏離設(shè)定范圍時(shí)通過控制增氧機(jī)2啟停調(diào)節(jié)養(yǎng)殖環(huán)境中的溶解氧濃度，具體包括步驟：

s21：判斷溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值是否偏離設(shè)定范圍，并在溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值偏離設(shè)定范圍時(shí)執(zhí)行步驟s22；

s22：判斷溶解氧濃度的預(yù)測(cè)值是否超出設(shè)定范圍的上限，若為否，則執(zhí)行步驟s23，若為是，則執(zhí)行步驟s24；

s23：開啟增氧機(jī)2；

s24：關(guān)閉增氧機(jī)2。

步驟s23具體為：若當(dāng)前增氧機(jī)2是否為開啟狀態(tài)，則開啟增氧機(jī)2，反之，則發(fā)送報(bào)警信號(hào)，

步驟s24具體為：若當(dāng)前增氧機(jī)2是否為關(guān)閉狀態(tài)，則關(guān)閉增氧機(jī)2，反之，則發(fā)送報(bào)警信號(hào)。

監(jiān)控設(shè)備還包括內(nèi)置有短信報(bào)警模塊的上位機(jī)，上位機(jī)在收到報(bào)警信號(hào)后通過短信報(bào)警模塊發(fā)送報(bào)警用短信。

程序4采用labview程序和上位機(jī)程序兩部分，labview程序主要是負(fù)責(zé)水質(zhì)參數(shù)的采集，處理，上傳，發(fā)送控制命令到增氧機(jī)2設(shè)備，進(jìn)行增氧機(jī)2控制。當(dāng)采集的數(shù)據(jù)傳入上位機(jī)，調(diào)用專家系統(tǒng)預(yù)測(cè)溶解氧值。

專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主要負(fù)責(zé)，將預(yù)測(cè)的溶解氧值(do)和系統(tǒng)中該養(yǎng)殖時(shí)段應(yīng)該的溶解氧值區(qū)間進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)do高于預(yù)設(shè)區(qū)間的上限時(shí)，說明養(yǎng)殖水域溶解氧過高，如果此時(shí)增氧機(jī)2處于打開狀態(tài)，需要關(guān)閉增氧機(jī)2。相反則反之。

在labview端，采集來的值是通過轉(zhuǎn)換后傳遞出去，比如溫度值用電壓信號(hào)表示，電壓信號(hào)經(jīng)過變送器放大后傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)傳遞到上位機(jī)，上位機(jī)的溫度采集程序4將此數(shù)字信號(hào)接收并交給數(shù)據(jù)處理程序4并將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

程序4提供預(yù)警處理功能，當(dāng)上位機(jī)中預(yù)測(cè)的水質(zhì)參數(shù)值和實(shí)際采集的值差別很大，超過了閾值時(shí)，將提供報(bào)警處理。比如當(dāng)溶解氧值異常時(shí)，將溶解氧值的輸出作為增氧機(jī)2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入，當(dāng)溶解氧值高時(shí)，降低增氧機(jī)2轉(zhuǎn)速，以此降低溶解氧值。相反則反之。

本實(shí)施例中，上位機(jī)內(nèi)設(shè)置有短信報(bào)警子模塊，報(bào)警信號(hào)為短信報(bào)警信息，完成實(shí)時(shí)報(bào)警短信發(fā)送功能。本短信報(bào)警子模塊采用比如sim300gsm。

本發(fā)明在使用的時(shí)候，最開始根據(jù)養(yǎng)殖的品種，養(yǎng)殖周期選擇對(duì)應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)預(yù)測(cè)算法，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，當(dāng)上位機(jī)發(fā)送來采集命令中，觸發(fā)各個(gè)傳感器采集參數(shù)，數(shù)據(jù)處理后，通過串口傳遞到上位機(jī)中。采集來的數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，發(fā)送異常數(shù)據(jù)的報(bào)警，觸發(fā)報(bào)警模塊。控制模塊發(fā)送控制命令，及時(shí)調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

本申請(qǐng)中還包括看門狗電路，看門狗電路與處理器3相連接，用以維持該系統(tǒng)的連續(xù)工作。