豬場(chǎng)溫度檢測(cè)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制

豬場(chǎng)溫度檢測(cè)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制

中國(guó)沿海地區(qū)面積大，水產(chǎn)源豐富。養(yǎng)殖業(yè)是沿海地區(qū)的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)。目前眾多養(yǎng)殖場(chǎng)仍是經(jīng)驗(yàn)式養(yǎng)殖,對(duì)養(yǎng)殖池溫度的監(jiān)測(cè)、控制仍然是人工進(jìn)行。其結(jié)果一是勞動(dòng)量大,尤其是生產(chǎn)旺季,24h人工監(jiān)測(cè)溫度,生產(chǎn)工人很疲勞;二是由于經(jīng)驗(yàn)、責(zé)任心等原因,溫度控制的準(zhǔn)確性不太高。本文就是針對(duì)上述問(wèn)題,把當(dāng)今先進(jìn)的信息技術(shù)/自動(dòng)控制技術(shù)和傳感測(cè)量技術(shù)的成果應(yīng)用于養(yǎng)殖過(guò)程,使得養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)苗池溫度的監(jiān)測(cè)、記錄、控制能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,既可提高養(yǎng)殖業(yè)的高技術(shù)含量,又有利于消除人為因素的影響,以利于養(yǎng)殖對(duì)象的生存和成長(zhǎng)。一個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)集中全自動(dòng)控制,可節(jié)省勞動(dòng)力,大大降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,具有很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。1加熱與保溫系統(tǒng)養(yǎng)殖場(chǎng)苗池溫度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件主要由苗池溫度檢測(cè)與控制單元、鍋爐溫度檢測(cè)與控制單元、模擬信號(hào)處理單元、數(shù)據(jù)采集單元、計(jì)算機(jī)等組成,如圖1所示。系統(tǒng)的工作原理如下:通過(guò)鍋爐的循環(huán)熱水流經(jīng)養(yǎng)殖苗池中的散熱器進(jìn)行熱交換來(lái)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖苗池的加熱。⑴本系統(tǒng)的鍋爐溫度檢測(cè)與控制單元適用于電加熱式或液體燃料加熱式兩種鍋爐。當(dāng)鍋爐水溫未達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),則通電加熱或接通燃油系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)燃油加熱,達(dá)到設(shè)定溫度后則自動(dòng)切斷控制電源。⑵采用電磁熱水閥的通斷來(lái)達(dá)到加熱與保溫控制。當(dāng)苗池溫度檢測(cè)與控制單元的Cu50熱電阻檢測(cè)到池溫未達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),電磁熱水閥接通,鍋爐的循環(huán)熱水流過(guò)散熱器,池溫上升;達(dá)到設(shè)定溫度后,則電磁熱水閥關(guān)閉,屬于二位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。為防止控制失效而跑溫造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失,該單元還采用電接觸式水銀溫度計(jì)和其他器件組成了極限溫度保護(hù)控制,確保系統(tǒng)的安全可靠。⑶熱水循環(huán)是由水泵和配套的管道及部件實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)所有苗池溫度達(dá)到設(shè)定溫度后,水泵斷電停止工作。下面就各個(gè)單元進(jìn)行具體描述。1.1鍋爐水溫度檢測(cè)以TEL72型溫度指示調(diào)節(jié)儀為基礎(chǔ),應(yīng)用接觸器、電磁線圈、指示燈等電氣器件設(shè)計(jì)成的鍋爐溫度檢測(cè)與控制單元,將通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)到的鍋爐水溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較,低于設(shè)定值時(shí),指示調(diào)節(jié)儀的一對(duì)端子接通,使接觸器和控制電加熱體或燃油閥的電磁線圈帶電,加熱鍋爐水使其溫度上升;當(dāng)鍋爐水溫度升到設(shè)定值時(shí),溫度指示調(diào)節(jié)儀另一對(duì)端子接通,切斷接觸器和電磁線圈的通電,使鍋爐水處于保溫階段。