养殖环境溶解氧监控设备及程序的制作方法

本发明涉及一种溶解氧技术，尤其是涉及一种养殖环境溶解氧监控设备及程序。

背景技术：

在水产养殖过程中，需要随时了解养殖环境中的参数，这其中最重要的是溶解氧。溶解氧在很大程度上决定了养殖品种生长的好坏。目前存在溶解氧的监控系统，但溶解氧的监控都是根据实际采集到的溶解氧进行判断，不能做到提前预测，导致设备的控制命令永远滞后于实际的环境参数。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种养殖环境溶解氧监控设备及程序。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种养殖环境溶解氧监控设备，包括：

传感器组，用于采集养殖环境中的当前溶解氧浓度、温度、光照强度、ph值、氨氮浓度、盐度和氧化还原电位；

增氧机，用于为养殖环境供氧；

处理器，分别与传感器组和增氧机连接；

还包括：

程序，由所述处理器运行，并在运行时进行如下步骤处理：

步骤s1：根据当前溶解氧浓度、温度、光照强度、ph值、氨氮浓度、盐度、氧化还原电位和增氧机的启停状态计算指定时间后溶解氧浓度的预测值，

步骤s2：判断溶解氧浓度的预测值是否偏离设定范围，并在溶解氧浓度的预测值偏离设定范围时通过控制增氧机启停调节养殖环境中的溶解氧浓度。

所述传感器组包括温度传感器、溶解氧传感器、光照传感器、ph传感器、氨氮传感器、盐度传感器和orp传感器。

所述步骤s1中溶解氧浓度的预测值具体为：

其中：do为溶解氧浓度的预测值，tem为温度，α为温度的权重，ph为ph值，ω为ph值的权重，nh3为氨氮浓度，λ为氨氮浓度的权重，orp为氧化还原电位，θ为氧化还原电位的权重，beam为光照强度，β为光照强度的权重，salinity为盐度，为盐度的权重，ro为当前溶解氧浓度，k为增氧机启停状态。

所述步骤s2具体包括步骤：

s21：判断溶解氧浓度的预测值是否偏离设定范围，并在溶解氧浓度的预测值偏离设定范围时执行步骤s22；

s22：判断溶解氧浓度的预测值是否超出设定范围的上限，若为否，则执行步骤s23，若为是，则执行步骤s24；

s23：开启增氧机；

s24：关闭增氧机。

所述步骤s23具体为：若当前增氧机是否为开启状态，则开启增氧机，反之，则发送报警信号，

所述步骤s24具体为：若当前增氧机是否为关闭状态，则关闭增氧机，反之，则发送报警信号。

所述监控设备还包括内置有短信报警模块的上位机，所述上位机在收到报警信号后通过所述短信报警模块发送报警用短信。

一种程序，在运行时进行如下步骤处理：

步骤s1：根据当前溶解氧浓度、温度、光照强度、ph值、氨氮浓度、盐度和氧化还原电位计算指定时间后溶解氧浓度的预测值，

步骤s2：判断溶解氧浓度的预测值是否偏离设定范围，并在溶解氧浓度的预测值偏离设定范围时通过控制增氧机启停调节养殖环境中的溶解氧浓度。

所述步骤s1中溶解氧浓度的预测值具体为：

其中：do为溶解氧浓度的预测值，tem为温度，α为温度的权重，ph为ph值，ω为ph值的权重，nh3为氨氮浓度，λ为氨氮浓度的权重，orp为氧化还原电位，θ为氧化还原电位的权重，beam为光照强度，β为光照强度的权重，salinity为盐度，为盐度的权重，ro为当前溶解氧浓度，k为增氧机启停状态。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)通过各环境数据预测溶解氧的趋势，并在预测值偏离正常范围时，提前让增氧机动作，避免反复调节带来的溶解氧起伏范围大，增加溶解氧调节的平滑程度。

2)溶解氧浓度的预测值基于温度、ph值、氨氮浓度、氧化还原电位、光照强度，、权重、盐度及其权重得到，可以提高预测的准确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明程序的流程示意图；

