紫菜育苗环境参数智能化控制设计与试验

韩服善　杨进?徐豪

[摘 要] 本文对紫菜育苗环境参数智能化控制进行总体方案设计，针对数据采集部分、控制器主体设计和元器件选型进行硬件设计，针对控制系统的软件进行设计并组装和试验，根据试验结果对系统进行改进优化，具有实用推广价值。

[关键词] 紫菜育苗;环境参数;硬件设计;软件设计

[中圖分类号] S968.431;S951.2 [文献标识码] A [文章编号]1674-7909（2020）06--2

我国是世界上最大的紫菜生产国，而江苏省紫菜产量占全国总产量的50%，目前江苏省紫菜加工已全面实现机械化全自动生产。江苏省紫菜产业历经30年的发展，现已形成了养殖面积2.55万hm2、加工机组518套、标准制品产量达55.49亿张、销售总额达16.5亿元的新兴产业，紫菜产业已成为江苏省海洋渔业的支柱产业之一。没有优良苗种，紫菜养殖无从谈起。就紫菜育苗而言，光线、温度、海水的pH值对丝状体的培育生长影响极大，目前完全依靠人的经验进行控制，难以达到精准化。本设计以物联网为基础，借助传感器对整个室内养殖环境进行智能化精准控制。采用温度传感器控制室内和水的温度，采用光照强度测量仪测量室内光线，将测量数值传给中控系统控制执行机构开启关闭窗户、黑色塑料薄膜覆盖等[1]。

1 参数智能化控制总体方案

紫菜工厂化育苗过程中生长环境参数主要有光线、温湿度、海水的pH值和水肥等，本方案以物联网为基础，借助传感器对整个室内育苗环境进行智能化精准控制，控制总体方案如图1所示[2]。

2 参数智能化控制硬件设计

制作自控系统需要详细了解现场的设备参数及运行方式。结合相应的设备参数，我们做自控系统的配电柜时选择适合设备的供电配件。

2.1 参数智能化控制系统的总体要求

触摸屏采集控制器，直接显示传感器采集数据;育苗室数据采集包括空气温度、空气湿度、光照度、湿度等多路传感器数据;控制项目包括卷帘、风机、卷膜、天窗、外遮阳、内遮阳、水帘、补光、电机和水泵等;自动/手动控制包括〖手*停*自〗，即手动（本地手动人工控制模式）、停止（非使用期间或防止意外均可选停止档位）、自动（使用远程手动或全自动控制）。

2.2 采集参数需配用传感器数量

采集参数需配用传感器数量如表1所示。

2.3 执行机构的组成及参数

执行机构的组成及参数如表2所示。

3 参数智能化控制软件设计

根据控制系统环境参数要求，设计程序流程如图2所示。根据传感器采集参数经采集器处理和育苗期不同时期标准参数比较，由控制系统驱动执行机构完成室内环境调节[3]。

控制系统的具体运行过程如下。用户可根据需求调节室内各参数设定值，设定完成后，按下启动按钮，控制器首先将温度传感器采集到的温度值与设定值进行比较，如果比较结果高于设定值，则控制打开通风窗风机、湿帘进行降温;比较结果低于设定值，则打开供热设备。如果温度正常，则进入到空气湿度模块控制器，将检测值与设定值进行比较，如果空气温度高于设定值，则打开通风窗和风机除湿;如果测量值低于设定值，则打开喷淋电磁阀，对室内进行加湿。如果湿度正常，则进入光照强度模块控制器，将测量的光照强度值与设定的光照强度进行比较，如果测量值高于设定值，则关闭补光设备，同时拉上遮阳帘;如果测量值低于设定值，那么则打开补光设备，同时打开遮阳帘。如果光照强度正常，则进入pH值检测模块，控制器将测量的pH值与设定的pH值进行比较，如果测量值高于设定值，则打开补水电磁阀;如果测量值低于设定值，则打开补碱性物质电磁阀。在系统整个运行过程中，如果任何部件出现问题，则进行声光报警。

4 结语

智能化控制基于物联网端控制设置，通过电脑、手机可以设置短信报警功能;可以实现设备远程“启用智能自动控制”，当选择之后，可以通过设置环境参数，自动控制设备开启关闭，实现全自动化功能，其中可以实现自动控制的设备有卷帘、风机、卷膜、天窗、外遮阳、内遮阳、水帘、电机和水泵等。该智能控制系统经安装调试，达到设计要求，获得较满意效果。

参考文献

[1]何川.基于PLC的智能温室监控系统[D].成都：电子科技大学，2013.

[2]孙利民，李建中，陈渝.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005.

[3]吴金洪，丁飞，陈应春，等.现代温室无线数据采集系统的研究[J].计算机测量与控制，2007（3）：405-406.