同時(shí),將從溫度指示調(diào)節(jié)儀表頭線圈引出的反映溫度信息的電壓作為模擬信號(hào)處理單元的輸入信號(hào)之一。其接口如圖2所示。1.2溫度指示調(diào)節(jié)儀的應(yīng)用以TE(或TEL)型電子式溫度指示調(diào)節(jié)儀為基礎(chǔ),應(yīng)用繼電器、接觸器、電磁熱水閥、電接觸式水銀溫度計(jì)等電氣控制器件設(shè)計(jì)成苗池溫度檢測(cè)與控制單元,將通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)到的苗池水溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較,低于設(shè)定值時(shí),指示調(diào)節(jié)儀的一對(duì)端子接通,使接觸器和控制電磁熱水閥的線圈帶電,鍋爐的循環(huán)熱水進(jìn)入苗池中的散熱器,苗池水溫度上升。當(dāng)苗池水溫度升到設(shè)定值時(shí),溫度指示調(diào)節(jié)儀另一對(duì)端子接通,切斷接觸器和控制電磁熱水閥的線圈的通電,鍋爐的循環(huán)熱水不能進(jìn)入苗池中的散熱器,苗池水處于保溫階段。當(dāng)控制失效而超溫后,水銀溫度計(jì)的接點(diǎn)接通,繼電器帶電,切斷接觸器線圈的帶電,從而切斷控制電磁熱水閥的線圈的帶電,鍋爐的循環(huán)熱水不能進(jìn)入苗池中的散熱器,因而防止了苗池水的溫度的繼續(xù)上升,確保了控制系統(tǒng)的安全可靠。同時(shí),將從每個(gè)溫度指示調(diào)節(jié)儀表頭線圈引出的反映溫度信息的電壓作為模擬信號(hào)處理單元的輸入信號(hào)之一。其接口如圖3所示。1.3建立一個(gè)單元的監(jiān)控-阻抗匹配規(guī)則,將所有監(jiān)測(cè)采用模擬運(yùn)算放大器TL082、晶體管和阻容元件設(shè)計(jì)成的模擬信號(hào)處理單元,將從鍋爐溫度檢測(cè)與控制單元和苗池溫度檢測(cè)與控制單元輸出的反映鍋爐和各個(gè)苗池溫度信息的電壓模擬信號(hào)分別放大與阻抗匹配,將處理后的電壓模擬信號(hào)作為數(shù)據(jù)采集單元的輸入信號(hào)。其接口如圖4所示。1.4單元接口電路設(shè)計(jì)由32路12位A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集和布線陣列組成的數(shù)據(jù)采集單元接受微型計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集單元的接口軟件啟動(dòng)轉(zhuǎn)換指令,將模擬信號(hào)處理單元輸出的電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),并存放于指定端口312H,供計(jì)算機(jī)讀取。其接口如圖5所示。2軟件模塊本系統(tǒng)的軟件由計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集單元的接口、苗池與鍋爐溫度動(dòng)態(tài)顯示和采集數(shù)據(jù)處理等模塊組成。2.1接口軟件設(shè)計(jì)選A/D轉(zhuǎn)換通道向端口(本系統(tǒng)為310H)寫入通道號(hào)N(一個(gè)通道號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)苗池或鍋爐);選中數(shù)據(jù)口,寫端口(311H,通常寫入0);啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換;讀取端口數(shù)據(jù)(312H數(shù)據(jù)高4位,313H數(shù)據(jù)低8位);存取所讀數(shù)據(jù)。接口軟件的核心是用VB開(kāi)發(fā)的二個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接函數(shù)Out_port()和In_port()。本軟件采用定時(shí)采集方式,在一個(gè)周期內(nèi)完成對(duì)所有通道的采集。具體實(shí)現(xiàn)如下:forch=1toTotalChannel’ch表示通道號(hào),每個(gè)苗池與鍋爐對(duì)應(yīng)一個(gè)通道Out_port(&H310,ch)’選A/D轉(zhuǎn)換通道向端口310H寫入通道號(hào)chOut_port(&H311,0)’選中數(shù)據(jù)口,寫端口(311H,通常寫入0)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換DH=In_port(&H312)’讀取端口數(shù)據(jù)312H(數(shù)據(jù)高4位)DL=In_port(&H313)’讀取端口數(shù)據(jù)313H(數(shù)據(jù)低8位)Data(ch)=DH*256+DL’將數(shù)據(jù)存放入數(shù)組D供其它軟件使用nextch2.2溫度值的顯示。