养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统的制作方法

本发明涉及养殖水域监控系统，具体涉及一种养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统。

背景技术：

水产养殖业一直以来是一个重要的产业。众所周知，对于水产养殖而言，养殖水域水域水质的好坏至关重要，养殖水域内水的溶解氧浓度、ph值、氨氮浓度、亚酸盐浓度甚至水的当前温度等均与水质好坏密切相关，养殖水域水质恶化以及缺氧等都会直接诱导所养殖的水产品发生疾病或因缺氧导致大批量死亡。传统的养殖业对水质的掌握以及水产品养殖饵料的投放均依赖人工进行，基本上属于俗称的靠天吃饭。随着社会的发展和技术的进步，加之目前水产养殖业朝着高密度、高产量方向发展，诸如用于增加养殖水域水的溶解氧含量的增氧机、用于投放饵料的投饵机等电气设备得到了较为广泛的应用，一定程度上减少了人力的依赖。然而，目前养殖业存在的问题依然有：其一，对影响养殖水域内水质的重要参数还缺乏自动化的监测手段，依然依靠人工在养殖水域现场根据经验判断，由于养殖户住处与养殖水域往往相距甚远并且也难以做到天天往返，时时观察，因此存在养殖户对养殖水域水质变化掌握不及时的问题，若水质发生问题不能及时掌握，则会带来较大的损失；其二，增氧机启停人工控制，粗放式运行，不能根据养殖水域水的溶解氧含量对增氧机启停实施自动控制，要么在溶解氧含量尚未达标时关机导致缺氧，要么在溶解氧含量远超标时仍然开机，浪费电能，提高养殖成本；其三，当用户不在现场而增氧机、投饵机在运行过程中遇到电网停电或机器自身发生故障，养殖户不能及时掌握相关信息，造成不必要的损失；其四，对投饵机的启停控制需要依赖人工进行，耗费养殖户人力成本。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统，该系统能实时对养殖水域水质进行自动监测，对增氧机的启停实现自动控制，对用电设备停电即时发出报警，并且养殖户可后台监控终端实现远程监控。

本发明的技术方案是：本发明的养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统，包括增氧机和投饵机，其结构特点是：还包括传感器组、第一通信模块、第二通信模块、智能电表、lcd、声光报警模块、无线通信模块、电源转换模块、停电监测模块、后备电源、主控模块以及后台监控终端；

上述传感器组包括用于检测养殖水域水质的溶解氧浓度传感器、ph值传感器、氨氮浓度传感器和亚酸盐浓度传感器，上述增氧机和投饵机分别配设有控制其电源通断的第一继电器和第二继电器；

上述传感器组的各传感器通过第一通信模块与主控模块通信；智能电表通过第二通信模块与主控模块通信；声光报警模块与主控模块电连接；lcd与主控模块双向信号电连接；主控模块通过无线通信模块与后台监控终端无线通信；增氧机通过第一继电器与智能电表的三相输出端电连接；投饵机通过第二继电器与智能电表的一相及零线电连接；第一、第二继电器均与主控模块电连接且第一、第二继电器的开闭均受主控模块控制；电源转换模块的电源输入端与智能电表的三相输出端中的一相及零线电连接用于将交流市电转换输出+12v和+5v工作电源，电源转换模块的+12v输出端与第一和第二继电器电连接，电源转换模块的+5v输出端与停电监测模块的输入端以及主控模块的电源端电连接；停电监测模块的输出端与主控模块信号电连接；后备电源与主控模块电连接用于市电停电时为主控模块提供临时工作电源。

进一步的方案是：上述传感器组还包括用于检测养殖水域水温的温度传感器。

进一步的方案是：上述停电监测模块由第一和第二分压电阻串联组成，第一分压电阻的一端即为上述停电监测模块的输入端，第一分压电阻的另一端与第二分压电阻的一端具有公共接点，该公共接点即为上述停电监测模块的输出端，第二分压电阻的另一端接电源转换模块的gnd端。

