一種混合式機(jī)械增氧的智能控制方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種混合式機(jī)械增氧的智能控制方法，該方法采用混合式機(jī)械增氧的智能控制，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖中的溶解氧進(jìn)行控制。一方面在白天以耕水機(jī)工作為主，以極低的能耗將底層水縱向提升,充分發(fā)揮藻類的光合作用、風(fēng)能和空氣的曝氣作用，增加了水體溶解氧含量并大幅改善了水質(zhì)；另一方面晚上則通過(guò)PLC定時(shí)關(guān)啟耕水機(jī)，改變了當(dāng)前用戶普遍24小時(shí)開(kāi)機(jī)的狀況，延長(zhǎng)了耕水機(jī)使用壽命。在陰雨天和晚上水體缺氧時(shí)，采用遲滯PI-PID變頻控制增氧效率高的底層微孔曝氣增氧機(jī)增氧，節(jié)約了能源，也延長(zhǎng)了增氧電機(jī)的使用壽命，克服了耕水機(jī)不能應(yīng)急增氧的缺點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及混合式機(jī)械增氧的智能控制方法，特別涉及對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖中底部平整養(yǎng)殖池的增氧控制。
技術(shù)介紹
我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)增氧普遍采用七十年代誕生于我國(guó)的葉輪式增氧技術(shù)，葉輪增氧機(jī)對(duì)提高我國(guó)水產(chǎn)品產(chǎn)量起到了重要作用，當(dāng)前，在一些底部不規(guī)則的養(yǎng)殖池(主要是一些天然的養(yǎng)殖池)它的作用仍然不可替代。近年來(lái)隨著對(duì)水產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量需求的不斷增力口，水產(chǎn)養(yǎng)殖由以前的散養(yǎng)為主的模式發(fā)展為集中養(yǎng)殖和工業(yè)化養(yǎng)殖，許多天然養(yǎng)殖池經(jīng)過(guò)修正，同時(shí)人工挖掘了一些養(yǎng)殖池，這些養(yǎng)殖池底部平整。在沿海一些發(fā)達(dá)省份，適用于底部平整養(yǎng)殖池的增氧高效的微孔曝氣增氧機(jī)得到了養(yǎng)殖戶青睞和政府的鼓勵(lì)與補(bǔ)助。 但這些增氧機(jī)普遍采用人工手動(dòng)控制，如增氧不及時(shí)容易引起魚蝦缺氧死亡，增氧電機(jī)一般為工頻工作。耕水機(jī)為近年從日本引進(jìn)技術(shù)，在晴朗的白天增氧效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它增氧機(jī)械，而且能夠改善水質(zhì)，但在陰雨天，尤其是黑夜起不到緊急增氧的效果，不能單獨(dú)使用。而我國(guó)當(dāng)前水產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化程度很低，許多都是人工憑經(jīng)驗(yàn)控制，因此耕水機(jī)普及程度不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中增氧方法中存在的問(wèn)題，提供一種混合式機(jī)械增氧的智能控制方法，充分發(fā)揮現(xiàn)有水產(chǎn)養(yǎng)殖機(jī)械增氧設(shè)備耕水機(jī)白天工作效率高的特點(diǎn)和底層微孔曝氣增氧機(jī)應(yīng)急增氧效率高的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)PLC把二者混合增氧并進(jìn)行智能控制，達(dá)到節(jié)能、節(jié)省人力成本和延長(zhǎng)增氧電機(jī)使用壽命的目的。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是 一種混合式機(jī)械增氧的智能控制方法，該混合式機(jī)械為耕水機(jī)和底層微孔曝氣增氧機(jī)相結(jié)合的混合式機(jī)械，所述控制方法的步驟為 Ca)白天水體富氧時(shí)，以耕水機(jī)工作為主，微孔曝氣增氧機(jī)不工作或輔助工作； (b)由(a)所述富氧環(huán)境變?yōu)殛幱晏旎蛞雇硭w缺氧環(huán)境時(shí)，通過(guò)PLC定時(shí)關(guān)閉耕水機(jī)； (c)陰雨天或夜晚水體缺氧時(shí)，通過(guò)PLC采用遲滯PI-PID控制器，變頻控制增氧效率高的底層微孔曝氣增氧機(jī)增氧；(d)由(b)、(c)所述缺氧環(huán)境變?yōu)?a)所述富氧環(huán)境時(shí)，通過(guò)PLC定時(shí)開(kāi)啟耕水機(jī)。