一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制方法與裝置的製作方法

2023-11-02 00:26:47 1

專利名稱：一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於水產養殖領域，尤其涉及一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制方法與裝置。
背景技術：
隨著淡水養殖業中網箱養殖和水池養殖模式的日益推廣和普及，養殖密度不斷提高，水中溶解氧濃度的檢測與控制對提高養殖產量與質量非常重要，其中溶解氧濃度檢測與控制成為提高養殖密度和產量的關鍵。 生產實踐上，水體溶解氧含量過高或過低對水產動物都是不利的，但溶解氧含量過低對水產動物養殖造成的直接或潛在的危害更為普遍。一般，0. 5 2. 5mg/L的低溶解氧水體環境會導致一般養殖魚蝦類的窒息和死亡，死亡的快慢則與缺氧的嚴重程度、水溫、水的肥度等諸多因素有關當溶解氧濃度在2. 5
4.Omg/L範圍內，魚蝦類可能能夠長期生活在這種低度缺氧狀態中，但其代謝速率減慢，因而在攝食、活動、生長以及抗病カ等方面不如正常狀態，而且一旦環境因子突變。如水質敗壞，天氣突變時則極易出現爆發性魚蝦病，從而對養殖生產造成重大損失。但是，低度缺氧的水環境狀態由於在較長時間內不會直接引起「泛塘」及大批量死魚、死蝦的情況發生，很容易被養殖者所忽視。引起水中溶解氧不足的原因主要有①氣溫高。氧氣在水中溶解度隨溫度升高而降低，如在ー個大氣壓下，水溫由10°C上升到35°C，空氣中的氧在純水中的溶解度可由
11.27mg/L降至6. 93mg/L,高溫會引起溶解氧降低。此外水產動物和其它生物在高溫時耗氧多也是ー個重要原因。②養殖密度過大。生物的呼吸作用加大，生物耗氧量也増大。③風向風速變化。風向風速的改變，會引起局部缺氧。④有機物的分解作用。有機物越多，細菌就越活躍，這種過程通常要消耗大量的氧才能進行，因此容易造成缺氧。⑤降雨引起的缺氧。當水體溶解氧含量達5. 0 7. Omg/L吋，大部分養殖魚蝦類都能夠正常代謝、自由活動。同時，保持水中足夠的溶解氧，可抑制生成的有毒物質的化學反應，轉化或降低有毒物質(如氨、亞硝酸鹽和硫化氫)的含量。例如水中有機物腐爛後產生氨和硫化氫，在有充足溶解氧的條件下，經微生物的分解作用，氨會轉化為亞硝酸鹽再轉化成硝酸鹽、硫化氫則被轉化成硫酸鹽，均產生無毒的最終產物。目前，在淡水養殖中，水體增氧是一般根據經驗，隨意性較大；已有的檢測儀器的檢測數據無法反應整個養殖水域的狀態，而且對於局部因風速變化導致的缺氧也無法反應出來，經常會出現某些區域缺氧，某些區域不缺氧的現象。對於蝦來說，由於活動範圍小，一般不超過六米，缺氧的區域會對其生長將帶來很大的影響，由於加氧不及時而造成養殖損失的現象時在發生
發明內容
本發明提供了一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制方法，解決了水產養殖中水體增氧不均勻、溶解氧無法滿足水生生物需求的問題。一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制方法，包括以下步驟設定溶解氧含量的下限值，實時檢測所述養殖水域溶解氧含量，當溶解氧含量低於下限值時，向養殖水域中增氧，實時檢測風速，設定風速閾值，當風速超過閾值，且溶解氧含量低於修正值時，增氧至溶解氧含量達到修正值，所述修正值與下限值的比值為I. I I. 5。溶解氧含量的下限值是指能夠基本滿足水產生物生存的溶解氧含量值，不同種類的水產生物對溶解氧下限的要求不同，當生產生物為魚蝦類時，溶解氧含量的下限值一般設定為4. 0 5. Omg/Lo 修正值是在大量現場試驗的基礎上獲得的，修正值的設定是為了更好的滿足水產生物所需溶解氧，避免其他因素引起的養殖水域局部溶解氧不足；修正值高於下限值，一般修正值與下限值的比值範圍為I. I I. 5。由於溶解氧傳感器價格昂貴，一片養殖水域中，通常只在中央設置ー個溶解氧傳感器；當風速過大時，由於風吹會增氧，容易導致溶解氧傳感器檢測結果失真(偏高)；對於風吹不到的區域，溶解氧含量低於檢測結果；因而溶解氧傳感器檢測結果無法反映整個養殖水域範圍的溶解氧濃度情況，進而造成有些區域溶解氧濃度過低，影響了水產生物的正常生長，尤其是對於移動範圍很小的蝦類，其影響通常是致命的。