專利名稱：工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
改革開放30多年以來，水產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得了重大 成就。然而，我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖飛速發(fā)展的同時(shí)，也因占用大量資源造成了生態(tài) 系統(tǒng)的失衡。在這種背景下，工廠化養(yǎng)殖成為解決這種矛盾的良好出路。工 廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖，又稱為設(shè)施漁業(yè)，已成為當(dāng)前世界水產(chǎn)養(yǎng)殖的前沿產(chǎn)業(yè)。它 的特點(diǎn)是在高密度的飼養(yǎng)條件下，根據(jù)魚類生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境的需要，形成新的生 態(tài)條件，以控制其最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。目前，國(guó)外的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)己處于 高度發(fā)達(dá)的階段，把信息、生物等先進(jìn)技術(shù)引入現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備，完善了生命 維持系統(tǒng)和生命警示系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一整套養(yǎng)殖軟件，自動(dòng)化程度大大提高，這 些投入直接產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在國(guó)外，工廠化養(yǎng)殖產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì) 效益達(dá)到每立方米單產(chǎn)200 250Kg;養(yǎng)殖用水循環(huán)率達(dá)到90%以上，基本實(shí) 現(xiàn)了零排放。國(guó)內(nèi)的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)起步較晚，目前一些沿海城市建的養(yǎng) 殖場(chǎng)的控制設(shè)備要不比較陳舊，多依靠人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)，自動(dòng)化程度不高，人 工成本較大，且養(yǎng)殖效果不好；要不就是依靠進(jìn)口設(shè)備，引進(jìn)及后期維護(hù)費(fèi) 用較高。這對(duì)于剛起步的國(guó)內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)是個(gè)極大的負(fù)擔(dān)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖大多沒有控制設(shè)備，或者控制設(shè)備陳舊，依靠進(jìn)口成本較高的問題，提出一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)，用以解決上述問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是， 一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)，其特征是
所述系統(tǒng)包括操作員站、過程控制站、電控箱和UPS，操作員站和過程控制站通過CAN總線或者RS485總線相連，UPS通過電線分別與操作員站和過程控制站相連，操作員站和過程控制站固定在電控箱內(nèi)。
所述操作員站包括控制平臺(tái)、顯示模塊、鍵盤輸入模塊、CAN/RS485總線接口和以太網(wǎng)接口；顯示模塊、鍵盤輸入模塊、CAN/RS485總線接口和以太網(wǎng)接口分別與控制平臺(tái)相連。
所述過程控制站包括主控制器、功能單元、復(fù)位單元、CAN總線接口和RS485總線接口；功能單元、復(fù)位單元、CAN總線接口和RS4 85總線接口分別與主控制器相連。
所述顯示模塊包括第一微處理器、看門狗復(fù)位電路、LCD顯示屏、RS485接口和RS232接口；其中，微處理器分別與看門狗復(fù)位電路、LCD顯示屏、RS485接口和RS232接口相連。
所述鍵盤輸入模塊包括第二微處理器、看門狗復(fù)位電路、4x4鍵盤、RS485接口和RS232接口；其中，第二微處理器分別與看門狗復(fù)位電路、4x4鍵盤、RS485接口和RS232接口相連。
所述功能單元包括模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元或者脈沖量輸入/輸出單元。
所述復(fù)位單元包括手動(dòng)按鍵復(fù)位電路或者看門狗復(fù)位電路。
本發(fā)明的效果在于，通過本發(fā)明提供的系統(tǒng)，能夠采集水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中如溫度、PH值、溶解氧等與水產(chǎn)品生長(zhǎng)密切相關(guān)的參數(shù)；同時(shí)，可以對(duì)增氧、換水、控溫等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作，大大提高了養(yǎng)殖場(chǎng)的自動(dòng)化程度，節(jié)約了大

圖1是工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是操作員站結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是過程主站結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是顯示模塊結(jié)構(gòu)圖5是鍵盤輸入模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍及其應(yīng)用。
圖l是工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖1中，本發(fā)明提供的工
廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)包括操作員站、過程控制站、電控箱和UPS。操作員站和過程控制站固定在電控箱內(nèi)。操作員站和過程控制站通過CAN總線101或者RS485總線101相連，在過程控制站的模塊較少，規(guī)模較小的情況下，可以使用RS485接口，此時(shí)過程控制站為從節(jié)點(diǎn)，上級(jí)操作員站為主節(jié)點(diǎn)；在系統(tǒng)規(guī)模較大的情況下，可以使用CAN接口，此時(shí)過程控制站之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，提高系統(tǒng)的通訊性能。UPS通過電線分別與操作員站和過程控制站相連，為操作員站和過程控制站提供掉電保護(hù)。操作員站還通過以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)102相連，以便于專家或者其他技術(shù)人員通過操作員站遠(yuǎn)程控制或者維護(hù)過程控制站。
圖2是操作員站結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中，操作員站包括控制平臺(tái)、顯示模塊、鍵盤輸入模塊、CAN/RS485總線接口和以太網(wǎng)接口；顯示模塊、鍵盤輸入模塊、CAN/RS485總線接口和以太網(wǎng)接口分別與控制平臺(tái)相連。
控制平臺(tái)用于接收過程控制站發(fā)送的信息，并將鍵盤輸入模塊輸入的各種控制信息發(fā)送到各個(gè)過程控制站。本實(shí)施例中，控制平臺(tái)采用了友善之臂
公司生產(chǎn)的ARM9嵌入式系統(tǒng)模塊Nano2410。
顯示模塊用于在控制平臺(tái)控制下，顯示控制平臺(tái)接收的各個(gè)過程控制站的信息。
鍵盤輸入模塊用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
CAN/RS485總線接口用于接入CAN或者RS4 85總線，并通過CAN或者RS485總線，與過程控制站交互數(shù)據(jù)。
以太網(wǎng)接口用于接入以太網(wǎng)，用于與其他遠(yuǎn)程控制設(shè)備相連，向其他遠(yuǎn)程控制設(shè)備提供控制控制平臺(tái)的信息，并接收遠(yuǎn)程控制平臺(tái)的控制指令。
圖3是過程主站結(jié)構(gòu)示意圖。圖3中，過程控制站包括主控制器、功能單元、復(fù)位單元、CAN總線接口和RS485總線接口；功能單元、復(fù)位單元、CAN總線接口和RS485總線接口分別與主控制器相連。
主控制器用于接收功能單元發(fā)送的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，包括水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中如溫度、PH值、溶解氧等與水產(chǎn)品生長(zhǎng)密切相關(guān)的參數(shù)，或者用于通過功能單元控制增氧、換水、控溫等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作。本實(shí)施例中，主控制器選擇了 Atmal公司的8位單片機(jī)AT89S52。 AT89S52技術(shù)成熟，穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛，為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。
功能單元包括模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元或者脈沖量輸入/輸出單元，用于測(cè)量水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中如溫度、PH值、溶解氧等與水產(chǎn)品生長(zhǎng)密切相關(guān)的參數(shù)，或者用于與增氧、換水、控溫等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行連接。
功能單元中，模擬量輸入單元主要向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供0~5V和4~20mA的模擬量輸入接口，通過A/D轉(zhuǎn)換向單片機(jī)輸出數(shù)字量信號(hào)。
模擬量輸出單元通過D/A轉(zhuǎn)換，向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供0 5V的電壓輸出。
開關(guān)量輸入單元具有8路開關(guān)量輸入監(jiān)測(cè)功能。其輸入的直流電壓信號(hào)范圍為0~24V。在現(xiàn)場(chǎng)輸入端與模塊的其它單元之間使用了光電耦合器進(jìn)行光電隔離，以提高穩(wěn)定性和抗干擾能力。
開關(guān)量輸出單元具有8路開關(guān)量輸出功能。其輸出的直流電壓信號(hào)范圍為0 24V,輸出電流可達(dá)500mA。在現(xiàn)場(chǎng)輸出端與模塊其他單元之間使用了光電耦合器進(jìn)行光電隔離。在輸出通道的光電隔離電路之后，還使用了驅(qū)動(dòng)芯片，將最大輸出電流提高到500mA。
脈沖量輸入/輸出單元具有三路脈沖輸入監(jiān)測(cè)端口與三路脈沖輸出端口 。在脈沖輸入和輸出端，均使用了高速光電隔離芯片進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)與模塊間的光電隔離。
復(fù)位單元包括手動(dòng)按鍵復(fù)位電路或者看門狗復(fù)位電路，由于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)干擾大，電壓波動(dòng)大的情況，主控制器的程序有可能進(jìn)入異常狀態(tài)，這時(shí)就需要復(fù)位單元對(duì)主控制器的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，在主控制器異常時(shí)，通過復(fù)位單元使主控制器復(fù)位。
CAN總線接口和RS485總線接口分別與主控制器相連，用于將功能單元接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到操作員站。
