一种水产养殖双系统增氧设备的制作方法

1.本发明属于水产养殖技术领域，具体来说，涉及一种水产养殖双系统增氧设备。

背景技术：

2.水产养殖中，当溶解氧含量低于4mg/l若未及时采取增氧措施，鱼类就会因缺氧窒息而大量死亡，造成经济损失。因此，在现代化的水产养殖系统中基本都会部署溶解氧传感器来监测水体的溶氧浓度，并根据溶氧浓度值的高低人工或者简单地设置阈值利用继电器控制增氧机的启停，以维持水体中溶解氧的含量在合理的区间范围。但这种控制模式智能化程度较低，无法实现溶解氧的精确调控，且容易造成增氧机持续性工作，导致能源的不必要浪费。
3.在专利号为cn202110132526.5中国发明专利中，公开了一种水产养殖冷水冷气双系统温控装置，包括底座，所述底座的左侧固定安装有模板机，中部安装有一号散热器和二号散热器，右侧安装有换热器；所述模板机的右侧安装风机安装座，所述底座通过风机安装座固定安装有电机和罗茨风机，所述电机的输出轴上固定有皮带轮，所述罗茨风机与皮带轮之间通过皮带转动连接；所述模板机的输出口通过第一连接管路与换热器的冷能入口连通，所述模板机的输出口还通过第二连接管路与一号散热器、二号散热器的冷能入口连通，所述一号散热器的输出口与罗茨风机的进风口连通，所述罗茨风机的出风口与二号散热器的输入口相通，二号散热器的输出口通过流体出口管道与换热器的出水口相通，换热器的入水口连接有进水管道；所述流体出口管道上连接有流体出口，所述流体出口管道上还设置有一号开关和二号开关，所述一号开关和二号开关分别位于流体出口两侧。可根据养殖季节和养殖水体的自身条件，对养殖水体进行单独降温或者集降温、曝气、增氧于一体的调控，该装置结构简单，原理易懂，占地面积小，实用性强，适合在本领域推广。
4.现有专利中的缺陷在于，虽然考虑温度对水产养殖水中的氧气含量的影响，相对于淡水与海水接壤的水产养殖却忽略了盐分对水环境氧含量的影响，导致大量的高功率设备对水温和水中溶解氧的持续调节，浪费电能源，无法根本上达到水中含氧量的调节。

