一种水产养殖增氧的模糊控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水产养殖增氧的模糊控制方法，属于自动增氧监控技术领域。
【背景技术】
[0002]在水产养殖中，溶解氧对鱼类的摄食和生长影响很大。为了保证鱼类的正常生长，提高淡水鱼的存活率，需要在鱼塘旁设置增氧机改善水质。
[0003]申请号为201210269765.6，申请日为2012年8月I日公开了一种养殖池自动增氧设备，包括增氧机，在增氧机上设置气温传感器、水温传感器、气压传感器、风速传感器，传感器分别连接信号调理电路的信号输入端，信号调理电路的信号输出端连接单片机，单片机连接一个控制增氧机的控制器，控制器优选自动变频控制器，单片机还连接一个用于设置各种参数的按键电路和显示屏，传感器、信号调理电路、单片机、驱动电路外接不间断电源。用户可设置各种参数，当气温、水温、气压、风速达到预先设定的条件时，控制电路启动增氧机工作，增氧机工作到预先设定的时间后停止工作，可节省能源。本设备还可以通过传感器的信号，控制增氧机的工作频率，以适应不同的天气环境，达到既及时增氧又节约能源的目的。
[0004]申请号为201210004350.6，申请日为2012年I月9日公开了一种用于智能增氧系统的提升机构，由转动装置、控制装置以及支架装置组成，其中，所述转动装置包括依次连接的电机、偏心轮、齿条及转动臂；所述控制装置包括控制电路、第一检测电路及第二检测电路；所述支架装置包括防水盒、固定杆及浮球。本发明技术方案提供的用于智能增氧系统的提升机构，对溶氧传感器实行了间隙采集方式，采集数据时保证传感器在水下一定深度进行采集，不采集时能够使传感器与浑浊的水分离，从而极大地减缓了传感器的失效时间；并且机构在转动的过程中，对传感器也有一定的清洗作用。
[0005]模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制(Fuzzy Control),是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。模糊控制实质上是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴。模糊控制的一大特点是既有系统化的理论，又有大量的实际应用背景。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提出了一种水产养殖增氧的模糊控制方法，采用模糊控制理论,对水产养殖水域进行增氧。
[0007]本发明为解决其技术问题采用如下技术方案:
一种水产养殖增氧的模糊控制方法，包括如下步骤:
(O由温度传感器探测出水产养殖水域的温度，通过比较强器输出相同预设信号的压力偏差号；
(2)所述的温度偏差信号通过微分器输出温度变化率信号；
(3)所述的温度变化率信号和压力变化率信号共同经过放大器后输入模糊控制器； (4)所述的模糊控制器对输入信号进行模糊化，根据模糊规则得出模糊值；
(5)所述的模糊控制器根据得出的模糊值对输出信号进行解模糊化，得到所需要的制氧量；
(6)模糊控制器的输出端通过放大器向氧气发生装置输出放大后的控制信号，实现对水产养殖水域的增氧。
[0008]作为本发明的一种优选技术方案:步骤(4)中所述输入信号为温度变化率信号和压力变化率信号共同经过放大器后产生的误差e以及误差变化率C。
[0009]作为本发明的一种优选技术方案:在步骤(5)对输出信号进行解模糊化后输出控制量q，即为所需要的制氧量。
[0010]作为本发明的一种优选技术方案:所述温度浓度传感器为霍尔传感器。
[0011]作为本发明的一种优选技术方案:所述压力浓度传感器为霍尔传感器。
[0012]作为本发明的一种优选技术方案:所述氧气发生装置为由单片机进行数字控制的增氧泵。
[0013]本发明所述一种水产养殖增氧的模糊控制方法采用以上技术方案与现有技术相t匕，具有以下技术效果:
(1)本发明采用模糊控制理论，不依赖于被控对象的精确数学模型。利用控制法则来描述系统变量间的关系。不用数值而用语言式的模糊变量来描述系统。简化系统设计的复杂性，特别适用于非线性、时变、滞后、模型不完全系统的控制。
[0014](2)本发明的温度传感器和压力传感器采用霍尔传感器，测量氧气浓度或氧气分压，精度高、线性度好。
[0015](3)本发明消除了传统控制过程中导致的波动问题，是水产养殖水域内的氧气浓度稳定在一个具体的范围内，保证了鱼类的存活率。
[0016](4)用压力传感器、温度传感器替代了溶氧传感器，通过综合分析处理大气压力、水体温度可得出水体的溶氧量。
[0017](5)温度、压力传感器可在恶劣的环境下工作，稳定性好，使用寿命长，使用中基本上无需维护，所述的两种传感器价格较低，适合在水产养殖现场推广，满足自动增氧的需要。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明创造做进一步详细说明。
[0019]一种水产养殖增氧的模糊控制方法，包括如下步骤:
(O由温度传感器探测出水产养殖水域的温度，通过比较强器输出相同预设信号的压力偏差号；
(2)所述的温度偏差信号通过微分器输出温度变化率信号；
(3)所述的温度变化率信号和压力变化率信号共同经过放大器后输入模糊控制器；
(4)所述的模糊控制器对输入信号进行模糊化，根据模糊规则得出模糊值；
(5)所述的模糊控制器根据得出的模糊值对输出信号进行解模糊化，得到所需要的制氧量；
