水產養殖中葉輪式增氧泵智能控制及報警電路解決方案

摘 要：一種水產養殖葉輪式增氧泵控制及報警電路的解決方案，包括強電檢測保護電路、信號控制及報警電路和遠程通訊提示系統；適用于缺相、短路、過流和過載原因引起電機故障，起設備斷電保護，其適用于水產養殖增氧設備的監控。

關鍵詞：水產養殖 增氧泵 強電檢測 智能控制 監控

中圖分類號：TP13 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0065-02

大面積高密度水產養殖活動中常使用增氧泵增氧成了一項重要的生產手段，其中以葉輪式增氧泵應用最為廣泛。但在生產中因增氧泵故障引發長時間的水體缺氧，從而造成重大經濟損失屢見不鮮。現在市面上存在一些水泵控制器及水產養殖管理系統等產品，但普遍存在價格偏高，實用性不強等特點，而該文根據生產需要及實踐環節設計一種水產養殖增氧泵監控系統及其控制方法。

針對葉輪式增氧泵控制結構，該系統包括強電檢測保護電路、信號控制及報警電路和遠程通信提示系統。強電檢測保護電路包括時控總電路部分和保護報警分電路二部分，信號控制及報警系統通過增氧電路故障報警信號連接，增氧報警通過聲光警報器報警，同時可通過語音防盜主機發出電話和短信形式，其適用于水產養殖增氧設備的監控。

1 增氧泵強電控制及檢測保護電路

高密度精養增氧設備，目前多為增氧泵定時增氧，其控制都為時間繼電器（芯片式）模式，正常情況下不需要人工進行操作，但需要管理員進行不斷巡邏以防止設備故障，因為高密度養殖環境只需1 h缺氧就能造成大量水產品死亡，因此，晚上管理壓力特別大。為此，通過常規電路方式設計一種解決水產養殖活動中因增氧設備故障造成經濟損失、減少管理工作強度的水產養殖增氧泵監控系統及其控制方法成為廣大養殖戶所需，其技術方案實現主要包括時控總電路部分和保護分控電路部分。

如圖1所示，強電檢測保護系統以時控總電路部分1的三相電網配置以4臺增氧設備同時工作為例。電網三相電（A、B、C）分別通過所述時控總電路部分的總閘與總接觸器連接，通過總閘的電網三相電其中一相電（A）和該相電通過總接觸器的兩端與時間控制器連接，電網三相電的其中一相電（C）和零線通過斷路器與時間控制器連接。時控總電路部分的單相斷路器作用于時間控制器，起防雷切斷保護作用；芯片式時間控制器定時控制啟動總接觸器，常用型號為 KG316T；總閘為常用型號40 A三相空開；總接觸器為常用型號380 V三相40A接觸器。

圖1中2部分為分控電路，理論上每臺增氧泵都需配備一套該電路，根據養殖分布環境適宜4～6組，分控電路由分閘（20 A三相空開）、分接觸器、延時器、熱繼電器所構成。該電路能解決增氧泵缺相、短路、過流和過載，同時為報警電路提供開關信號。分閘為常用型號20 A三相連體空開，起維修斷電及過壓跳閘保護作用；分控電路工作時，電網通過分閘由啟動延時器（延時斷電）、熱繼電器常閉觸點和分接觸器線圈構成回路，動力線架通，電機工作。分接觸器工作后啟動延時器斷開，分接觸器線圈由其常開觸點自鎖。啟動延時器啟動自鎖作用，解決熱繼電器自動復原，不斷電問題；當負載電機出現欠壓、過載和過流時，熱繼電器工作，其常開觸點斷開，分接觸器線圖斷開，電機斷電同時增氧電路故障報警信號觸發報警電路工作。熱繼電器起過流，過壓，缺相保護預警作用，但其本身不起斷電作用，由于分控電路為獨立設置，所以在1臺增氧泵故障的情況下并不會影響其他的設備工作。在實踐環節中，葉輪式增氧電機多為1.75～3 kW電機，其20 A熱繼電器參數設置敏感度為2.1～2.7為宜。

2 報警電路

強電控制及檢測保護電路故障報警信號線與報警電路連接，圖2為搭建的報警簡易電路原理圖，該電路由整流電路、網絡轉換電路、報警信號收發模塊、LED報警指示燈控制模塊和語音防盜主機信號轉換模塊等構成，LED報警指示燈控制模塊設有聲光報警器，增氧電路故障報警信號通過網絡轉換電路依次傳輸至報警信號收發模塊、LED報警指示燈控制模塊、語音防盜主機信號轉換模塊，LED報警指示燈控制模塊通過增氧電路故障報警信號啟動聲光報警輸出和LED報警指示燈，語音防盜主機信號轉換模塊將增氧電路故障報警信號通過線路端口送于語音防盜主機。同時增氧設備的故障通過聲、光信號提醒養殖值守人員。遠程通信提示系統的語音防盜主機設有觸發電路模塊、有線網絡傳輸模塊和無線網絡傳輸模塊。即增氧設備的故障通過上述強電檢測保護系統傳遞至語音防盜主機（實踐環境是使用了時刻SK-120型號），再通過語言防盜主機以無線或有線信號、電話的方式提醒養殖人員。

報警電路的LED報警指示燈控制模塊分別設有報警器和工作指示燈電路，報警開關信號與對應LED警報指示燈電路，每路都有繼電器控制；為了便于工程布線及線路銜接，實踐環節中為便于安裝，一般采用八芯戶外網線，端口使用 RJ45接口。

3 綜述

實踐環節中時控總電路部分的斷路器采用單向斷路器，時間控制器采用芯片式時間控制器。單向斷路器結構簡單，成本低，即可實施斷路器對于電路的保護作用；芯片式時間控制器便于時間控制器的程序和時間設定，其程序設定和調整較為方便。強電檢測保護電路、信號控制及報警電路和遠程通信電路為分體式結構，即該水產養殖增氧泵控制及檢測系統采用分體式結構設計，既可單獨使用，也可組合使用；從而節約和降低成本，信號控制及報警電路和遠程通信提示系統為一體式結構，從而便于設備的裝配和維修。

強電檢測保護系統主要針對缺相、短路、過流和過載原因引起電機故障，設備起斷電保護并輸出報警信號；信號控制及報警電路通過信號傳遞，將報警信號傳遞至終端設備（一般設于值班室），驅動設有聲音和警示燈的雙重報警系統；遠程通信提示系統以市場現有電話語音報警系統為平臺，在報警觸發情況下，由電話平臺通知管理員（需電話網絡支撐）。該電路結構設計合理，針對性強，投入成本低，可靠性高，應用范圍較廣，有利于減少管理人員的工作量，提高增氧設備的使用壽命，提升水產養殖的自動化控制，適用于水產養殖增氧設備的監控，及其同類產品的改進。同時能讓不同需求的用戶都能滿足，減少省養殖工作人員時間及勞動強度，同時提高安全保障率，分拆組合，另配件都有成品，投入少價格低廉，具有很大的市場效益，讓更多的水產養殖戶減少巡邏工作量（特別是夜間），提供安全可靠的自動化管理。

參考文獻

[1] 陳昊，黃加明，王科峰，等.水產養殖增氧泵監控系統及其控制方法：中國，ZL201310080608.5[P].2013-03-13.