鱼塘水质监测及增氧机自动监控系统介绍

          广东省广州市白云区农林局 陈柱 
 　 　珠江水产研究所 谢跃帆
 　 　广州恒心水产科技有限公司 李恒颂/文图

当前叶轮式增氧机已经普遍应用于高密度鱼塘养殖，多依靠养殖户的实践经验来人工控制增氧机的开启以及增氧时间的长短。如果养殖户不能准确判断增氧的时机，鱼塘管理者没有及时开启增氧机，夜间增氧机故障时没有及时发现，及时开启增氧机，就可能会出现水体溶氧不足，造成鱼类死亡等状况。

本文所述的鱼塘增氧机物联网自动监控系统利用计算机物联网系统，可自动监测鱼塘中的温度、pH值、溶氧量等鱼塘水体的参数，自动监控鱼塘增氧机的运行情况。只要养殖户或管理者能上网，就能随时随地了解和掌控鱼塘养殖水体的状况。该系统自2013年10月在中山食品水产进出口集团有限公司投入使用，运行正常。

一、物联网自动监控系统网络图

本系统在中山食品水产进出口集团有限公司对6个鱼塘的增氧机（每个鱼塘4台）实现了全自动监控，见图1。监控系统管理层、远程监控网络基于INTERNET网络，监控层网络是RS485网络，检测鱼塘水体参数的温度、pH值和溶氧值的传感器通过MODBUS RTU通讯协议，将检测的参数传送给PLC控制器。

PLC控制器监测到的鱼塘水体参数通过RS232接口传送存储到电脑监控软件中，电脑监控软件通过RS485网络，MODBUS RTU通讯协议将监测到的水体参数即时显示在LED显示器上。

二、水体参数监测传感器及自动清洗装置

鱼塘水体中鱼类排泄物、残饵、水体杂质、藻类、青苔等诸多因素会导致浸入式安装在池塘内的传感器探头易被污染。若不及时清理，将会严重影响pH值、溶氧量监控的精度，从而影响鱼塘增氧机的合理开关。自动控制系统本身又无法获知探头的清洁状况，故传感器探头需要定时清洗，否则将可能出现无法准确测定鱼塘内溶氧量的情况。另一方面，人工清洗，往往不能引起足够重视，常常被其他工作耽误，而且人工取出清洗，易损坏传感器。目前为此，应用于生产场所的pH值、溶氧量探测传感器等很少能长期正常使用的。因此，使用能自动清洗，稳定耐用的传感器探头是保证正确监测鱼塘水体参数和合理开关增氧机的前提。

图2~5是鱼塘pH值、溶解氧传感器的自动清洗装置的图片。这项应用采用气体清洗，选用合适压头的空压机，通过气管、专用的喷气压力调节阀（图中的黑色部件）向传感器喷气，带动传感器附近的水体冲洗清洁传感器探头。我们经过反复试验和现场测试，确定传感器的清洗压力是0.8bar，清洗时间是每8小时清洗1次，每次6分钟。自2013年10月投入使用，实践证明：自动清洗装置保证了传感器探头干净，传感器测试数据稳定，自动控制系统运行稳定可靠。

三、监控功能介绍

1.数据监控管理功能

物联网自动监控系统实时监控存储鱼塘的水体参数，用户可通过局域网、INTERNET或无线网络浏览，查询使用检测到的鱼塘水体参数，监控鱼塘增氧机、传感器自动清洗机的运行和故障情况。

可根据使用需求，随时查阅存储在电脑中的任意时间段的的鱼塘水体参数。见图6、7、8。

2.传感器自动清洗机和增氧机的监控功能 

本自动监控系统对清洗机和增氧机具有手动和自动两种控制模式。控制箱选择开关转到手动模式下，清洗机和增氧机仅由操作人员通过控制箱按钮进行启停控制；控制箱选择开关转到自动模式下，清洗机和增氧机的控制根据系统控制指令自动运行。

自动控制模式下，PLC控制器每天3次定时控制清洗机的运行，保证pH值、溶氧量传感器的清洁，保证检测数据准确。

自动控制模式下，PLC控制器对增氧机的控制包括定时控制和根据溶氧设定值自动控制两种模式。定时控制模式下，增氧机根据用户设定的时间表自动运行；根据溶氧设定值自动控制模式下，增氧机根据用户设定的溶氧值自动运行，当溶氧值连续低于启动设定值5分钟时，自动启动增氧机，当溶氧值连续高于关闭设定值5分钟时，自动停止增氧机运行。

自动控制模式下，电脑屏幕动态图像显示增氧机和清洗机的运行状态，可远程监控清洗机的运行状态和故障状态。

pH值和溶氧值可根据用户设定限值发出声光报警。即pH值和溶氧值如果连续5分钟低于用户设定的下限值或高于上限值，系统将发出声光报警，提醒用户关注池塘水质情况。见图9、10、11。

四、结论

（1）鱼塘的pH值、溶解氧传感器配置了合适的自动清洗系统，包括清洗机和自动控制装置，这保证了传感器探头清洁，提高了测量的准确性。

（2）实现了鱼塘的温度、pH值和溶解氧的24小时监控存储，为保证生产安全，提高管理水平提供了依据。

（3）实现了鱼塘增氧机的全自动控制，有利于节省资源，合理开增氧机，保证生产安全。

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