技术实现要素：

5.针对现有技术忽略了盐分对水环境氧含量的影响，无法根本上达到水中含氧量调节的问题，本发明提供了一种水产养殖双系统增氧设备。
6.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种水产养殖双系统增氧设备，包括增氧系统和水体溶氧浓度调控系统；增氧系统包括增氧风机、出风管道和变频器；水体溶氧浓度调控系统包括溶氧传感器、温度探测器、水质矿化度测量装置和模糊控制器；变频器通过控制电路与增氧风机连接，出风管道一端与增氧风机出风口连接，另一端设置在养殖池内；
8.溶氧传感器通过控制电路与变频器连接；温度探测器和水质矿化度测量装置通过控制电路与模糊控制器，模糊控制器通过控制电路与增氧风机连接；
9.温度探测器用于检测养殖池内不同深度层的水温，并判断水温是否超过预审温度上限值，若超过则通过控制电路控制增氧风机加大功率给养殖池供氧；
10.水质矿化度测量装置用于采集和检测养殖池内水中盐分含量，并盐分含量测量结果传输至模糊控制器，模糊控制器判断该盐分含量下控制增氧风机输出功率的调频。
11.进一步地，养殖池上设有多个水质矿化度测量装置，静水面处、进水口和出水口分别设有一个水质矿化度测量装置；水质矿化度测量装置包括电子称、托盘、采集管道和加热管；
12.电子称上设有托盘，托盘上固定安装有加热管，加热管内设有加热棒，加热棒与电源连接，加热管上端设有与采集管道连接的采集接口；
13.电子称上设有通讯接口，通讯接口采集到的养殖池水加热前后的重量值转换为电信号通过有线传输方式传输至模糊控制器。
14.进一步地，采集管道上设有小型水泵，水泵上安装有电磁阀，电磁阀内设有定时开关控制指令。
15.进一步地，加热棒与电源之间设有电路开关，电路开关通过控制电路连接有水蒸气传感器，水蒸气传感器检测端正对加热管上方。
16.进一步地，模糊控制器上搭载了多段频率调频算法，通过不同温度数值或不同盐度含量数值匹配不同频率对增氧风机转速进行调频；
17.多段频率调频算法采用冒泡程序比值法，养殖池内至少包括三层水温，每层水温对应有多个阶梯式范围数值，每个阶梯式范围数值对应增氧风机一个转动速率；温度探测器每层采集的温度由该层对应的最低范围温度进行比较，直到落入该层内对应的某个范围值，即输出该范围值对应的转动速率对增氧风机进行调频工作。
18.进一步地，水质矿化度测量装置获取到的水份加热前后的重量值，传输至模糊控制器，模糊控制器通过前后质量比值法计算水质的盐分占比，是否超过预设数值，若超过预设百分比数值，则继续判断对应增氧风机的转动速率调频大小，采用冒泡比值法。
19.进一步地，模糊控制器通过控制电路连接有制冷机和水循环泵，制冷机出气管道与养殖池进水口连接；水循环泵设置在养殖池的进水管道和出水管道上。
20.本发明相比现有技术，具有如下有益效果：
21.沿海地区海鲜类鱼种、贝类和虾类的网箱内养殖方式，通常养殖池内水中带有一定的盐分；现有技术中仅考虑温度对其养殖池内水解氧含量的影响，过于片面，无法从根本上解决养殖池内水解氧含量的调节问题。本发明通过双系统，实现对增氧风机的控制，以达到多种频率控制单位时间内增氧风机对养殖池内不同的供氧量。确保养殖池内氧气的供给精准和充足的情况下，也实现了节约用电能源的作用。同事，通过水质矿化度测量装置实时采集养殖池内水中盐分含量(盐度或矿化度)变化，以达到本质上除了温度变化带来的影响以外，不影响水质的水解氧含量以及鱼类的正常生长。
附图说明
22.图1为本发明一种水产养殖双系统增氧设备的整体结构示意图；
23.图2为本发明增氧系统和水体溶氧浓度调控系统控制流程图。
24.图中标记说明：1-增氧风机，2-出风管道，3-变频器，4-溶氧传感器，5-温度探测
器，6-水质矿化度测量装置，7-模糊控制器，61-电子称，62-托盘，63-采集管道，64-加热管，65-水蒸气传感器，66-加热棒，8-独立开关阀，9-支管，10-养殖池，11-制冷机，12-水循环泵。
具体实施方式
25.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
26.如图1和2所示，一种水产养殖双系统增氧设备，包括增氧系统和水体溶氧浓度调控系统；增氧系统包括增氧风机1、出风管道2和变频器3；水体溶氧浓度调控系统包括溶氧传感器4、温度探测器5、水质矿化度测量装置6和模糊控制器7；变频器3通过控制电路与增氧风机1连接，出风管道2一端与增氧风机1出风口连接，另一端设置在养殖池10内；设置在养殖池10内的出风管道2垂直水面设置，并在养殖池10内不同深度处设置有通风口，通风口处设置止回阀和独立开关阀8；止回阀防止水流回流至出风管道2内，影响供氧效果，独立开关阀8确保对养殖池10内不同深度层独立供氧或者停止供氧。养殖池10内不同深度层还设置有横向垂直与出风管道2的支管9，支管9壁上设有多个通孔用于透气供氧。确保同一深度层的水接收到一致的氧气。
