魚池增氧機自動控制器的研究.doc 7頁 VIP

魚塘增氧機自動控制器研究遼陽職業技術學院，遼寧遼陽0 111004 摘要 對魚塘增氧機自動控制進行經濟性研究。 魚池增氧機的主要作用是通過攪拌水體，去除水中的有害氣體，增加水中的氧氣。 但若采用手動控制曝氣機，控制不及時，達不到效果，而且工作時間過長，還會出現過多的情況。 能源消耗無效。 本文研究了水中有害氣體的檢測以及充氧電機自動控制裝置的實現，不僅可以及時提供氧氣，還可以有效減少電能的消耗。 該控制器采用檢測-發射-接收-控制的基本思想，采用周期性發射控制，可以有效節省發射電路的功耗。 關鍵詞：節能； 甲烷； 檢測； 發射; 接待; 控制。 CLC分類號O62文獻標識碼A貨號1674-6708(2012)61-0093-02魚塘增氧機是保證水產品正常養殖的重要設備。 在淡水養殖中，魚塘有時會出現大面積的死魚。 過去人們認為這是由于魚塘水中含氧量減少造成的。 因此，人們在水面下方安裝了葉輪螺旋魚池增氧機，讓飛濺的空氣中的水滴運動，將空氣中的氧氣帶回水中，從而增加了水中的含氧量。 魚池添加這種增氧機確實避免了大面積死魚的現象。 根據以上推測，增大螺旋槳電機的功率，會有效增加水中的含氧量。 但經過實驗測試發現，使用3KW的電機與1.5K的電機相比，水中的含氧量并沒有明顯的提高。

那么，為什么添加魚池增氧機可以避免大面積死魚呢？ 與流水養殖不同，淡水魚塘養殖通常是死水養殖。 為了提高養殖效率，人們通常采用較高的養殖密度，這需要每天投入大量的魚食。 根據養殖對象的不同，魚飼料輸入可以是動物飼料（例如碎雞腸）或植物飼料（例如農作物顆粒）。 這些食物被魚消化后，最終變成糞便，繼續堆積在魚塘底部。 就像沼氣的產生一樣，在一定的溫度和壓力下也會產生甲烷等有害氣體。 尤其是在高濕、悶熱的環境下，這些有害氣體的濃度會不斷增加。 魚塘里的魚會隨著有害氣體的上升而增多。 會出現浮頭、跳出水面的現象。 嚴重時會出現大面積死魚，給養魚戶造成重大經濟損失。 因此，增氧機的主要作用就是通過攪拌水體，去除水中的甲烷等有害氣體，為魚類提供正常的生存環境。 東北地區增氧機工作時間為每年5月至10月。 一般情況下，增氧機電機每天連續工作8小時。 綜合以上分析結果，在避免大面積死魚的相同條件下，使用1.5kW電機的成本比使用3kW電機低一半，經濟效益非常可觀。 在當今提倡節能環保的環境下，我們有必要依靠科技進步來實現魚池增氧機的自動控制，進一步降低增氧機的電耗。 從魚塘大面積死魚現象的機理分析，我們可以得出以下結論：在不產生甲烷等有害氣體的情況下，不需要開啟增氧電機，否則電源會被浪費了。

為了實現魚塘增氧機的自動控制，我們需要使用傳感器來測量魚塘水中甲烷氣體的濃度。 只要濃度超過一定值，電機就會啟動； 當濃度低于一定值時，電機將關閉。 這樣就達到了節能環保的目標。 要實現魚池增氧機的自動控制，必須解決以下問題： 1、水中甲烷氣體的采集和濃度測量。 為了測量甲烷氣體的濃度，通常可以使用加熱和非加熱兩種類型的傳感器。 根據傳感器靈敏度、環境、電路成本、壽命等因素，我們推薦使用TP-1.1A非加熱傳感器。 一般農戶使用的甲烷氣體濃度為60%左右，TP-1.1A傳感器對濃度超過0.03%的甲烷氣體可以有良好的靈敏度。 無論使用哪種類型的傳感器，由于它們直接測量氣態甲烷濃度，因此我們必須通過甲烷收集裝置收集水中的甲烷，然后在氣室中進行測量。 沼氣收集裝置如圖1所示。從外觀上看，沼氣收集裝置呈傘狀，傘根部有一個向上的通氣孔。 將沼氣收集裝置傘面下端與救生圈固定并浮于水面。 一方面，漂浮在相應傘面區域下方的甲烷氣體將通過通氣孔沿著傘內的斜面進入傘端上部的氣室。 ，TP-1.1A傳感器放置在這里； 另一方面，“水漲船高”，防止因下雨、池塘淹水等原因水涌入氣室淹沒傳感器，影響正常工作。

