一種光伏智能水產養殖管控系統的製作方法
2023-12-12 06:02:02
本發明涉及監控系統領域，具體涉及一種光伏智能水產養殖管控系統。
背景技術：
水產養殖業是我國農業中的重要產業之一。傳統種類的養殖技術仍相對粗放，很多養殖產量來源於小規模，作坊式的民間養殖，這種形式的養殖技術系統性差、穩定性能低，高新的養殖技術並未得到真正的開發和推廣，集約化、數位化、標準化養殖技術發展進程仍很緩慢，養殖飼料、病害防控等配套技術也相對較差，安全養殖體系尚未形成，其結果是養殖產量和效益都不高，養殖還未擺脫「靠天收」的局面。不能適應日益擴大的養殖產業的發展需求，迫切需要構建高效的養殖技術，提高養殖產量和質量。
目前，現有的水產養殖系統大部分依靠人工進行換水、添加飼料，並且工人得時刻關注水塘水質的健康情況，人工成本太高，自動化程度太低。
此外，隨著國際能源危機和環境保護意識的加強，風能和太陽能光伏發電得到了廣泛的推廣。太陽能光伏發電由於需要的場地面積較大，常常會佔用大量的土地面積，使得土地資源得不到充分的利用。但目前將光伏發電應用在養殖系統上還不夠完善，有較大的改進空間。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供一種光伏智能水產養殖管控系統，該系統能夠實時監控水產養殖場所的環境信息、水體信息和飼料信息，且能自動調控相關參數，減少了人工勞動，系統結構簡單、易於實施、自動化程度高、具有智能化的特點，同時其電力來源為光伏發電技術與市電相結合，將光能轉化的電能為各模塊提供所需電能，緩解了能源壓力，達到了節能環保的效果，同時在電力發生異常時能提供備用電源，增加了系統的抗風險性；具有較高的實用價值和廣泛的應用前景。
本發明解決技術問題採用如下技術方案：
本發明提供了一種光伏智能水產養殖管控系統，包括：
主控模塊、供電模塊、環境數據採集模塊、電參數採集模塊、增氧調控模塊、投飼模塊、水質循環淨化模塊、顯示報警模塊、存儲模塊、無線通信模塊和移動接收控制終端；
所述主控模塊用於處理環境數據採集模塊、電參數採集模塊採集到的數據以及無線通信模塊接收的移動接收控制終端發出的控制信號，並根據分析處理後的結果或者移動接收控制終端發出信號對增氧調控模塊、投飼模塊、水質循環淨化模塊、顯示報警模塊發出相應的指令信號；
所述供電模塊包括光伏發電輸出模塊、市電輸出模塊、輸出切換管控模塊、安全保護模塊；所述光伏發電輸出模塊、市電輸出模塊用於給其他模塊提供必要的穩定直流電源或交流電源；所述輸出切換管控模塊用於根據負載功率的變化或主控模塊的指令信號，在光伏發電輸出、市電輸出間進行合理切換，用以保證在滿足負載需求的情況下，儘可能提高光伏發電利用效率；所述安全保護模塊用於根據主控模塊發出的指令或者負載數據發生異常超過閾值時，及時斷開系統的電流輸出，達到了保護各模塊不受損害以及防止人身安全事故的作用；
所述環境數據採集模塊包括水體含氧量傳感器、水質分析儀、魚群活動聲波傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、光亮度傳感器、雨水感應器、風力傳感器、可旋轉視頻模塊；所述環境數據採集模塊將數據實時送入主控模塊或者存儲模塊等待數據處理；
所述電參數採集模塊包括蓄電池數據採集模塊、負荷數據採集模塊和光伏發電數據採集模塊；所述蓄電池數據採集模塊用於採集蓄電池組的電壓、溫度、電量以及充電狀態數據；所述負荷數據採集模塊用於採集系統各模塊的消耗電能數據；所述光伏發電數據採集模塊用於採集光伏組件的輸出功率、輸出電壓、輸出電流以及太陽光輻照度數據；
所述增氧調控模塊包括增氧泵模塊和增氧控制電路模塊，用於根據主控模塊發出的信號適當的增加水體中的氧含量；