27.溶氧传感器4通过控制电路与变频器3连接；温度探测器5和水质矿化度测量装置6通过控制电路与模糊控制器7，模糊控制器7通过控制电路与增氧风机1连接；溶氧传感器4通过控制电路直接与变频器3连接，检测水质的溶解氧浓度，同时便于直接控制增氧风机1工作频率进行调频。温度探测器5和水质矿化度测量和模糊控制器7连接，便于设置另一路控制电路对增氧风机1转动频率进行调频。
28.温度探测器5用于检测养殖池10内不同深度层的水温，并判断水温是否超过预审温度上限值，若超过则通过控制电路控制增氧风机1加大功率给养殖池10供氧。针对不同深度的水温测量，精准指向定层进行供氧效果更佳。
29.水质矿化度测量装置6用于采集和检测养殖池10内水中盐分含量，并盐分含量测量结果传输至模糊控制器7，模糊控制器7判断该盐分含量下控制增氧风机1输出功率的调频。有些大小养殖池10内由于盐度过重，水质容易受无机和有机还原物质，或者藻类的生长降低水体的溶解氧含量；导致水质溶解氧密度不足，影响水产物的正常生长。所以需要对水质的盐度进行精准把控，盐度过重，需要淡水的补充，原池内的水需要换新或者部分混合新的水源。仅靠温度变化把控养殖池10的氧溶解度是无法本质上改变水质的溶解氧溶度变化的，只能持续供氧，但氧分子在水中的溶解度低，高密度的养殖会导致养殖水产物大面积缺氧而亡。
30.养殖池10上设有多个水质矿化度测量装置6，静水面处、进水口和出水口分别设有一个水质矿化度测量装置6；水质矿化度测量装置6包括电子称61、托盘62、采集管道63和加热管64；静水面处、进水口和出水口分别设有一个水质矿化度测量装置6的目的，通过三者的平均数值法可以综合判断整个养殖池10内水质矿化度大小，即盐度大小。
31.电子称61上设有托盘62，托盘62上固定安装有加热管64，加热管64内设有加热棒66，加热棒66与电源连接，加热管64上端设有与采集管道63连接的采集接口；水质盐分含量大小可以通过常规的高温加热剩余物质质量与初始进入加热管64的水总质量进行作比，超
过预设上限值，即判定水质溶解氧能力降低，及时排放和加入水，更换养殖池10的高盐度水。同时也可以根据养殖水产物为海鲜类生物，则设定水质下线盐度数值，防止盐度过低导致海鲜类水产物养殖盐度不够。
32.电子称61上设有通讯接口，通讯接口采集到的养殖池10水加热前后的重量值转换为电信号通过有线传输方式传输至模糊控制器7。模糊控制器7通过加热至完全没有水份的加热管64内物质的重量比上采集到养殖池10水的重量。
33.采集管道63上设有小型水泵，水泵上安装有电磁阀，电磁阀内设有定时开关控制指令。通过定时开关指令控制电磁阀的定时开关或者启停，达到采集管道63定时采集养殖池10水，并通过电子称61对其重量测量。
34.加热棒66与电源之间设有电路开关，电路开关通过控制电路连接有水蒸气传感器65，水蒸气传感器65检测端正对加热管64上方。通过水蒸气传感器65测量加热管64上方随着加热是否还有水蒸气的产生，若没有，则判定加热完毕，传输控制信号，控制电路开关断开。
35.模糊控制器7上搭载了多段频率调频算法，通过不同温度数值或不同盐度含量数值匹配不同频率对增氧风机1转速进行调频；
36.多段频率调频算法采用冒泡程序比值法，养殖池10内至少包括三层水温，每层水温对应有多个阶梯式范围数值，每个阶梯式范围数值对应增氧风机1一个转动速率；温度探测器5每层采集的温度由该层对应的最低范围温度进行比较，直到落入该层内对应的某个范围值，即输出该范围值对应的转动速率对增氧风机1进行调频工作。如养殖池10内由上至下三层水温为：32℃-27℃，27℃-23℃，23℃-19℃。温度探测器5采集到上层温度为30℃，则通过比较法，得到超过上层最低温度27℃，启动对应增氧风机1转动速率，对养殖池10上层进行供氧，其出风管道2对应深度水层的独立开关阀8打开支管9壁多个通孔对其进行供氧。确保每个转动速率精准对应到一个水温层供氧速率。节约能源，精准供氧。
37.水质矿化度测量装置6获取到的水份加热前后的重量值，传输至模糊控制器7，模糊控制器7通过前后质量比值法(即加热后托盘62上的质量比上加热前托盘62上的质量)计算水质的盐分占比，是否超过预设数值，若超过预设百分比数值，则继续判断对应增氧风机1的转动速率调频大小，采用冒泡比值法。采用的冒泡比值法如上水温冒泡比值法相同，设置多个范围的盐度供氧方式，模糊控制器7计算得到的盐度比值在多个范围内由低盐度到高盐度逐一比对，落入一个范围，即采用该范围对应供氧速率对增氧风机1控制对应转速。
38.模糊控制器7通过控制电路连接有制冷机11和水循环泵12，制冷机11出气管道与养殖池10进水口连接；水循环泵12设置在养殖池10的进水管道和出水管道上。制冷机11实现水体的降温，防止过高温度持续供氧也无法保证水质的溶氧量恢复正常。水循环泵12加速养殖池10内的水循环，确保盐度过重的养殖池10水得到稀释或者及时更换。从本质上进一步实现水体的改质。