(6)模糊控制器的输出端通过放大器向氧气发生装置输出放大后的控制信号，实现对水产养殖水域的增氧。
[0020]作为本发明的一种优选技术方案:步骤(4)中所述输入信号为温度变化率信号和压力变化率信号共同经过放大器后产生的误差e以及误差变化率C。
[0021]作为本发明的一种优选技术方案:在步骤(5)对输出信号进行解模糊化后输出控制量q，即为所需要的制氧量。
[0022]作为本发明的一种优选技术方案:所述温度浓度传感器为霍尔传感器。
[0023]作为本发明的一种优选技术方案:所述压力浓度传感器为霍尔传感器。
[0024]作为本发明的一种优选技术方案:所述氧气发生装置为由单片机进行数字控制的增氧泵。
[0025]本发明采用模糊控制理论，不依赖于被控对象的精确数学模型。利用控制法则来描述系统变量间的关系。不用数值而用语言式的模糊变量来描述系统。简化系统设计的复杂性，特别适用于非线性、时变、滞后、模型不完全系统的控制。模糊控制器是一语言控制器，便于操作人员使用自然语言进行人机对话。模糊控制器是一种容易控制、掌握的较理想的非线性控制器，具有较佳的鲁棒性、适应性、强健性(Robustness)及较佳的容错性(Fault Tolerance)。
[0026]本发明消除了传统控制过程中导致的波动问题，是水产养殖水域内的氧气浓度稳定在一个具体的范围内，保证了鱼类的存活率。
[0027]本发明中用压力传感器、温度传感器替代了溶氧传感器，通过综合分析处理大气压力、水体温度可得出水体的溶氧量。温度、压力传感器可在恶劣的环境下工作，稳定性好，使用寿命长，使用中基本上无需维护，所述的两种传感器价格较低，适合在水产养殖现场推广，满足自动增氧的需要。
[0028]本发明的氧气发生装置可以采用增氧机或增氧泵，增加节点处的氧气浓度。
[0029]本发明的温度传感器和压力传感器采用霍尔传感器，霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。而本发明的霍尔传感器为线性型霍尔传感器，由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。线性霍尔传感器主要用于交直流电流和电压测量。采用霍尔传感器的氧气浓度传感器测量水产养殖水域的氧气浓度或氧气分压，精度高、线性度好。
[0030]本发明的模糊控制器采用可编程控制器时，可靠性高，抗干扰能力强。可编程控制器是一种数字运算操作的电子的电子系统，它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入
(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。
[0031]可编程控制器简称PLC(英文全称:Programmable Logic Controller)。从 PLC 的硬件结构形式上，PLC可以分为整体固定1/0型，基本单元加扩展型，模块式，集成式，分布式5种基本结构形式。可编程控制器包括中央处理单元、存储器、.输入输出接口(1/0模块)和通信接口。中央处理单元是PLC的控制中枢，是PLC的核心起神经中枢的作用。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、1/0以及警戒定时器的状态。
[0032]本发明实现了水产养殖水域的智能增氧，根据水体溶氧状况合理增氧，且节约了电能。
【主权项】
1.一种水产养殖增氧的模糊控制方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)由温度传感器探测出水产养殖水域的温度，与预设的温度值进行比较输出温度偏差信号，由压力传感器探测出水产养殖水域的压力，与预设的压力值进行比较输出压力偏差?目号; (2)将温度偏差信号经过微分计算得到温度变化率信号，将压力偏差信号经过微分计算得到压力变化率信号； (3)将温度变化率信号和压力变化率信号共同经过放大后输入模糊控制器； (4)采用模糊控制器对输入信号进行模糊化，根据模糊规则得出模糊值； (5)模糊控制器根据得出的模糊值对输出信号进行解模糊化，得到所需要的制氧量； (6)模糊控制器向氧气发生装置输出放大后的控制信号，实现对水产养殖水域的增氧。
2.根据权利要求1所述的一种水产养殖增氧的模糊控制方法，其特征在于，步骤(4)中所述输入信号为温度变化率信号和压力变化率信号共同经过放大器后产生的误差e以及误差变化率C。
3.根据权利要求1所述的一种水产养殖增氧的模糊控制方法，其特征在于在步骤(5)对输出信号进行解模糊化后输出控制量q，即为所需要的制氧量。
4.根据权利要求1所述的一种水产养殖增氧的模糊控制方法，其特征在于所述温度传感器为霍尔传感器。
5.根据权利要求1所述的一种水产养殖增氧的模糊控制方法，其特征在于所述压力传感器为霍尔传感器。
6.根据权利要求1所述的一种水产养殖增氧的模糊控制方法，其特征在于所述氧气发生装置为由单片机进行数字控制的增氧泵。
【专利摘要】本发明公开了一种水产养殖增氧的模糊控制方法，属于自动增氧方法技术领域。本发明通过温度传感器和压力传感器采集水产养殖水域内的温度和压力，采用模糊控制理论，计算出需要的增氧量，控制氧气发生装置对水产养殖水域进行自动增氧，非常智能。
【IPC分类】G05D11-13
【公开号】CN104536474
【申请号】CN201410634819
【发明人】吴俨, 时国坚, 张军, 孙继通
【申请人】无锡悟莘科技有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月13日