进一步的方案是：上述主控模块由stm32f103vft6型号的mcu构成。

进一步的方案是：上述第一通信模块和第二通信模块由max485集成芯片构成。

进一步的方案是：上述智能电表为dtsd1352型号的三相电子式多功能电表。

进一步的方案是：上述后台监控终端为智能手机或电脑或服务器。

进一步的方案是：上述无线通信模块为支持gprs和4g通信的无线通信模块。

进一步的方案是：上述声光报警模块包括报警喇叭和闪光报警灯。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统，其通过整体结构的设计，使其在使用时养殖户无论在现场还是在远端均能够及时掌握养殖水域的水质状况并且能够现场或远程对用电设备的启停实施控制，相较于现有技术，水质监测精度高且实时性好，用电设备的远程自动控制能够有效节省人力成本。（2）本发明的养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统，其在使用时，能够根据实时检测到的养殖水域内水的溶解氧含量自动启停增氧机，相较于现有技术，能够有效节约用电成本。（3）本发明的养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统，其在使用时，能够实时对用电设备使用时的电网供电状态及是否停电进行自动监测，当出现供电异常或停电时能及时自动进行现场声光报警及向远端的后台监控终端推送报警信息，以便于养殖户能够及时做出相应处理，有效避免不必要的损失。（4）本发明的养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统，其在使用时，增氧机、投饵机既能由主控模块自动控制启停，也能由养殖户现场或远程控制启停，使用方便。（5）本发明的养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统，其为水产养殖业提供了一套成本不高、自动化程度较高、使用操作方便的监控系统，其能够有效降低实现水产养殖业的节能降耗、增产增收，推进现有水产养殖产业的转型升级。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，本实施例的养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统，其主要由传感器组、第一通信模块、第二通信模块、智能电表、用电设备、lcd、声光报警模块、无线通信模块、后台监控终端、电源转换模块、停电监测模块、后备电源以及主控模块组成。

传感器组包括溶解氧浓度传感器、ph值传感器、氨氮浓度传感器、亚酸盐浓度传感器以及温度传感器，用电设备包括增氧机和投饵机，增氧机和投饵机分别配设有控制其电源通断的第一继电器和第二继电器。

传感器组的各传感器通过第一通信模块与主控模块通信，智能电表通过第二通信模块与主控模块通信，声光报警模块与主控模块电连接，lcd与主控模块双向信号电连接，主控模块通过无线通信模块与后台监控终端无线通信，增氧机通过第一继电器与智能电表的三相输出端（r、s、t）电连接，投饵机通过第二继电器与智能电表的一相及零线（n）电连接，第一、第二继电器均与主控模块电连接且第一、第二继电器的开闭均受主控模块控制，电源转换模块的电源输入端与智能电表的一相及零线（n）电连接用于将交流市电转换输出+12v和+5v工作电源，电源转换模块的+12v输出端与第一继电器和第二继电器电连接，电源转换模块的+5v输出端与停电监测模块的输入端以及主控模块的电源端电连接；停电监测模块的输出端与主控模块信号电连接；后备电源与主控模块电连接用于市电停电时为主控模块提供临时工作电源。

传感器组用于采集水质参数，传感器组中的溶解氧浓度传感器、ph值传感器、氨氮浓度传感器、亚酸盐浓度传感器以及温度传感器均为市购产品，溶解氧浓度传感器、ph值传感器、氨氮浓度传感器、亚酸盐浓度传感器分别对应检测养殖水域中水的溶解氧浓度、ph值、氨氮浓度、亚酸盐浓度，温度传感器用于实时检测养殖水域中水的温度；传感器组中各传感器的实时检测信号通过第一通信模块上传给主控模块。

