鱼池增氧机自动控制器的研究.doc 7页 VIP

鱼塘增氧机自动控制器研究辽阳职业技术学院，辽宁辽阳0 111004 摘要 对鱼塘增氧机自动控制进行经济性研究。 鱼池增氧机的主要作用是通过搅拌水体，去除水中的有害气体，增加水中的氧气。 但若采用手动控制曝气机，控制不及时，达不到效果，而且工作时间过长，还会出现过多的情况。 能源消耗无效。 本文研究了水中有害气体的检测以及充氧电机自动控制装置的实现，不仅可以及时提供氧气，还可以有效减少电能的消耗。 该控制器采用检测-发射-接收-控制的基本思想，采用周期性发射控制，可以有效节省发射电路的功耗。 关键词：节能； 甲烷； 检测； 发射; 接待; 控制。 CLC分类号O62文献标识码A货号1674-6708(2012)61-0093-02鱼塘增氧机是保证水产品正常养殖的重要设备。 在淡水养殖中，鱼塘有时会出现大面积的死鱼。 过去人们认为这是由于鱼塘水中含氧量减少造成的。 因此，人们在水面下方安装了叶轮螺旋鱼池增氧机，让飞溅的空气中的水滴运动，将空气中的氧气带回水中，从而增加了水中的含氧量。 鱼池添加这种增氧机确实避免了大面积死鱼的现象。 根据以上推测，增大螺旋桨电机的功率，会有效增加水中的含氧量。 但经过实验测试发现，使用3KW的电机与1.5K的电机相比，水中的含氧量并没有明显的提高。

那么，为什么添加鱼池增氧机可以避免大面积死鱼呢？ 与流水养殖不同，淡水鱼塘养殖通常是死水养殖。 为了提高养殖效率，人们通常采用较高的养殖密度，这需要每天投入大量的鱼食。 根据养殖对象的不同，鱼饲料输入可以是动物饲料（例如碎鸡肠）或植物饲料（例如农作物颗粒）。 这些食物被鱼消化后，最终变成粪便，继续堆积在鱼塘底部。 就像沼气的产生一样，在一定的温度和压力下也会产生甲烷等有害气体。 尤其是在高湿、闷热的环境下，这些有害气体的浓度会不断增加。 鱼塘里的鱼会随着有害气体的上升而增多。 会出现浮头、跳出水面的现象。 严重时会出现大面积死鱼，给养鱼户造成重大经济损失。 因此，增氧机的主要作用就是通过搅拌水体，去除水中的甲烷等有害气体，为鱼类提供正常的生存环境。 东北地区增氧机工作时间为每年5月至10月。 一般情况下，增氧机电机每天连续工作8小时。 综合以上分析结果，在避免大面积死鱼的相同条件下，使用1.5kW电机的成本比使用3kW电机低一半，经济效益非常可观。 在当今提倡节能环保的环境下，我们有必要依靠科技进步来实现鱼池增氧机的自动控制，进一步降低增氧机的电耗。 从鱼塘大面积死鱼现象的机理分析，我们可以得出以下结论：在不产生甲烷等有害气体的情况下，不需要开启增氧电机，否则电源会被浪费了。

为了实现鱼塘增氧机的自动控制，我们需要使用传感器来测量鱼塘水中甲烷气体的浓度。 只要浓度超过一定值，电机就会启动； 当浓度低于一定值时，电机将关闭。 这样就达到了节能环保的目标。 要实现鱼池增氧机的自动控制，必须解决以下问题： 1、水中甲烷气体的采集和浓度测量。 为了测量甲烷气体的浓度，通常可以使用加热和非加热两种类型的传感器。 根据传感器灵敏度、环境、电路成本、寿命等因素，我们推荐使用TP-1.1A非加热传感器。 一般农户使用的甲烷气体浓度为60%左右，TP-1.1A传感器对浓度超过0.03%的甲烷气体可以有良好的灵敏度。 无论使用哪种类型的传感器，由于它们直接测量气态甲烷浓度，因此我们必须通过甲烷收集装置收集水中的甲烷，然后在气室中进行测量。 沼气收集装置如图1所示。从外观上看，沼气收集装置呈伞状，伞根部有一个向上的通气孔。 将沼气收集装置伞面下端与救生圈固定并浮于水面。 一方面，漂浮在相应伞面区域下方的甲烷气体将通过通气孔沿着伞内的斜面进入伞端上部的气室。 ，TP-1.1A传感器放置在这里； 另一方面，“水涨船高”，防止因下雨、池塘淹水等原因水涌入气室淹没传感器，影响正常工作。

