專利名稱：一種基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖領域，尤其涉及一種基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制方法與裝置。
背景技術：
隨著淡水養(yǎng)殖業(yè)中網(wǎng)箱養(yǎng)殖和水池養(yǎng)殖模式的日益推廣和普及，養(yǎng)殖密度不斷提高，水中溶解氧濃度的檢測與控制對提高養(yǎng)殖產(chǎn)量與質(zhì)量非常重要，其中溶解氧濃度檢測與控制成為提高養(yǎng)殖密度和產(chǎn)量的關鍵。 生產(chǎn)實踐上，水體溶解氧含量過高或過低對水產(chǎn)動物都是不利的，但溶解氧含量過低對水產(chǎn)動物養(yǎng)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(huán)境會導致一般養(yǎng)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范圍內(nèi)，魚蝦類可能能夠長期生活在這種低度缺氧狀態(tài)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(tài)，而且一旦環(huán)境因子突變。如水質(zhì)敗壞，天氣突變時則極易出現(xiàn)爆發(fā)性魚蝦病，從而對養(yǎng)殖生產(chǎn)造成重大損失。但是，低度缺氧的水環(huán)境狀態(tài)由于在較長時間內(nèi)不會直接引起“泛塘”及大批量死魚、死蝦的情況發(fā)生，很容易被養(yǎng)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(chǎn)動物和其它生物在高溫時耗氧多也是ー個重要原因。②養(yǎng)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(yǎng)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(zhì)的化學反應，轉化或降低有毒物質(zhì)(如氨、亞硝酸鹽和硫化氫)的含量。例如水中有機物腐爛后產(chǎn)生氨和硫化氫，在有充足溶解氧的條件下，經(jīng)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(chǎn)生無毒的最終產(chǎn)物。目前，在淡水養(yǎng)殖中，水體增氧是一般根據(jù)經(jīng)驗，隨意性較大；已有的檢測儀器的檢測數(shù)據(jù)無法反應整個養(yǎng)殖水域的狀態(tài)，而且對于局部因風速變化導致的缺氧也無法反應出來，經(jīng)常會出現(xiàn)某些區(qū)域缺氧，某些區(qū)域不缺氧的現(xiàn)象。對于蝦來說，由于活動范圍小，一般不超過六米，缺氧的區(qū)域會對其生長將帶來很大的影響，由于加氧不及時而造成養(yǎng)殖損失的現(xiàn)象時在發(fā)生
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制方法，解決了水產(chǎn)養(yǎng)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。一種基于小氣候的養(yǎng)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(yǎng)殖水域溶解氧含量，當溶解氧含量低于下限值時，向養(yǎng)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，且溶解氧含量低于修正值時，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(chǎn)生物生存的溶解氧含量值，不同種類的水產(chǎn)生物對溶解氧下限的要求不同，當生產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)生物所需溶解氧，避免其他因素引起的養(yǎng)殖水域局部溶解氧不足；修正值高于下限值，一般修正值與下限值的比值范圍為I. I I. 5。由于溶解氧傳感器價格昂貴，一片養(yǎng)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，由于風吹會增氧，容易導致溶解氧傳感器檢測結果失真(偏高)；對于風吹不到的區(qū)域，溶解氧含量低于檢測結果；因而溶解氧傳感器檢測結果無法反映整個養(yǎng)殖水域范圍的溶解氧濃度情況，進而造成有些區(qū)域溶解氧濃度過低，影響了水產(chǎn)生物的正常生長，尤其是對于移動范圍很小的蝦類，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(yǎng)殖水域中溶解氧充足，滿足水產(chǎn)生物的正常生長需求。作為優(yōu)選的，風速閾值為2. 0 3. 0m/so作為優(yōu)選的，本發(fā)明方法還包括實時檢測風向，當風速超過閾值，且溶解氧含量低于修正值時，根據(jù)風向，對空氣流通不佳區(qū)域增氧，至溶解氧含量達到修正值；所述空氣流通不佳區(qū)域是指風吹不到或輕微吹過的區(qū)域；這種增氧方式，更有針對性，可提高增氧效率。當風速小于風速閾值時，風速對溶解氧含量的影響很小，可忽略不計。作為優(yōu)選的，本發(fā)明方法還包括實時檢測養(yǎng)殖水域氣溫和相対濕度，當氣溫超過38°C，相対濕度超過80%時，增氧I 3h ;當溶解氧含量超過修正值時，繼續(xù)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(chǎn)生物在高溫時耗氧多，因此高溫天氣時，水產(chǎn)生物極易缺氧；空氣中濕度較高時，也會引起氧氣含量下降，致使水產(chǎn)生物缺氧。通過對高溫、高濕條件下的增氧エ況進一歩限定，可以避免高溫、高濕天氣引起的“泛塘”現(xiàn)象，為水產(chǎn)動物創(chuàng)造更好的生長條件。作為優(yōu)選的，本發(fā)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(xù)增氧直到設定的增氧時間。大量生產(chǎn)實踐經(jīng)驗表明，暴雨前后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(chǎn)動物的正常生長。本發(fā)明還提供了一種基于小氣候的養(yǎng)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。一種基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制裝置，包括傳感器設備、數(shù)據(jù)處理模塊和增氧機；