底部局部圖和軸向四分之一圓截面圖 2 無線通信和供電 經濟運行問題 甲烷收集裝置連同傳感器應放置在水面上。 當傳感器檢測到甲烷氣體時，可以將信號傳輸到岸上的陸地上，利用無線接收裝置來控制電機的啟動和停止。 魚池增氧機自動控制器安裝示意圖如圖2所示。無線通訊可以使用市場上現成的收發模塊。 一套收發模塊的價格一般在20元左右，傳輸距離一般在500m以內。 通常一個魚池可以有多個增氧機，有的漁民可能有幾個魚池。 從地理分布來看，自己的魚塘附近可能還有其他漁民的魚塘。 如果發送和接收頻率相同，必然會造成信號干擾，影響控制效果。 為了解決這個問題，可以利用收發模塊的編碼特性。 收發模塊的電路板上通常有8個短路點。 通過短接相同位置，可以使收發模塊的編碼保持一致。 只有代碼相同的接收模塊和發送模塊才能正常使用。 從數量上看，2的8次方有256個代碼。為了有效地利用這些代碼，魚池可以采用一發多收的方案。 顯然這降低了系統的可靠性，因為一旦傳感器或發射電路出現故障，該魚池中的所有增氧機都將無法工作，因此建議使用雙發多接收的解決方案。 雖然有冗余，但可靠性很高。 太陽能電池可作為傳感器和無線發射電路的電源，但成本較高。 通常可以采用干電池作為電源，成本較低，一般需要每月更換一次。

為了延長干電池的工作時間，考慮到傳感器檢測工作的連續性，且TP-1.1A傳感器為非加熱型，功耗比加熱型低。 因此，無線發射電路僅采用定時間歇工作方式。 由555振蕩器器件實現的方波信號受到控制。 傳感器檢測到氣體信號時，僅在方波高電平期間發光，在方波低電平期間不發光。 理論上可以節省一半的電池能量。 圖3所示為采用TP-1.1A傳感器的檢測與發射控制電路原理圖。 在電源E、傳感器TP-1.1A、電阻R1組成的電路中，電阻R1兩端的電壓與被檢測氣體的濃度成正比； 而比較器Q1、電阻器R2-R6、晶體管T1和電容器C2實現快??速結束因素TP-1.1A具有因長期存儲而導致的固有不穩定期。 R7-R8分壓電阻決定監測點氣體濃度對應的電壓。 電容器C1和C2起濾波作用。 比較器Q2、電阻器R9-R12、晶體管T2、繼電器J實現對發射電路電源超過設定（濃度）電壓的控制。 二極管D1保護晶體管T2。 通過D2引入方波電壓后，實現定時間歇工作模式。 當方波電壓處于低電平狀態時，如果Q2比較后的電壓為高電平（需要接通電機電源），但D2的導通導致晶體管T2處于截止狀態且無法打開發射電路的電源。 當方波電壓為高電平時，由于D2反接，T2能否導通取決于比較的Q2輸出電壓。

因此，信號能否發出有兩個條件：一是檢測濃度對應的電壓高于設定電壓；二是檢測濃度對應的電壓高于設定電壓。 另一種是僅當方波電壓處于高電平時。 我們相信，隨著科學技術的發展，未來將會出現大量的機電產品，在解決具體問題的過程中，將促進社會經濟的低碳、環保、科學、可持續發展。 參考文獻 [1] 葉輪增氧機充氧試驗報告。 遼寧省淡水漁業環境監督檢驗站，2008。[2]TP-1.1A非加熱甲烷氣體傳感器使用說明書，2010。[3]張正偉。 傳感器原理及應用。 中央廣播電視大學出版社，1991．[4]李娟。 傳感器和檢測技術。 機械工業出版社，2009。

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