所述投飼模塊用於包括與各養殖水塘連接的皮帶運輸模塊、投放平臺、飼料投量控制模塊，所述投飼模塊用於根據主控模塊的指令信號調節養殖所需的飼料的投放量；
所述水質循環淨化模塊用於將養殖塘中的水體進行消毒、過濾雜質以及替換，用以保證養殖水質的安全衛生；
所述存儲模塊用來存儲環境數據採集模塊、電參數採集模塊採集的數據以及預先設置的控制程序，以供主控模塊調用；
所述顯示報警模塊用來實時顯示環境數據採集模塊、電參數採集模塊採集的數據信息，並可以根據情況分為不同的危險等級，並發出相應報警信號；
所述無線通信模塊用於向移動接收控制終端發送採集處理的數據、電參數數據或者接收移動接收控制終端的指令信息送入主控模塊以供調用；
所述移動接收控制終端用於實時接收數據採集模塊採集參數和電參數數據，並根據需要人為遠程設定控制參數以供主控模塊調用。
優選地，所述主控模塊為fpga、arm、dsp微處理器中的一種。
優選地，所述供電模塊包括光伏組件模塊、光伏控制模塊、逆變器模塊、蓄電池模塊、充放電控制模塊；
所述光伏組件模塊包括安裝於屋頂的多個光伏發電子單元，用於接收太陽光中的光輻射能量並轉化為電能，通過光伏控制模塊一路經過充放電控制模塊送入蓄電池模塊存儲，另一路通過逆變器模塊轉換成交流電輸出供其他模塊使用；
所述光伏控制模塊根據主控模塊發出的指令信號一方面調節光伏組件模塊中每個光伏發電子單元的電流通斷，從而調節光伏組件的發電輸出功率；另一方面對輸出功率在送入蓄電池存儲和直接轉化為交流電使用兩路間進行合理分配；
所述逆變器模塊為正弦波逆變器用於將光伏組件或者蓄電池模塊輸入的直流電轉化為交流電輸出，以供其他模塊使用；
所述蓄電池模塊包括蓄電池組和充電保護電路，所述充電保護電路與蓄電池組連接，用於保護電池且對電池實行智能充電，避免了過電流和過電壓現象，有效提高了電池的使用壽命；
所述充放電控制模塊根據主控模塊發出的指令信號，一方面控制蓄電池模塊合理的在充電和放電間進行切換，另一方面控制輸出的電流在直接供給負載使用和通過逆變器轉換為交流電使用兩路間進行和例分配。
優選地，所述各傳感器中均設有無線通信發射器，用於與無線通信模塊進行數據傳遞。
優選地，所述水質循環淨化模塊包括伺服電機模塊，進水管道、出水管道以及設置在進水管道中的水體殺菌過濾模塊；所述伺服電機用於控制水泵的關閉和進水、出水的速度，所述進水、出水管道用於將養殖水塘中的汙水進行循環過濾。
優選地，所述存儲模塊包括隨機存儲器模塊、sd卡模塊、usb接口模塊，所述隨機存儲器模塊用於與主控模塊的配合使用以增加內存和數據處理的速度，所述sd卡模塊用於長時間存儲採集的各種數據，所述usb接口模塊方便導出複製數據。
優選地，所述顯示報警模塊包括led電子顯示屏、語音播報模塊、報警燈以及報警呼叫器。
優選地，所述移動接收控制終端包括移動接收設備和安裝在設備上的app；所述移動接收設備為智能手環、智慧型手機、平板電腦中的一種。
優選地，所述無線通信模塊為wifi通信模塊。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
（1）本發明的一種光伏智能水產養殖管控系統結構設計合理，針對性強，投入成本低，可靠性高，應用範圍較廣；同時，有利於減少管理人員的工作量，提高增氧設備的使用壽命，提升水產養殖的自動化控制；適用於水產養殖增氧設備的監控，及其同類產品的改進。
（2）本發明的一種光伏智能水產養殖管控系統的通過將太陽能板發的電存儲進蓄電池，並通過逆變器的轉換，給系統供電，配合電網，解決了電網突然停電時系統不能正常使用的問題；蓄電池可以穩定逆變器輸入電壓，即便是在陽光較弱時或者夜間，通過蓄電池儲存的電能也可以維持給系統供電，有效地節約用電成本，合理利用能源;同時採用的安全保護模塊能夠在負載發生異常或者人為需要時及時自動斷開電流輸出，最大程度的保護了人身財產安全。