所述PLC的內(nèi)部定時(shí)器設(shè)置工作時(shí)間為3:00 19:00,21:00 24:00。所述遲滯PI-PID控制器變頻控制過(guò)程中，PLC根據(jù)每一個(gè)采樣周期測(cè)量得到的溶解氧含量值的變化，采用PI-PID控制當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的溶解氧含量值與設(shè)定的要求的目標(biāo)值之差的絕對(duì)值較大時(shí)，采用一組能迅速減小誤差的PI控制參數(shù)；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的溶解氧含量值與設(shè)定的要求的目標(biāo)值之差的絕對(duì)值較小時(shí)，為保持控制系統(tǒng)穩(wěn)定采用另一組PID控制參數(shù)。所述采樣周期取為10s。所述控制方法的遲滯PI-PID參數(shù)為當(dāng)溶解氧含量誤差由大減小到O. 4mg/L前和由小增加到O. 6mg/L后，采用有利于盡快減小誤差的PI調(diào)節(jié)控制參數(shù)；當(dāng)溶解氧含量誤差由大減小到O. 4mg/L后和由小增加到O. 6mg/L前，系統(tǒng)采用有利于保持系統(tǒng)穩(wěn)定的PID參數(shù)。所述有利于盡快減小誤差的PI調(diào)節(jié)控制參數(shù)設(shè)置為P 20 ;積分時(shí)間0. Olmin0 所述有利于保持系統(tǒng)穩(wěn)定的PID參數(shù)設(shè)置為P 6 ;積分時(shí)間lmin ;微分時(shí)間3S。綜上所述，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 I、白天耕水機(jī)工作，以極低的功耗(60W)發(fā)揮藻類的光合作用、風(fēng)能和空氣的曝氣作用，大幅提高了水體溶解氧的含量和改善了水質(zhì)。在晚上由于效率不高，通過(guò)PLC定時(shí)關(guān)啟耕水機(jī)，改變了當(dāng)前用戶普遍24小時(shí)開(kāi)機(jī)的狀況，延長(zhǎng)了耕水機(jī)使用壽命。2、在陰雨天和晚上水體缺氧時(shí)，采用遲滯PI-PID變頻控制增氧效率高的底層微孔曝氣增氧機(jī)增氧。節(jié)約了能源，也延長(zhǎng)了增氧電機(jī)的使用壽命，克服了耕水機(jī)不能應(yīng)急增氧的缺點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖I是控制結(jié)構(gòu)框圖2是遲滯PI-PID控制示意圖。具體實(shí)施例方式I、硬件結(jié)構(gòu)介紹 硬件結(jié)構(gòu)如圖I所示，溶解氧含量的高低通過(guò)溶解氧傳感器輸出信號(hào)給信號(hào)放大模塊放大后輸入EM235模擬量輸入模塊(輸入端為EM235的AIl和AI2)，CPU根據(jù)兩路信號(hào)的平均值判斷溶解氧含量的高低，控制底層微孔曝氣增氧機(jī)變頻工作(輸出端為AOl )，當(dāng)?shù)陀谙孪拗禃r(shí)通過(guò)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，耕水機(jī)通過(guò)定時(shí)控制。2、耕水機(jī)的定時(shí)控制 耕水機(jī)通過(guò)PLC內(nèi)部定時(shí)器設(shè)置工作時(shí)間為3:00 19:00，21:00 24:00。實(shí)現(xiàn)了分階段工作。3、微孔曝氣增氧機(jī)的遲滯PI-PID變頻控制 在溶解氧的節(jié)能變頻控制過(guò)程中，PLC根據(jù)每一個(gè)采樣周期(取為IOs)測(cè)量得到的溶解氧含量值的變化，采用PI-PID控制當(dāng)誤差e (現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的溶解氧含量值與設(shè)定的要求的目標(biāo)值之差的絕對(duì)值。)