39.本发明的使用原理，当变频器3和模糊控制器7在控制增氧风机1的电机转动速率变化的情况下，如果两者转动速率不同情况下，优先适用转动速率较大的调频输出功率。同时，若温度探测器5和水质矿化度测量装置6反馈的控制增氧风机1的电机转动频率不一致，也采用适用较大的调频输出功率。
40.沿海地区海鲜类鱼种、贝类和虾类的网箱内养殖方式，通常养殖池10内水中带有
一定的盐分；现有技术中仅考虑温度对其养殖池10内水解氧含量的影响，过于片面，无法从根本上解决养殖池10内水解氧含量的调节问题。本发明通过双系统，实现对增氧风机1的控制，以达到多种频率控制单位时间内增氧风机1对养殖池10内不同的供氧量。确保养殖池10内氧气的供给精准和充足的情况下，也实现了节约用电能源的作用。同事，通过水质矿化度测量装置6实时采集养殖池10内水中盐分含量(盐度或矿化度)变化，以达到本质上除了温度变化带来的影响以外，不影响水质的水解氧含量以及鱼类的正常生长。
41.以上对本技术提供的一种水产养殖双系统增氧设备进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种水产养殖双系统增氧设备，其特征在于，包括增氧系统和水体溶氧浓度调控系统；增氧系统包括增氧风机(1)、出风管道(2)和变频器(3)；水体溶氧浓度调控系统包括溶氧传感器(4)、温度探测器(5)、水质矿化度测量装置(6)和模糊控制器(7)；变频器(3)通过控制电路与增氧风机(1)连接，出风管道(2)一端与增氧风机(1)出风口连接，另一端设置在养殖池(10)内；溶氧传感器(4)通过控制电路与变频器(3)连接；温度探测器(5)和水质矿化度测量装置(6)通过控制电路与模糊控制器(7)，模糊控制器(7)通过控制电路与增氧风机(1)连接；温度探测器(5)用于检测养殖池(10)内不同深度层的水温，并判断水温是否超过预审温度上限值，若超过则通过控制电路控制增氧风机(1)加大功率给养殖池(10)供氧；水质矿化度测量装置(6)用于采集和检测养殖池(10)内水中盐分含量，并盐分含量测量结果传输至模糊控制器(7)，模糊控制器(7)判断该盐分含量下控制增氧风机(1)输出功率的调频。2.根据权利要求1所述的一种水产养殖双系统增氧设备，其特征在于，养殖池(10)上设有多个水质矿化度测量装置(6)，静水面处、进水口和出水口分别设有一个水质矿化度测量装置(6)；水质矿化度测量装置(6)包括电子称(61)、托盘(62)、采集管道(63)和加热管(64)；电子称(61)上设有托盘(62)，托盘(62)上固定安装有加热管(64)，加热管(64)内设有加热棒(66)，加热棒(66)与电源连接，加热管(64)上端设有与采集管道(63)连接的采集接口；电子称(61)上设有通讯接口，通讯接口采集到的养殖池(10)水加热前后的重量值转换为电信号通过有线传输方式传输至模糊控制器(7)。3.根据权利要求2所述的一种水产养殖双系统增氧设备，其特征在于，采集管道(63)上设有小型水泵，水泵上安装有电磁阀，电磁阀内设有定时开关控制指令。4.根据权利要求2或3所述的一种水产养殖双系统增氧设备，其特征在于，加热棒(66)与电源之间设有电路开关，电路开关通过控制电路连接有水蒸气传感器(65)，水蒸气传感器(65)检测端正对加热管(64)上方。5.根据权利要求4所述的一种水产养殖双系统增氧设备，其特征在于，模糊控制器(7)上搭载了多段频率调频算法，通过不同温度数值或不同盐度含量数值匹配不同频率对增氧风机(1)转速进行调频；多段频率调频算法采用冒泡程序比值法，养殖池(10)内至少包括三层水温，每层水温对应有多个阶梯式范围数值，每个阶梯式范围数值对应增氧风机(1)一个转动速率；温度探测器(5)每层采集的温度由该层对应的最低范围温度进行比较，直到落入该层内对应的某个范围值，即输出该范围值对应的转动速率对增氧风机(1)进行调频工作。6.根据权利要求5所述的一种水产养殖双系统增氧设备，其特征在于，水质矿化度测量装置(6)获取到的水份加热前后的重量值，传输至模糊控制器(7)，模糊控制器(7)通过前后质量比值法计算水质的盐分占比，是否超过预设数值，若超过预设百分比数值，则继续判断对应增氧风机(1)的转动速率调频大小，采用冒泡比值法。7.根据权利要求6所述的一种水产养殖双系统增氧设备，其特征在于，模糊控制器(7)通过控制电路连接有制冷机(11)和水循环泵(12)，制冷机(11)出气管道与养殖池(10)进水
口连接；水循环泵(12)设置在养殖池(10)的进水管道和出水管道上。

技术总结

本发明公开一种水产养殖双系统增氧设备，包括增氧系统和水体溶氧浓度调控系统；增氧系统包括增氧风机、出风管道和变频器；水体溶氧浓度调控系统包括溶氧传感器、温度探测器、水质矿化度测量装置和模糊控制器；本发明通过双系统，实现对增氧风机的控制，以达到多种频率控制单位时间内增氧风机对养殖池内不同的供氧量。确保养殖池内氧气的供给精准和充足的情况下，也实现了节约用电能源的作用。也实现了节约用电能源的作用。也实现了节约用电能源的作用。