一種水產養殖增氧的模糊控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水產養殖增氧的模糊控制方法，屬于自動增氧監控技術領域。
【背景技術】
[0002]在水產養殖中，溶解氧對魚類的攝食和生長影響很大。為了保證魚類的正常生長，提高淡水魚的存活率，需要在魚塘旁設置增氧機改善水質。
[0003]申請號為201210269765.6，申請日為2012年8月I日公開了一種養殖池自動增氧設備，包括增氧機，在增氧機上設置氣溫傳感器、水溫傳感器、氣壓傳感器、風速傳感器，傳感器分別連接信號調理電路的信號輸入端，信號調理電路的信號輸出端連接單片機，單片機連接一個控制增氧機的控制器，控制器優選自動變頻控制器，單片機還連接一個用于設置各種參數的按鍵電路和顯示屏，傳感器、信號調理電路、單片機、驅動電路外接不間斷電源。用戶可設置各種參數，當氣溫、水溫、氣壓、風速達到預先設定的條件時，控制電路啟動增氧機工作，增氧機工作到預先設定的時間后停止工作，可節省能源。本設備還可以通過傳感器的信號，控制增氧機的工作頻率，以適應不同的天氣環境，達到既及時增氧又節約能源的目的。
[0004]申請號為201210004350.6，申請日為2012年I月9日公開了一種用于智能增氧系統的提升機構，由轉動裝置、控制裝置以及支架裝置組成，其中，所述轉動裝置包括依次連接的電機、偏心輪、齒條及轉動臂；所述控制裝置包括控制電路、第一檢測電路及第二檢測電路；所述支架裝置包括防水盒、固定桿及浮球。本發明技術方案提供的用于智能增氧系統的提升機構，對溶氧傳感器實行了間隙采集方式，采集數據時保證傳感器在水下一定深度進行采集，不采集時能夠使傳感器與渾濁的水分離，從而極大地減緩了傳感器的失效時間；并且機構在轉動的過程中，對傳感器也有一定的清洗作用。
[0005]模糊邏輯控制(Fuzzy Logic Control)簡稱模糊控制(Fuzzy Control),是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數字控制技術。模糊控制實質上是一種非線性控制，從屬于智能控制的范疇。模糊控制的一大特點是既有系統化的理論，又有大量的實際應用背景。
【發明內容】
[0006]為了解決上述問題，本發明提出了一種水產養殖增氧的模糊控制方法，采用模糊控制理論,對水產養殖水域進行增氧。
[0007]本發明為解決其技術問題采用如下技術方案:
一種水產養殖增氧的模糊控制方法，包括如下步驟:
(O由溫度傳感器探測出水產養殖水域的溫度，通過比較強器輸出相同預設信號的壓力偏差號；
(2)所述的溫度偏差信號通過微分器輸出溫度變化率信號；
(3)所述的溫度變化率信號和壓力變化率信號共同經過放大器后輸入模糊控制器； (4)所述的模糊控制器對輸入信號進行模糊化，根據模糊規則得出模糊值；
(5)所述的模糊控制器根據得出的模糊值對輸出信號進行解模糊化，得到所需要的制氧量；
(6)模糊控制器的輸出端通過放大器向氧氣發生裝置輸出放大后的控制信號，實現對水產養殖水域的增氧。
[0008]作為本發明的一種優選技術方案:步驟(4)中所述輸入信號為溫度變化率信號和壓力變化率信號共同經過放大器后產生的誤差e以及誤差變化率C。
[0009]作為本發明的一種優選技術方案:在步驟(5)對輸出信號進行解模糊化后輸出控制量q，即為所需要的制氧量。
[0010]作為本發明的一種優選技術方案:所述溫度濃度傳感器為霍爾傳感器。
[0011]作為本發明的一種優選技術方案:所述壓力濃度傳感器為霍爾傳感器。
[0012]作為本發明的一種優選技術方案:所述氧氣發生裝置為由單片機進行數字控制的增氧泵。
[0013]本發明所述一種水產養殖增氧的模糊控制方法采用以上技術方案與現有技術相t匕，具有以下技術效果:
(1)本發明采用模糊控制理論，不依賴于被控對象的精確數學模型。利用控制法則來描述系統變量間的關系。不用數值而用語言式的模糊變量來描述系統。簡化系統設計的復雜性，特別適用于非線性、時變、滯后、模型不完全系統的控制。
[0014](2)本發明的溫度傳感器和壓力傳感器采用霍爾傳感器，測量氧氣濃度或氧氣分壓，精度高、線性度好。
[0015](3)本發明消除了傳統控制過程中導致的波動問題，是水產養殖水域內的氧氣濃度穩定在一個具體的范圍內，保證了魚類的存活率。
[0016](4)用壓力傳感器、溫度傳感器替代了溶氧傳感器，通過綜合分析處理大氣壓力、水體溫度可得出水體的溶氧量。
[0017](5)溫度、壓力傳感器可在惡劣的環境下工作，穩定性好，使用壽命長，使用中基本上無需維護，所述的兩種傳感器價格較低，適合在水產養殖現場推廣，滿足自動增氧的需要。
【具體實施方式】
[0018]下面對本發明創造做進一步詳細說明。
[0019]一種水產養殖增氧的模糊控制方法，包括如下步驟:
(O由溫度傳感器探測出水產養殖水域的溫度，通過比較強器輸出相同預設信號的壓力偏差號；
(2)所述的溫度偏差信號通過微分器輸出溫度變化率信號；
(3)所述的溫度變化率信號和壓力變化率信號共同經過放大器后輸入模糊控制器；
(4)所述的模糊控制器對輸入信號進行模糊化，根據模糊規則得出模糊值；
(5)所述的模糊控制器根據得出的模糊值對輸出信號進行解模糊化，得到所需要的制氧量；
(6)模糊控制器的輸出端通過放大器向氧氣發生裝置輸出放大后的控制信號，實現對水產養殖水域的增氧。
[0020]作為本發明的一種優選技術方案:步驟(4)中所述輸入信號為溫度變化率信號和壓力變化率信號共同經過放大器后產生的誤差e以及誤差變化率C。