主控模块用于本系统的主控，主控模块内置溶解氧浓度判断阈值、停电判断阈值以及投饵机启停时间阈值，本实施例中优选采用stm32f103vft6型号的mcu；第一通信模块和第二通信模块本实施例中均优选采用max485通信芯片，智能电表优选采用dtsd1352型号的三相电子式多功能电表，智能电表实施在线监测三相电网的各相电压、电流、总有功功率、总无功功率的监测，传感器组和智能电表与主控模块间的通信均采用rs485通信；无线通信模块采用市购的gprs_4g_dtu模块，支持gprs和4g无线通信；lcd为市购的液晶触摸显示屏，lcd用于现场监测数据显示、用电设备现场启停操控以及参数设置；声光报警模块用于现场的声光报警，其主要由报警喇叭和闪光报警灯组成，声光报警模块为成熟的现有技术，其电路结构不做详述，电源转换模块为市购的ac-dc转换模块，用于将ac220v交流电转换成+12v和+5v两路直流电为系统相应设备提供工作电源；停电监测模块由第一和第二分压电阻串联组成，第一分压电阻的一端即为前述的停电监测模块的输入端，第一分压电阻的另一端与第二分压电阻的一端具有公共接点，该公共接点即为前述的停电监测模块的输出端，第二分压电阻的另一端接gnd；后备电源由电池构成；后台监控终端可采用智能手机、电脑、服务器等。

需要说明的是：本实施例的养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统，其主控模块内置的程序为简单成熟的现有技术。

作为主控模块的mcu有4个通讯串口，mcu通过其串口rx1、tx1、dir1控制作为第一通信模块的max485采用rs485通信采集养殖水域中水的溶解氧浓度、ph值、氨氮浓度、亚硝酸盐浓度以及温度等水质参数；mcu通过其串口rx4、tx4、dir4控制作为第二通信模块的max485采用rs485通信采集由智能电表监测的电网三相电的各相电压、电流、总功功率、无功率；mcu通过其串口rx2、tx2与lcd的tx和rx端口对应通信电连接；mcu通过其串口rx3、tx3与无线通信模块的tx和rx端口对应通信电连接；mcu通过其war端口与声光报警模块电连接；mcu通过其控制端口cjx1、cjx2分别与第一继电器和第二继电器的控制端电连接；mcu通过其ad_in端口与停电监测模块的输出端电连接。

本实施例的养殖水域水质监测及用电设备失电告警系统，其在使用时的工作原理说明如下：

使用时，主控模块采集养殖水域中水的溶解氧浓度、ph值、氨氮浓度、亚硝酸盐浓度以及温度等水质参数，以及三相电网各相电压、电流、总功功率、无功率参数，主控模块将采集的各状态参数一方面就地发送lcd显示，同时通过无线通信模块发送给后台监控终端，养殖户通过手机等后台监控终端可方便地实现远程掌握水质及电网供电信息；主控模块实时将采集的溶解氧浓度与内置的溶解氧浓度判断阈值相比较，若实时采集的溶解氧浓度低于溶解氧浓度判断阈值时，主控模块控制第一继电器动作接通增氧机电源，增氧机工作为养殖水域内的水增氧，当实时采集的溶解氧浓度达到或超过溶解氧浓度判断阈值时，主控模块控制第一继电器动作关闭增氧机电源，从而实现节约电能的目的；主控模块对投饵机上次使用停止时间开始的时间间隔进行监控，当时间间隔达到启停时间阈值时，主控模块控制第二继电器动作接通投饵机电源，投饵机自动启动向养殖水域内投放饲料，投饵机工作时间达到设定值时，主控模块控制第二继电器动作关闭投饵机电源，从而实现对养殖水产品饲料的自动控制投放；当增氧机和/或投饵机在工作中时若主控模块读取到智能电表数据异常（如电源电压低或者高、缺相），主控模块将故障信息发送lcd及后台监控终端，同时驱动声光报警模块现场实施声光报警。主控模块实时将停电监测模块发送的电压值与内置的停电判断阈值（设定为2v）进行比较，若停电监测模块发送的电压值小于停电判断阈值，主控模块判断电网断电，此时切换至由备用电源供电，主控模块将故障信息发送lcd及后台监控终端，同时驱动声光报警模块现场实施声光报警。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。