（3）本發明的一種光伏智能水產養殖管控系統中的光伏組件模塊使用多個光伏發電子單元，將光伏組件的電流進行匯流，通過光伏控制模塊控制匯流電流的流向，匯流電流一方面通過逆變器轉換為交流電為系統各模塊提供工作電流，另一方面光伏發電產生的多餘電能通過充放電控制模塊裝置存儲在蓄電池中，在無光照的條件下，充放電控制模塊控制蓄電池放電，提供給系統各模塊使用；另一方面系統採用的光伏控制模塊，能夠根據主控模塊發出的指令信號調節光伏組件模塊中每個光伏發電子單元的電流通斷，從而調節光伏組件的發電輸出功率，能夠最大程度的提高光伏發電的效率，同時保護了系統電流的穩定持續性。
（4）本發明的一種節能環保智能牲畜養殖系統採用水質循環淨化模塊實時採集養殖水塘中的水體參數，並自動進行水體調控，大大減少了人工的幹預，提高了養殖效率。
（5）本發明的一種節能環保智能牲畜養殖系統中主控模塊採用了fpga、arm、dsp中的一種微處理器，其功耗較小、可靠性性較高、編程簡單、效率較高、價格較低、數據處理速度較快，能夠有效提高管控系統的靈敏度和可靠性，降低的能耗，節約了資源。
（6）本發明的一種節能環保智能牲畜養殖系統採用了wifi通信模塊和移動接收控制終端，一方面減少了施工難度，另一方面能夠實時的與移動接收控制終端進行通信，將養殖水塘中的相關信息傳送給人們的同時還能夠接收控制終端的人為的控制信號，大大提高了發明的養殖系統的管控效果和功能。
（7）本發明的一種節能環保智能牲畜養殖系統採用了充電保護電路與蓄電池組連接，當蓄電池模塊電壓較低時，在設定的最大電流下充電，隨著蓄電池模塊電壓的不斷增加，充電電流隨之減小，最終將蓄電池模塊恆定在一個設定的電壓值上，進行浮充，避免超出蓄電池模塊的容量或出現虛滿，避免了過電流和過電壓現象，能夠最大程度的保護電池，節約了資源，減少了能耗、延長了電池的使用壽命。
（8）本發明的一種節能環保智能牲畜養殖系統能夠實時監控水產養殖場所的環境信息、水體信息和飼料信息，且能自動調控相關參數，減少了人工勞動，系統結構簡單、易於實施、自動化程度高、具有智能化的特點，同時其電力來源為光伏發電技術與市電相結合，將光能轉化的電能為各模塊提供所需電能，緩解了能源壓力，達到了節能環保的效果，同時在電力發生異常時能提供備用電源，增加了系統的抗風險性；具有較高的實用價值和廣泛的應用前景。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：
圖1為本發明的一種光伏智能水產養殖管控系統意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
如圖1所示，本實施例的一種光伏智能水產養殖管控系統，包括：
主控模塊、供電模塊、環境數據採集模塊、電參數採集模塊、增氧調控模塊、投飼模塊、水質循環淨化模塊、顯示報警模塊、存儲模塊、無線通信模塊和移動接收控制終端；
所述主控模塊用於處理環境數據採集模塊、電參數採集模塊採集到的數據以及無線通信模塊接收的移動接收控制終端發出的控制信號，並根據分析處理後的結果或者移動接收控制終端發出信號對增氧調控模塊、投飼模塊、水質循環淨化模塊、顯示報警模塊發出相應的指令信號；
所述供電模塊包括光伏發電輸出模塊、市電輸出模塊、輸出切換管控模塊、安全保護模塊；所述光伏發電輸出模塊、市電輸出模塊用於給其他模塊提供必要的穩定直流電源或交流電源；所述輸出切換管控模塊用於根據負載功率的變化或主控模塊的指令信號，在光伏發電輸出、市電輸出間進行合理切換，用以保證在滿足負載需求的情況下，儘可能提高光伏發電利用效率；所述安全保護模塊用於根據主控模塊發出的指令或者負載數據發生異常超過閾值時，及時斷開系統的電流輸出，達到了保護各模塊不受損害以及防止人身安全事故的作用；