所述傳感器設備，用于采集養(yǎng)殖水域小氣候環(huán)境條件信號以及養(yǎng)殖水域中溶解氧信號，并將輸出信號傳送至數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于對養(yǎng)殖水域小氣候環(huán)境條件信號以及養(yǎng)殖水域溶解氧信號進行分析處理，并將輸出信號傳送至增氧機；所述增氧機,用于向養(yǎng)殖水域中增氧。所述養(yǎng)殖水域形狀沒有嚴格限制。所述增氧機的有效果工作范圍一般應涵蓋養(yǎng)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(yǎng)殖水域小氣候環(huán)境條件信號以及養(yǎng)殖水域中溶解氧信號轉變?yōu)殡娦盘枺娦盘杺魉椭翑?shù)據(jù)處理模塊后，數(shù)據(jù)處理模塊對收到的信號進行處理分析，根據(jù)分析結果驅動增氧機工作或停機，從而保證養(yǎng)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(yōu)選的，所述傳感器設備包括溫度傳感器，用于采集氣溫信號；濕度傳感器，用于采集相対濕度信號；風速傳感器，用于采集風速信號；風向傳感器，用于米集風向信號；雨量傳感器，用于米集雨量信號；溶解氧傳感器，用于采集養(yǎng)殖水域中溶解氧信號。作為優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用單片機，單片機抗干擾性強，具有靈活、強大的控制功能，可靠性高。作為優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)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(jù)實際情況選擇所需模式，操作更為靈活。作為優(yōu)選的，本發(fā)明裝置還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，所述數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸入端與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連；數(shù)據(jù)存儲模塊可方便數(shù)據(jù)的存儲和查閱，有利于不同エ況的比較分析。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果為(I)本發(fā)明方法隨著環(huán)境的變化而調(diào)整增氧エ況，更符合實際的增氧需求，為水產(chǎn)養(yǎng)殖中溶解氧的均勻控制提供了有效、可靠的途徑；(2)本發(fā)明方法簡單、操作方便，易于實施，可有效避免環(huán)境變化造成的經(jīng)濟損失;(3)本發(fā)明裝置可實現(xiàn)根據(jù)養(yǎng)殖水域的小氣候條件和溶解氧含量對增氧エ況實時調(diào)整，環(huán)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(chǎn)生物的生長需求。


圖I為基于小氣候的養(yǎng)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
一種基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制裝置，如圖I所示，包括溫度傳感器，用于采集氣溫信號；濕度傳感器，用于采集相対濕度信號；風速傳感器，用于采集風速信號；風向傳感器，用于米集風向信號；雨量傳感器，用于米集雨量信號；溶解氧傳感器，用于采集養(yǎng)殖水域中溶解氧信號；單片機，用于對養(yǎng)殖水域小氣候環(huán)境條件信號以及養(yǎng)殖水域溶解氧信號進行分析處理，并將輸出信號傳送至增氧機；數(shù)據(jù)存儲模塊，用于數(shù)據(jù)的存儲，數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸入端與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連；增氧機，用于向養(yǎng)殖水域中增氧。將增氧機均勻布置于養(yǎng)殖水域中，溶解氧傳感器放置于養(yǎng)殖水域中間位置，溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、雨量傳感器位于養(yǎng)殖水域上方。基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制裝置于一水產(chǎn)養(yǎng)殖廠運行一年以來，未出現(xiàn)“泛塘”現(xiàn)象，因缺乏溶解氧引起死魚、死蝦現(xiàn)象較少，能夠良好的滿足魚蝦的正常生長需氧。現(xiàn)將6組不同的環(huán)境條件下，裝置的運行エ況及效果列于下表。設定養(yǎng)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
1.一種基于小氣候的養(yǎng)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(yǎng)殖水域溶解氧含量，當溶解氧含量低于下限值時，向養(yǎng)殖水域中增氧，其特征在干，實時檢測風速，設定風速閾值，當風速超過閾值，且溶解氧含量低于修正值時，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所述的基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制方法，其特征在于，所述風速閾值為2. O 3. 0m/so
3.如權利要求I所述的基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制方法，其特征在于，還包括實時檢測養(yǎng)殖水域氣溫和相対濕度，當氣溫超過38°C，相対濕度超過80%時，增氧I 3h。
4.如權利要求I所述的基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制方法，其特征在于，還包括實時檢測雨量，當瞬時雨量超過80mm時,增氧I 3h。
5.一種基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制裝置，其特征在于，包括傳感器設備、數(shù)據(jù)處理模塊和增氧機； 所述傳感器設備，用于采集養(yǎng)殖水域小氣候環(huán)境條件信號以及養(yǎng)殖水域中溶解氧信號，并將輸出信號傳送至數(shù)據(jù)處理模塊； 所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于對養(yǎng)殖水域小氣候環(huán)境條件信號以及養(yǎng)殖水域溶解氧信號進行分析處理，并將輸出信號傳送至增氧機； 所述增氧機，用于向養(yǎng)殖水域中增氧。
6.如權利要求5所述的基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制裝置，其特征在于，所述傳感器設備包括 溫度傳感器，用于采集氣溫信號； 濕度傳感器，用于采集相対濕度信號； 風速傳感器，用于采集風速信號； 風向傳感器，用于米集風向信號； 雨量傳感器，用于采集雨量信號； 溶解氧傳感器，用于采集養(yǎng)殖水域中溶解氧信號。
7.如權利要求5所述的基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用單片機。
8.如權利要求5所述的基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)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所述的基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)存儲模塊，所述數(shù)據(jù)存儲模塊的信號輸入端與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于小氣候的養(yǎng)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(yǎng)殖水域溶解氧，當溶解氧濃度低于初始值時，向養(yǎng)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，且溶解氧濃度低于修正值時，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(fā)明還公開了一種基于小氣候的養(yǎng)殖水域溶解氧控制裝置，包括傳感器設備、數(shù)據(jù)處理模塊和增氧機；本發(fā)明方法為水產(chǎn)養(yǎng)殖中溶解氧的均勻控制提供了有效、可靠的途徑；本發(fā)明裝置環(huán)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(yōu)先權日2012年9月3日
發(fā)明者聶鵬程, 李曉麗, 何勇, 吳迪 申請人:浙江大學