較大時(shí)采用一組能迅速減小誤差的PI控制參數(shù)；當(dāng)誤差e較小時(shí)為保持控制系統(tǒng)穩(wěn)定采用另一組PID控制參數(shù)，具體設(shè)置過(guò)程在下一段介紹。系統(tǒng)中誤差大小的判定以O(shè). 5mg/L為參考，但考慮到誤差變化的連續(xù)性，如果誤差大小的判別界限僅以O(shè). 5mg/L為界時(shí)，控制參數(shù)就會(huì)頻繁切換，容易引起控制系統(tǒng)的混亂，因此在控制過(guò)程中設(shè)定遲滯控制區(qū)，如圖2所示，當(dāng)誤差較大時(shí)采用能迅速減小誤差的PI參數(shù)(P 20 ；Ti O. Olmin)。誤差由大到小進(jìn)入遲滯區(qū)后，只有當(dāng)誤差小于O. 4mg/L時(shí)系統(tǒng)才采用另一組有利于保持系統(tǒng)穩(wěn)定的PID參數(shù)(P 6 ；Ti lmin ；Td :3s);而當(dāng)誤差由小增大到O. 4mg/L時(shí)，控制參數(shù)仍然不變，一直當(dāng)誤差增大到O. 6mg/L時(shí)，控制參數(shù)才變?yōu)槔谘杆贉p小誤差的PI參數(shù)。這樣在控制過(guò)程中保持了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和平滑性。在PI — PID控制過(guò)程中通過(guò)PLC的模擬量輸出值的大小控制變頻器的轉(zhuǎn)速。其輸出為本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種混合式機(jī)械增氧的智能控制方法，所述混合式機(jī)械為耕水機(jī)和底層微孔曝氣增氧機(jī)相結(jié)合的混合式機(jī)械，所述控制方法的步驟為：（a）白天水體富氧時(shí)，以耕水機(jī)工作為主，微孔曝氣增氧機(jī)不工作或輔助工作；（b）由（a）所述富氧環(huán)境變?yōu)殛幱晏旎蛞雇硭w缺氧環(huán)境時(shí)，通過(guò)PLC定時(shí)關(guān)閉耕水機(jī)；（c）陰雨天或夜晚水體缺氧時(shí)，通過(guò)PLC采用遲滯PI？PID控制器，變頻控制增氧效率高的底層微孔曝氣增氧機(jī)增氧；（d）由（b）、（c）所述缺氧環(huán)境變?yōu)椋╝）所述富氧環(huán)境時(shí)，通過(guò)PLC定時(shí)開(kāi)啟耕水機(jī)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種混合式機(jī)械增氧的智能控制方法，所述混合式機(jī)械為耕水機(jī)和底層微孔曝氣增氧機(jī)相結(jié)合的混合式機(jī)械，所述控制方法的步驟為 Ca)白天水體富氧時(shí)，以耕水機(jī)工作為主，微孔曝氣增氧機(jī)不工作或輔助工作； (b)由(a)所述富氧環(huán)境變?yōu)殛幱晏旎蛞雇硭w缺氧環(huán)境時(shí)，通過(guò)PLC定時(shí)關(guān)閉耕水機(jī)； (c)陰雨天或夜晚水體缺氧時(shí)，通過(guò)PLC采用遲滯PI-PID控制器，變頻控制增氧效率高的底層微孔曝氣增氧機(jī)增氧； Cd)由(b)、(c)所述缺氧環(huán)境變?yōu)?a)所述富氧環(huán)境時(shí)，通過(guò)PLC定時(shí)開(kāi)啟耕水機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合式機(jī)械增氧的智能控制方法，其特征在于所述PLC的內(nèi)部定時(shí)器設(shè)置工作時(shí)間為3:00 19:00,21:00 24:00。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合式機(jī)械增氧的智能控制方法，其特征在于所述遲滯PI-PID控制器變頻控制過(guò)程中，PLC根據(jù)每一個(gè)采樣周期測(cè)量得到的溶解氧含量值的變化，采用PI-PID控制當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的溶解氧含量值與設(shè)定的要求的目標(biāo)值之差的絕對(duì)值較大時(shí)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣建明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：常州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：