所述環境數據採集模塊包括水體含氧量傳感器、水質分析儀、魚群活動聲波傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、光亮度傳感器、雨水感應器、風力傳感器、可旋轉視頻模塊；所述環境數據採集模塊將數據實時送入主控模塊或者存儲模塊等待數據處理；
所述電參數採集模塊包括蓄電池數據採集模塊、負荷數據採集模塊和光伏發電數據採集模塊；所述蓄電池數據採集模塊用於採集蓄電池組的電壓、溫度、電量以及充電狀態數據；所述負荷數據採集模塊用於採集系統各模塊的消耗電能數據；所述光伏發電數據採集模塊用於採集光伏組件的輸出功率、輸出電壓、輸出電流以及太陽光輻照度數據；
所述增氧調控模塊包括增氧泵模塊和增氧控制電路模塊，用於根據主控模塊發出的信號適當的增加水體中的氧含量；
所述投飼模塊用於包括與各養殖水塘連接的皮帶運輸模塊、投放平臺、飼料投量控制模塊，所述投飼模塊用於根據主控模塊的指令信號調節養殖所需的飼料的投放量；
所述水質循環淨化模塊用於將養殖塘中的水體進行消毒、過濾雜質以及替換，用以保證養殖水質的安全衛生；
所述存儲模塊用來存儲環境數據採集模塊、電參數採集模塊採集的數據以及預先設置的控制程序，以供主控模塊調用；
所述顯示報警模塊用來實時顯示環境數據採集模塊、電參數採集模塊採集的數據信息，並可以根據情況分為不同的危險等級，並發出相應報警信號；
所述無線通信模塊用於向移動接收控制終端發送採集處理的數據、電參數數據或者接收移動接收控制終端的指令信息送入主控模塊以供調用；
所述移動接收控制終端用於實時接收數據採集模塊採集參數和電參數數據，並根據需要人為遠程設定控制參數以供主控模塊調用。
本實施例中的主控模塊為fpga微處理器。
本實施例中的供電模塊包括光伏組件模塊、光伏控制模塊、逆變器模塊、蓄電池模塊、充放電控制模塊；
所述光伏組件模塊包括安裝於屋頂的多個光伏發電子單元，用於接收太陽光中的光輻射能量並轉化為電能，通過光伏控制模塊一路經過充放電控制模塊送入蓄電池模塊存儲，另一路通過逆變器模塊轉換成交流電輸出供其他模塊使用；
所述光伏控制模塊根據主控模塊發出的指令信號一方面調節光伏組件模塊中每個光伏發電子單元的電流通斷，從而調節光伏組件的發電輸出功率；另一方面對輸出功率在送入蓄電池存儲和直接轉化為交流電使用兩路間進行合理分配；
所述逆變器模塊為正弦波逆變器用於將光伏組件或者蓄電池模塊輸入的直流電轉化為交流電輸出，以供其他模塊使用；
所述蓄電池模塊包括蓄電池組和充電保護電路，所述充電保護電路與蓄電池組連接，用於保護電池且對電池實行智能充電，避免了過電流和過電壓現象，有效提高了電池的使用壽命；
所述充放電控制模塊根據主控模塊發出的指令信號，一方面控制蓄電池模塊合理的在充電和放電間進行切換，另一方面控制輸出的電流在直接供給負載使用和通過逆變器轉換為交流電使用兩路間進行和例分配。
本實施例中的各傳感器中均設有無線通信發射器，用於與無線通信模塊進行數據傳遞。
本實施例中的水質循環淨化模塊包括伺服電機模塊，進水管道、出水管道以及設置在進水管道中的水體殺菌過濾模塊；所述伺服電機用於控制水泵的關閉和進水、出水的速度，所述進水、出水管道用於將養殖水塘中的汙水進行循環過濾。
本實施例中的存儲模塊包括隨機存儲器模塊、sd卡模塊、usb接口模塊，所述隨機存儲器模塊用於與主控模塊的配合使用以增加內存和數據處理的速度，所述sd卡模塊用於長時間存儲採集的各種數據，所述usb接口模塊方便導出複製數據。
本實施例中的顯示報警模塊包括led電子顯示屏、語音播報模塊、報警燈以及報警呼叫器。
本實施例中的移動接收控制終端包括移動接收設備和安裝在設備上的app；所述移動接收設備為智慧型手機。
本實施例中的無線通信模塊為wifi通信模塊。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。