通過對風速過大的エ況進一歩限定，可保證養殖水域中溶解氧充足，滿足水產生物的正常生長需求。作為優選的，風速閾值為2. 0 3. 0m/so作為優選的，本發明方法還包括實時檢測風向，當風速超過閾值，且溶解氧含量低於修正值時，根據風向，對空氣流通不佳區域增氧，至溶解氧含量達到修正值；所述空氣流通不佳區域是指風吹不到或輕微吹過的區域；這種增氧方式，更有針對性，可提高增氧效率。當風速小於風速閾值時，風速對溶解氧含量的影響很小，可忽略不計。作為優選的，本發明方法還包括實時檢測養殖水域氣溫和相対溼度，當氣溫超過38°C，相対溼度超過80%時，增氧I 3h ;當溶解氧含量超過修正值時，繼續增氧至設定的增氧時間。氧氣在水中的溶解度隨氣溫升高而降低，同時水產生物在高溫時耗氧多，因此高溫天氣時，水產生物極易缺氧；空氣中溼度較高時，也會引起氧氣含量下降，致使水產生物缺氧。通過對高溫、高溼條件下的增氧エ況進一歩限定，可以避免高溫、高溼天氣引起的「泛塘」現象，為水產動物創造更好的生長條件。作為優選的，本發明方法還包括實時檢測雨量，當瞬時雨量超過80_時，增氧I 3h ;當溶解氧含量超過修正值時，繼續增氧直到設定的增氧時間。大量生產實踐經驗表明，暴雨前後是魚蝦類死亡的高峰期，主要是暴雨引起的缺氧所致；通過對暴雨條件下的增氧エ況進一歩限定，能夠更好的保證水產動物的正常生長。本發明還提供了一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置，此裝置可簡便、準確、有效的檢測和控制水中的溶解氧濃度。一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置，包括傳感器設備、數據處理模塊和增氧機；
所述傳感器設備，用於採集養殖水域小氣候環境條件信號以及養殖水域中溶解氧信號，並將輸出信號傳送至數據處理模塊；所述數據處理模塊，用於對養殖水域小氣候環境條件信號以及養殖水域溶解氧信號進行分析處理，並將輸出信號傳送至增氧機；所述增氧機,用於向養殖水域中增氧。所述養殖水域形狀沒有嚴格限制。所述增氧機的有效果工作範圍一般應涵蓋養殖水域的各個角落，以便均勻布氧。裝置的工作原理為傳感器設備將養殖水域小氣候環境條件信號以及養殖水域中溶解氧信號轉變為電信號，電信號傳送至數據處理模塊後，數據處理模塊對收到的信號進行處理分析，根據分析結果驅動增氧機工作或停機，從而保證養殖水域中充足的溶解氧，同時避免了過度增氧造成的浪費。 作為優選的，所述傳感器設備包括溫度傳感器，用於採集氣溫信號；溼度傳感器，用於採集相対溼度信號；風速傳感器，用於採集風速信號；風向傳感器，用於米集風向信號；雨量傳感器，用於米集雨量信號；溶解氧傳感器，用於採集養殖水域中溶解氧信號。作為優選的，所述數據處理模塊採用單片機，單片機抗幹擾性強，具有靈活、強大的控制功能，可靠性高。作為優選的，所述數據處理模塊與所述增氧機之間設有用以選擇手動與自動控制所述增氧機的模式選擇開關；可根據實際情況選擇所需模式，操作更為靈活。作為優選的，本發明裝置還包括數據存儲模塊，所述數據存儲模塊的信號輸入端與所述數據處理模塊相連；數據存儲模塊可方便數據的存儲和查閱，有利於不同エ況的比較分析。相對於現有技術，本發明的有益效果為(I)本發明方法隨著環境的變化而調整增氧エ況，更符合實際的增氧需求，為水產養殖中溶解氧的均勻控制提供了有效、可靠的途徑；(2)本發明方法簡單、操作方便，易於實施，可有效避免環境變化造成的經濟損失;(3)本發明裝置可實現根據養殖水域的小氣候條件和溶解氧含量對增氧エ況實時調整，環境適應性強，可簡便、準確、有效的控制水中溶解氧含量，以滿足水產生物的生長需求。


圖I為基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置的結構示意圖。
具體實施例方式實施例I 6