其中：1、传感器组，2、增氧机，3、处理器，4、程序。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种养殖环境溶解氧监控设备，如图1所示，包括：

传感器组1，用于采集养殖环境中的当前溶解氧浓度、温度、光照强度、ph值、氨氮浓度、盐度和氧化还原电位，传感器组1包括温度传感器、溶解氧传感器、光照传感器、ph传感器、氨氮传感器、盐度传感器和orp传感器。；

增氧机2，用于为养殖环境供氧；

处理器3，分别与传感器组1和增氧机2连接；

还包括：

程序4，由处理器3运行，并在运行时进行如下步骤处理：

步骤s1：根据当前溶解氧浓度、温度、光照强度、ph值、氨氮浓度、盐度、氧化还原电位和增氧机2的启停状态计算指定时间后溶解氧浓度的预测值，其中溶解氧浓度的预测值具体为：

其中：do为溶解氧浓度的预测值，tem为温度，α为温度的权重，ph为ph值，ω为ph值的权重，nh3为氨氮浓度，λ为氨氮浓度的权重，orp为氧化还原电位，θ为氧化还原电位的权重，beam为光照强度，β为光照强度的权重，salinity为盐度，为盐度的权重，ro为当前溶解氧浓度，k为增氧机2启停状态。

步骤s2：判断溶解氧浓度的预测值是否偏离设定范围，并在溶解氧浓度的预测值偏离设定范围时通过控制增氧机2启停调节养殖环境中的溶解氧浓度，具体包括步骤：

s21：判断溶解氧浓度的预测值是否偏离设定范围，并在溶解氧浓度的预测值偏离设定范围时执行步骤s22；

s22：判断溶解氧浓度的预测值是否超出设定范围的上限，若为否，则执行步骤s23，若为是，则执行步骤s24；

s23：开启增氧机2；

s24：关闭增氧机2。

步骤s23具体为：若当前增氧机2是否为开启状态，则开启增氧机2，反之，则发送报警信号，

步骤s24具体为：若当前增氧机2是否为关闭状态，则关闭增氧机2，反之，则发送报警信号。

监控设备还包括内置有短信报警模块的上位机，上位机在收到报警信号后通过短信报警模块发送报警用短信。

程序4采用labview程序和上位机程序两部分，labview程序主要是负责水质参数的采集，处理，上传，发送控制命令到增氧机2设备，进行增氧机2控制。当采集的数据传入上位机，调用专家系统预测溶解氧值。

专家系统数据库主要负责，将预测的溶解氧值(do)和系统中该养殖时段应该的溶解氧值区间进行对比，当do高于预设区间的上限时，说明养殖水域溶解氧过高，如果此时增氧机2处于打开状态，需要关闭增氧机2。相反则反之。

在labview端，采集来的值是通过转换后传递出去，比如温度值用电压信号表示，电压信号经过变送器放大后传输给模数转换器，模数转换器将转换后的数字信号传递到上位机，上位机的温度采集程序4将此数字信号接收并交给数据处理程序4并将其存入数据库。

程序4提供预警处理功能，当上位机中预测的水质参数值和实际采集的值差别很大，超过了阈值时，将提供报警处理。比如当溶解氧值异常时，将溶解氧值的输出作为增氧机2转速调节器的输入，当溶解氧值高时，降低增氧机2转速，以此降低溶解氧值。相反则反之。

本实施例中，上位机内设置有短信报警子模块，报警信号为短信报警信息，完成实时报警短信发送功能。本短信报警子模块采用比如sim300gsm。

本发明在使用的时候，最开始根据养殖的品种，养殖周期选择对应的水质参数预测算法，进行参数设定，当上位机发送来采集命令中，触发各个传感器采集参数，数据处理后，通过串口传递到上位机中。采集来的数据和预测数据进行对比，当出现异常时，发送异常数据的报警，触发报警模块。控制模块发送控制命令，及时调整现场设备。

本申请中还包括看门狗电路，看门狗电路与处理器3相连接，用以维持该系统的连续工作。