[0021]作為本發明的一種優選技術方案:在步驟(5)對輸出信號進行解模糊化后輸出控制量q，即為所需要的制氧量。
[0022]作為本發明的一種優選技術方案:所述溫度濃度傳感器為霍爾傳感器。
[0023]作為本發明的一種優選技術方案:所述壓力濃度傳感器為霍爾傳感器。
[0024]作為本發明的一種優選技術方案:所述氧氣發生裝置為由單片機進行數字控制的增氧泵。
[0025]本發明采用模糊控制理論，不依賴于被控對象的精確數學模型。利用控制法則來描述系統變量間的關系。不用數值而用語言式的模糊變量來描述系統。簡化系統設計的復雜性，特別適用于非線性、時變、滯后、模型不完全系統的控制。模糊控制器是一語言控制器，便于操作人員使用自然語言進行人機對話。模糊控制器是一種容易控制、掌握的較理想的非線性控制器，具有較佳的魯棒性、適應性、強健性(Robustness)及較佳的容錯性(Fault Tolerance)。
[0026]本發明消除了傳統控制過程中導致的波動問題，是水產養殖水域內的氧氣濃度穩定在一個具體的范圍內，保證了魚類的存活率。
[0027]本發明中用壓力傳感器、溫度傳感器替代了溶氧傳感器，通過綜合分析處理大氣壓力、水體溫度可得出水體的溶氧量。溫度、壓力傳感器可在惡劣的環境下工作，穩定性好，使用壽命長，使用中基本上無需維護，所述的兩種傳感器價格較低，適合在水產養殖現場推廣，滿足自動增氧的需要。
[0028]本發明的氧氣發生裝置可以采用增氧機或增氧泵，增加節點處的氧氣濃度。
[0029]本發明的溫度傳感器和壓力傳感器采用霍爾傳感器，霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。而本發明的霍爾傳感器為線性型霍爾傳感器，由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。線性霍爾傳感器又可分為開環式和閉環式。閉環式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。采用霍爾傳感器的氧氣濃度傳感器測量水產養殖水域的氧氣濃度或氧氣分壓，精度高、線性度好。
[0030]本發明的模糊控制器采用可編程控制器時，可靠性高，抗干擾能力強。可編程控制器是一種數字運算操作的電子的電子系統，它采用可以編制程序的存儲器，用來在執行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字或模擬的輸入
(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機械設備或生產過程。
[0031]可編程控制器簡稱PLC(英文全稱:Programmable Logic Controller)。從 PLC 的硬件結構形式上，PLC可以分為整體固定1/0型，基本單元加擴展型，模塊式，集成式，分布式5種基本結構形式。可編程控制器包括中央處理單元、存儲器、.輸入輸出接口(1/0模塊)和通信接口。中央處理單元是PLC的控制中樞，是PLC的核心起神經中樞的作用。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、1/0以及警戒定時器的狀態。
[0032]本發明實現了水產養殖水域的智能增氧，根據水體溶氧狀況合理增氧，且節約了電能。
【主權項】
1.一種水產養殖增氧的模糊控制方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)由溫度傳感器探測出水產養殖水域的溫度，與預設的溫度值進行比較輸出溫度偏差信號，由壓力傳感器探測出水產養殖水域的壓力，與預設的壓力值進行比較輸出壓力偏差?目號; (2)將溫度偏差信號經過微分計算得到溫度變化率信號，將壓力偏差信號經過微分計算得到壓力變化率信號； (3)將溫度變化率信號和壓力變化率信號共同經過放大后輸入模糊控制器； (4)采用模糊控制器對輸入信號進行模糊化，根據模糊規則得出模糊值； (5)模糊控制器根據得出的模糊值對輸出信號進行解模糊化，得到所需要的制氧量； (6)模糊控制器向氧氣發生裝置輸出放大后的控制信號，實現對水產養殖水域的增氧。
2.根據權利要求1所述的一種水產養殖增氧的模糊控制方法，其特征在于，步驟(4)中所述輸入信號為溫度變化率信號和壓力變化率信號共同經過放大器后產生的誤差e以及誤差變化率C。
3.根據權利要求1所述的一種水產養殖增氧的模糊控制方法，其特征在于在步驟(5)對輸出信號進行解模糊化后輸出控制量q，即為所需要的制氧量。
4.根據權利要求1所述的一種水產養殖增氧的模糊控制方法，其特征在于所述溫度傳感器為霍爾傳感器。
5.根據權利要求1所述的一種水產養殖增氧的模糊控制方法，其特征在于所述壓力傳感器為霍爾傳感器。
6.根據權利要求1所述的一種水產養殖增氧的模糊控制方法，其特征在于所述氧氣發生裝置為由單片機進行數字控制的增氧泵。
【專利摘要】本發明公開了一種水產養殖增氧的模糊控制方法，屬于自動增氧方法技術領域。本發明通過溫度傳感器和壓力傳感器采集水產養殖水域內的溫度和壓力，采用模糊控制理論，計算出需要的增氧量，控制氧氣發生裝置對水產養殖水域進行自動增氧，非常智能。
【IPC分類】G05D11-13
【公開號】CN104536474
【申請號】CN201410634819
【發明人】吳儼, 時國堅, 張軍, 孫繼通
【申請人】無錫悟莘科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月13日