底部局部图和轴向四分之一圆截面图 2 无线通信和供电 经济运行问题 甲烷收集装置连同传感器应放置在水面上。 当传感器检测到甲烷气体时，可以将信号传输到岸上的陆地上，利用无线接收装置来控制电机的启动和停止。 鱼池增氧机自动控制器安装示意图如图2所示。无线通讯可以使用市场上现成的收发模块。 一套收发模块的价格一般在20元左右，传输距离一般在500m以内。 通常一个鱼池可以有多个增氧机，有的渔民可能有几个鱼池。 从地理分布来看，自己的鱼塘附近可能还有其他渔民的鱼塘。 如果发送和接收频率相同，必然会造成信号干扰，影响控制效果。 为了解决这个问题，可以利用收发模块的编码特性。 收发模块的电路板上通常有8个短路点。 通过短接相同位置，可以使收发模块的编码保持一致。 只有代码相同的接收模块和发送模块才能正常使用。 从数量上看，2的8次方有256个代码。为了有效地利用这些代码，鱼池可以采用一发多收的方案。 显然这降低了系统的可靠性，因为一旦传感器或发射电路出现故障，该鱼池中的所有增氧机都将无法工作，因此建议使用双发多接收的解决方案。 虽然有冗余，但可靠性很高。 太阳能电池可作为传感器和无线发射电路的电源，但成本较高。 通常可以采用干电池作为电源，成本较低，一般需要每月更换一次。

为了延长干电池的工作时间，考虑到传感器检测工作的连续性，且TP-1.1A传感器为非加热型，功耗比加热型低。 因此，无线发射电路仅采用定时间歇工作方式。 由555振荡器器件实现的方波信号受到控制。 传感器检测到气体信号时，仅在方波高电平期间发光，在方波低电平期间不发光。 理论上可以节省一半的电池能量。 图3所示为采用TP-1.1A传感器的检测与发射控制电路原理图。 在电源E、传感器TP-1.1A、电阻R1组成的电路中，电阻R1两端的电压与被检测气体的浓度成正比； 而比较器Q1、电阻器R2-R6、晶体管T1和电容器C2实现快​​速结束因素TP-1.1A具有因长期存储而导致的固有不稳定期。 R7-R8分压电阻决定监测点气体浓度对应的电压。 电容器C1和C2起滤波作用。 比较器Q2、电阻器R9-R12、晶体管T2、继电器J实现对发射电路电源超过设定（浓度）电压的控制。 二极管D1保护晶体管T2。 通过D2引入方波电压后，实现定时间歇工作模式。 当方波电压处于低电平状态时，如果Q2比较后的电压为高电平（需要接通电机电源），但D2的导通导致晶体管T2处于截止状态且无法打开发射电路的电源。 当方波电压为高电平时，由于D2反接，T2能否导通取决于比较的Q2输出电压。

因此，信号能否发出有两个条件：一是检测浓度对应的电压高于设定电压；二是检测浓度对应的电压高于设定电压。 另一种是仅当方波电压处于高电平时。 我们相信，随着科学技术的发展，未来将会出现大量的机电产品，在解决具体问题的过程中，将促进社会经济的低碳、环保、科学、可持续发展。 参考文献 [1] 叶轮增氧机充氧试验报告。 辽宁省淡水渔业环境监督检验站，2008。[2]TP-1.1A非加热甲烷气体传感器使用说明书，2010。[3]张正伟。 传感器原理及应用。 中央广播电视大学出版社，1991．[4]李娟。 传感器和检测技术。 机械工业出版社，2009。

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