圖4是顯示模塊結(jié)構(gòu)圖。圖4中，顯示模塊包括第一微處理器、看門狗復(fù)位電路、LCD顯示屏、RS485接口和RS232接口；其中，第一微處理器分別與看門狗復(fù)位電路、LCD顯示屏、RS485接口和RS232接口相連。
第一微處理器用于控制LCD顯示屏顯示的內(nèi)容。LCD顯示屏用于顯示信息，本實(shí)施例中，LCD顯示屏使用北京青云創(chuàng)新公司生產(chǎn)的LCM240128ZK，它是一款并行接口并且內(nèi)嵌字庫(kù)的液晶顯示模塊?？撮T狗復(fù)位電路用于在微處理器出現(xiàn)異常時(shí)，提供復(fù)位功能。RS485接口用于與操作員站的操作員主控平臺(tái)相連，接收操作員主控平臺(tái)發(fā)送的數(shù)據(jù)。RS232接口是為外部調(diào)試提供的接□。
圖5是鍵盤輸入模塊結(jié)構(gòu)圖。圖5中，鍵盤輸入模塊包括第二微處理器、看門狗復(fù)位電路、4x4鍵盤、RS485接口和RS232接口；其中，第二微處理器分別與看門狗復(fù)位電路、4x4鍵盤、RS485接口和RS232接口相連。
第二微處理器采用AT89S52，用于接收4x4鍵盤輸入的內(nèi)容。4x4鍵盤用于輸入各種控制信息?？撮T狗復(fù)位電路用于在第二微處理器出現(xiàn)異常時(shí)，提供復(fù)位功能。RS485接口用于與操作員站的操作員主控平臺(tái)相連，將輸入的控制信息發(fā)送給操作員主控平臺(tái)。RS232接口是為外部調(diào)試提供的接口 。
本發(fā)明通過系統(tǒng)的功能單元，能夠采集水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中如溫度、PH值、溶解氧等與水產(chǎn)品生長(zhǎng)密切相關(guān)的參數(shù)；同時(shí)，可以對(duì)增氧、換水、控溫等
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作，大大提高了養(yǎng)殖場(chǎng)的自動(dòng)化程度，節(jié)約了大量人力資源，并解決了目前國(guó)內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖大多沒有控制設(shè)備，或者控制設(shè)備陳舊，依靠進(jìn)口成本較高的問題。
以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括操作員站、過程控制站、電控箱和UPS，操作員站和過程控制站通過CAN總線或者RS485總線相連，UPS通過電線分別與操作員站和過程控制站相連，操作員站和過程控制站固定在電控箱內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)，其特征是所述 操作員站包括控制平臺(tái)、顯示模塊、鍵盤輸入模塊、CAN/RS485總線接口和以 太網(wǎng)接口；顯示模塊、鍵盤輸入模塊、CAN/RS485總線接口和以太網(wǎng)接口分別 與控制平臺(tái)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)，其特征是所述 過程控制站包括主控制器、功能單元、復(fù)位單元、CAN總線接口和RS4 85總線 接口；功能單元、復(fù)位單元、CAN總線接口和RS485總線接口分別與主控制器 相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)，其特征是所述 顯示模塊包括第一微處理器、看門狗復(fù)位電路、LCD顯示屏、RS485接口和RS232 接口；其中，第一微處理器分別與看門狗復(fù)位電路、LCD顯示屏、RS485接口和 RS232接口相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)，其特征是所述 鍵盤輸入模塊包括第二微處理器、看門狗復(fù)位電路、4x4鍵盤、RS485接口和 RS232接口；其中，第二微處理器分別與看門狗復(fù)位電路、4x4鍵盤、RS485接 口和RS232接口相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)，其特征是所述 功能單元包括模擬量輸入單元、模擬量輸出單元、開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元或者脈沖量輸入/輸出單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)，其特征是所述 復(fù)位單元包括手動(dòng)按鍵復(fù)位電路或者看門狗復(fù)位電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域中的一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖集散控制系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括操作員站、過程控制站、電控箱和UPS，操作員站和過程控制站通過CAN總線或者RS485總線相連，UPS通過電線分別與操作員站和過程控制站相連，操作員站和過程控制站固定在電控箱內(nèi)；操作員站包括控制平臺(tái)、顯示模塊、鍵盤輸入模塊、CAN/RS485總線接口和以太網(wǎng)接口；過程控制站包括主控制器、功能單元、復(fù)位單元、CAN總線接口和RS485總線接口。本實(shí)用新型能夠采集水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中的相關(guān)參數(shù)；同時(shí)，可以對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作，解決了目前國(guó)內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖大多沒有控制設(shè)備，或者控制設(shè)備陳舊，依靠進(jìn)口成本較高的問題。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201413475SQ20092010898
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者萬(wàn)傳飛, 濤 劉, 李道亮, 杜尚豐, 楠 竇, 陳家敏 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)