根據(jù)固定的自苗池與鍋爐溫度動(dòng)態(tài)顯示模塊是將微計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集單元接口軟件所得的苗池與鍋爐溫度數(shù)據(jù)(即上述的數(shù)組Data)及時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上,并將所得數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,如果超出控制數(shù)據(jù)值范圍,一方面在屏幕上以特殊的顏色(正常為黑色、過(guò)高為紅色、過(guò)低為粉紅色)顯示測(cè)得的溫度值。另一方面通過(guò)計(jì)算機(jī)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。2.3u3000利用sst軟件維護(hù)數(shù)據(jù)質(zhì)控采集數(shù)據(jù)處理軟件主要完成對(duì)計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集單元接口軟件所得的苗池與鍋爐溫度數(shù)據(jù)(即上述的數(shù)組Data)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、歷史數(shù)據(jù)查詢、打印、清理等。描述如下:(1)當(dāng)一個(gè)周期內(nèi)所有通道數(shù)據(jù)采集完畢后,將放入數(shù)組Data中的數(shù)據(jù)存入Access數(shù)據(jù)庫(kù),以備后用;Setoldws=DBEngine.Workspaces(0)Setolddb=oldws.OpenDatabase(“\ddwk\db1.mdb”)Setnewdyn=olddb.OpenRecordset(“datat”,dbOpenTable)newdyn.AddNewnewdyn(“rq”)=Format(Date,“yyyy-mm-dd”)newdyn(“sj”)=Format(Time,“hh:mm:ss”)newdyn(“cd1”)=Data(0)……newdyn(“cdn”)=Data(n-1)newdyn.Update(2)如點(diǎn)擊歷史數(shù)據(jù)查詢菜單,輸入時(shí)間條件,將完成給定條件的所有數(shù)據(jù)屏幕顯示;Setrcset=olddb.OpenRecordset(“SELECT*FROMdatat”,dbOpenDynaset)rcset.MoveFirstrq=Format(rq,“mm-dd-yy”)findcirt=“rq=#”&Format(qsdate,“mm-dd-yy”)&“#andsj>=#”&Format(qstime,“hh:mm:ss”)&“#andsj<=#”&Format(jztime,“hh:mm:ss”)&“#”DoWhileNotrcset.NoMatchsycount=sycount+1rcset.FindNextfindcirtLoop(3)數(shù)據(jù)打印。通過(guò)建立與Excel軟件的鏈接,將滿足輸入的時(shí)間條件的數(shù)據(jù)以Excel文件形式打印輸出;SetEx=CreateObject(“Excel.Application”)SetExWBook=Ex.Workbooks().AddSetExSheet=ExWBook.Worksheets(“Sheet1”)rcset.FindFirstfindcirtsrange=“A1:I”&Format(sycount)X數(shù)組生成Ex.Range(srange).Value=XEx.Range(srange).HorizontalAlignment=xlHAlignRightEx.Range(srange).SelectExSheet.PrintOutExWBook.CloseFalse(4)數(shù)據(jù)清理。主要是將滿足一定條件的不必要的數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)介質(zhì)中清除;Setrcset=olddb.OpenRecordset(“SELECT*FROMdatat”,dbOpenDynaset)rq=Format(rq,“mm-dd-yy”)findcirt=“rq>=#”&Format(qldate,“mm-dd-yy”)&“#andrq<=#”&Format(qlzdate,“mm-dd-yy”)&“#”rcset.FindFirstfindcirtrcset.MoveFirstDoWhileNotrcset.NoMatchrcset.Deletercset.FindNextfindcirtLoop3系統(tǒng)運(yùn)行狀況分析圖6為系統(tǒng)在湛江某養(yǎng)殖場(chǎng)具體應(yīng)用中歷史數(shù)據(jù)查詢的場(chǎng)景。輸入要查詢的日期和起止時(shí)間,點(diǎn)擊查找按鈕,在下面的窗口中逐條顯示相應(yīng)的記錄數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)近半年的不間斷觀測(cè)、運(yùn)行與驗(yàn)證,系統(tǒng)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)運(yùn)行狀況良好,得到系統(tǒng)的重要指標(biāo)如下:工作范圍:苗池10～33℃,鍋爐10～80℃;誤差范圍:±0.5℃;響應(yīng)