一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置，如圖I所示，包括溫度傳感器，用於採集氣溫信號；溼度傳感器，用於採集相対溼度信號；風速傳感器，用於採集風速信號；風向傳感器，用於米集風向信號；雨量傳感器，用於米集雨量信號；溶解氧傳感器，用於採集養殖水域中溶解氧信號；單片機，用於對養殖水域小氣候環境條件信號以及養殖水域溶解氧信號進行分析處理，並將輸出信號傳送至增氧機；數據存儲模塊，用於數據的存儲，數據存儲模塊的信號輸入端與所述數據處理模塊相連；增氧機，用於向養殖水域中增氧。將增氧機均勻布置於養殖水域中，溶解氧傳感器放置於養殖水域中間位置，溫度傳感器、溼度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、雨量傳感器位於養殖水域上方。基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置於一水產養殖廠運行一年以來，未出現「泛塘」現象，因缺乏溶解氧引起死魚、死蝦現象較少，能夠良好的滿足魚蝦的正常生長需氧。現將6組不同的環境條件下，裝置的運行エ況及效果列於下表。設定養殖水域中溶解氧含量下限值為4. Omg/L，修正值為5. Omg/L。
權利要求
1.一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制方法，包括以下步驟設定溶解氧含量的下限值，實時檢測所述養殖水域溶解氧含量，當溶解氧含量低於下限值時，向養殖水域中增氧，其特徵在幹，實時檢測風速，設定風速閾值，當風速超過閾值，且溶解氧含量低於修正值時，增氧至溶解氧含量達到修正值，所述修正值與下限值的比值為I. I I. 5。
2.如權利要求I所述的基於小氣候的養殖水域溶解氧控制方法，其特徵在於，所述風速閾值為2. O 3. 0m/so
3.如權利要求I所述的基於小氣候的養殖水域溶解氧控制方法，其特徵在於，還包括實時檢測養殖水域氣溫和相対溼度，當氣溫超過38°C，相対溼度超過80%時，增氧I 3h。
4.如權利要求I所述的基於小氣候的養殖水域溶解氧控制方法，其特徵在於，還包括實時檢測雨量，當瞬時雨量超過80mm時,增氧I 3h。
5.一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置，其特徵在於，包括傳感器設備、數據處理模塊和增氧機； 所述傳感器設備，用於採集養殖水域小氣候環境條件信號以及養殖水域中溶解氧信號，並將輸出信號傳送至數據處理模塊； 所述數據處理模塊，用於對養殖水域小氣候環境條件信號以及養殖水域溶解氧信號進行分析處理，並將輸出信號傳送至增氧機； 所述增氧機，用於向養殖水域中增氧。
6.如權利要求5所述的基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置，其特徵在於，所述傳感器設備包括 溫度傳感器，用於採集氣溫信號； 溼度傳感器，用於採集相対溼度信號； 風速傳感器，用於採集風速信號； 風向傳感器，用於米集風向信號； 雨量傳感器，用於採集雨量信號； 溶解氧傳感器，用於採集養殖水域中溶解氧信號。
7.如權利要求5所述的基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置，其特徵在於，所述數據處理模塊採用單片機。
8.如權利要求5所述的基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置，其特徵在於，所述數據處理模塊與所述增氧機之間設有用以選擇手動與自動控制所述增氧機的模式選擇開關。
9.如權利要求5所述的基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置，其特徵在於，還包括數據存儲模塊，所述數據存儲模塊的信號輸入端與所述數據處理模塊相連。
全文摘要
本發明公開了一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制方法，包括以下步驟設定溶解氧濃度的初始值，實時檢測所述養殖水域溶解氧，當溶解氧濃度低於初始值時，向養殖水域中增氧，實時檢測風速，設定風速閾值，當風速超過閾值，且溶解氧濃度低於修正值時，增氧至溶解氧濃度達到修正值，所述修正值與初始值的比值為1.1～1.5；本發明還公開了一種基於小氣候的養殖水域溶解氧控制裝置，包括傳感器設備、數據處理模塊和增氧機；本發明方法為水產養殖中溶解氧的均勻控制提供了有效、可靠的途徑；本發明裝置環境適應性強，可簡便、準確、有效的控制水中溶解氧含量。
文檔編號A01K63/04GK102823539SQ20121031878
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月3日 優先權日2012年9月3日
發明者聶鵬程, 李曉麗, 何勇, 吳迪 申請人:浙江大學