池塘水产养殖多环境因子控制系统的研究

发布时间：2021-01-01 19:14

　　为了实现对池塘养殖水质的自动调节,提高水产品产量与自动化、智能化控制水平。本文设计了一套集水体多环境因子自动采集、智能决策、自动及手动控制等功能于一体的池塘水产养殖多环境因子控制系统。本文主要从以下几个方面进行了研究:（一）分析了池塘各水质因子对水产品的作用和自身影响因素,建立了溶解氧、水温、pH、氨氮等水质因子系统动态模型,并综合分析了水体关键因子之间的内在联系以及其与周围环境进行的物质交换和能量转移情况,确定了以溶解氧、水温、pH为本文主要研究对象以及它们的优先控制等级,优先控制溶解氧、其次水温、最后pH;（二）系统的总体设计以及利用MCGS组态软件实现了触摸屏监控界面的设计。系统总体设计包括传感器节点布局,系统总体方案设计,系统的采集电路,系统硬件选型,PLC电气控制系统原理图设计等;（三）提出了溶解氧、水温、pH多环境因子同时控制思路。利用智能控制算法,建立了pH值增量型PID控制系统,溶解氧模糊PID控制系统与水温模糊控制系统,并分别在MATLAB环境下实现了对三者的仿真研究,仿真结果表明了智能算法的有效性。最后通过对溶解氧与水温试验也验证了智能控制系统的控制性能满足要求。对... 

【文章来源】：湖南农业大学湖南省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－２池塘水体温度系统动态模型??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｙｓｔｅｍ?ｄｙｎａｍｉｃ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｉｎ?ｐｏｎｄ?ｗａｔｅｒ??

图２－６池塘水质环境因子综合作用??Ｆｉｇ．?２－６?Ｃｏｍｂｉｎｅｄ?ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｗａｔｅｒ?ｑｕａｌｉｔｙ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ?ｆａｃｔｏｒｓ?ｉｎ?ｐｏｎｄ??图２－６中标有数字的连线分别表示以下过程：（１）复氧作用；（２）大气温度对水温的??影响；（３）水温对浮游生物的影响；（４）酸碱度受浮游生物呼吸的影响；（５）水温对酸碱度??的影响；（６）酸碱度受浮游植物光合作用的影响；（７）底质释放磷；（８）浮游植物呼吸作用??生成磷酸盐；（９）磷酸盐被浮游植物所吸收；（１０）水温对浮游植物的影响；（１１）水温对碳??化物耗氧的影响；（１２）水温对溶解氧的影响；（１３）碳化合物耗氧；（１４）浮游植物光合作??用产生氧与呼吸作用消耗氧；（１５）底质耗氧；（１６）亚硝酸盐氧化耗氧；（１７）氨氮氧化耗??氧；（１８）氨氮转化为亚硝酸盐；（１９）底质释放氨氮；（２０）浮游植物呼吸作用生成氨氮；??（２１）亚硝酸盐转化为硝酸盐；（２２）浮游植物呼吸硝酸盐；（２３）浮游植物死亡；（２４）碳化??合物ＢＯＤ沉淀；（２５）水温对透明度的影响；（２６）底质对透明度的影响；（２７）酸碱度对??氨氮的影响。??由图可以看出，溶解氧几乎处于池塘养殖各环境因子作用的中心，其次为水温与??ｐＨ，它们直接或间接的影响着水质其他环境因子，而且当它们含量过高或低时会直接??影响水产品的生长，甚至死亡，而造成无法挽回的损失。所以综上所述，结合参考国??内外文献，与池塘养殖一线养殖人员以及养殖专家座谈得出本文暂只研究溶解氧、温??度与ｐＨ的调控，并且得出此三者的优先控制等级，当水质出现问题时，最先控制溶??解氧

规范的养殖池塘一般具有离水源近、水质良好、上游无污染源，土质为粘土或粘??砂土的特点，并且符合国家对于渔业水质的相关标准，如养殖水质符合ＧＢ?１１６０７－１９８９??的要求，池塘底质符合ＧＢ／Ｔ?１８４０７．?４－２００１的要求。典型池塘养殖如图３－１所示。??■??图３－１典型池塘养殖现场??Ｆｉｇ．?３－１?Ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｐｏｎｄ?ｓｃｅｎｅ??３．１．２传感器节点的布局??传感器节点的布置位置，与池塘面积、不同深度等均有关系。如果只是单点采集，??所测值将很难准确代表整个池塘各因子的含量，多采集点分布才能实现对水体因子的??准确监测。本系统试验池塘长约３０ｍ，宽约２０ｍ，环境条件为标准大气压，釆集对象??为水体溶解氧、温度以及ｐＨ值。传感器节点分布如图３－２所示，共布置有四个采集点，??每个采集点在距水面０．?９ｍ处釆样［２３】，再通过求平均值法来测量水体因子含量。??１４??

【参考文献】：
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本文编号：2951841