紫菜育苗環境參數智能化控制設計與試驗

韓服善　楊進?徐豪

[摘 要] 本文對紫菜育苗環境參數智能化控制進行總體方案設計，針對數據采集部分、控制器主體設計和元器件選型進行硬件設計，針對控制系統的軟件進行設計并組裝和試驗，根據試驗結果對系統進行改進優化，具有實用推廣價值。

[關鍵詞] 紫菜育苗;環境參數;硬件設計;軟件設計

[中圖分類號] S968.431;S951.2 [文獻標識碼] A [文章編號]1674-7909（2020）06--2

我國是世界上最大的紫菜生產國，而江蘇省紫菜產量占全國總產量的50%，目前江蘇省紫菜加工已全面實現機械化全自動生產。江蘇省紫菜產業歷經30年的發展，現已形成了養殖面積2.55萬hm2、加工機組518套、標準制品產量達55.49億張、銷售總額達16.5億元的新興產業，紫菜產業已成為江蘇省海洋漁業的支柱產業之一。沒有優良苗種，紫菜養殖無從談起。就紫菜育苗而言，光線、溫度、海水的pH值對絲狀體的培育生長影響極大，目前完全依靠人的經驗進行控制，難以達到精準化。本設計以物聯網為基礎，借助傳感器對整個室內養殖環境進行智能化精準控制。采用溫度傳感器控制室內和水的溫度，采用光照強度測量儀測量室內光線，將測量數值傳給中控系統控制執行機構開啟關閉窗戶、黑色塑料薄膜覆蓋等[1]。

1 參數智能化控制總體方案

紫菜工廠化育苗過程中生長環境參數主要有光線、溫濕度、海水的pH值和水肥等，本方案以物聯網為基礎，借助傳感器對整個室內育苗環境進行智能化精準控制，控制總體方案如圖1所示[2]。

2 參數智能化控制硬件設計

制作自控系統需要詳細了解現場的設備參數及運行方式。結合相應的設備參數，我們做自控系統的配電柜時選擇適合設備的供電配件。

2.1 參數智能化控制系統的總體要求

觸摸屏采集控制器，直接顯示傳感器采集數據;育苗室數據采集包括空氣溫度、空氣濕度、光照度、濕度等多路傳感器數據;控制項目包括卷簾、風機、卷膜、天窗、外遮陽、內遮陽、水簾、補光、電機和水泵等;自動/手動控制包括〖手*停*自〗，即手動（本地手動人工控制模式）、停止（非使用期間或防止意外均可選停止檔位）、自動（使用遠程手動或全自動控制）。

2.2 采集參數需配用傳感器數量

采集參數需配用傳感器數量如表1所示。

2.3 執行機構的組成及參數

執行機構的組成及參數如表2所示。

3 參數智能化控制軟件設計

根據控制系統環境參數要求，設計程序流程如圖2所示。根據傳感器采集參數經采集器處理和育苗期不同時期標準參數比較，由控制系統驅動執行機構完成室內環境調節[3]。

控制系統的具體運行過程如下。用戶可根據需求調節室內各參數設定值，設定完成后，按下啟動按鈕，控制器首先將溫度傳感器采集到的溫度值與設定值進行比較，如果比較結果高于設定值，則控制打開通風窗風機、濕簾進行降溫;比較結果低于設定值，則打開供熱設備。如果溫度正常，則進入到空氣濕度模塊控制器，將檢測值與設定值進行比較，如果空氣溫度高于設定值，則打開通風窗和風機除濕;如果測量值低于設定值，則打開噴淋電磁閥，對室內進行加濕。如果濕度正常，則進入光照強度模塊控制器，將測量的光照強度值與設定的光照強度進行比較，如果測量值高于設定值，則關閉補光設備，同時拉上遮陽簾;如果測量值低于設定值，那么則打開補光設備，同時打開遮陽簾。如果光照強度正常，則進入pH值檢測模塊，控制器將測量的pH值與設定的pH值進行比較，如果測量值高于設定值，則打開補水電磁閥;如果測量值低于設定值，則打開補堿性物質電磁閥。在系統整個運行過程中，如果任何部件出現問題，則進行聲光報警。

4 結語

智能化控制基于物聯網端控制設置，通過電腦、手機可以設置短信報警功能;可以實現設備遠程“啟用智能自動控制”，當選擇之后，可以通過設置環境參數，自動控制設備開啟關閉，實現全自動化功能，其中可以實現自動控制的設備有卷簾、風機、卷膜、天窗、外遮陽、內遮陽、水簾、電機和水泵等。該智能控制系統經安裝調試，達到設計要求，獲得較滿意效果。

參考文獻

[1]何川.基于PLC的智能溫室監控系統[D].成都：電子科技大學，2013.

[2]孫利民，李建中，陳渝.無線傳感器網絡[M].北京：清華大學出版社，2005.

[3]吳金洪，丁飛，陳應春，等.現代溫室無線數據采集系統的研究[J].計算機測量與控制，2007（3）：405-406.