本發明涉及海洋微生物培育設備領域，具體的說是屬于海洋生物培養機電一體化領域，特別涉及一種多工位橈足類浮游動物培養裝置。

背景技術：

橈足類浮游動物是海洋生態系統的重要組成部分，是生物鏈中的次級生產者，對維持海洋生態系統的平衡和穩定起著重要作用。同時由于其含有豐富的不飽和脂肪酸，是食物鏈上一級的優質餌料，適于作為魚蝦等的開口餌料。浮游動物一般個體較小、生命周期短，極易受到外界環境變化的影響，野外采集遠遠不能滿足需要。因此，海洋浮游動物作為餌料的規模化養殖一直是水產養殖方面熱點。

為了實現海洋浮游動物的規模化生產，重要是研制適合其生存的培養設備。橈足類浮游動物培養系統發展在浮游動物的規模化培育方面起到了重要的推進作用，但依然存在一些問題亟待解決。

中國專利CN 1440236 A浮游動物的培養方法和采用該方法的培養裝置以及培養物，公開貯存含有浮游動物的培養液的培養槽；設置在該培養槽內的固液分離膜；用于通過該固液分離膜，從該培養液中除去該浮游動物的繁殖阻礙物質和/細菌的水溶性營養物質的設備以及用于向該培養槽添加該浮游動物的餌料和新鮮的培養液的設備。但是此設備無法實現多工位同時培養，且無法實現內部培養水的循環過濾。

中國專利CN 101243781 A一種浮游動物培養裝置，公開了一種便于移動的一體式培養箱，包含與支架固定的培養部和沖洗部以及相應管路，但是，此培養還是只能實現一個批次的培養，且水溫、酸度等調節不方便，無法實現自動化控制。

現有培養系統的單位效益還是偏低，并且浮游動物及其卵的收集不方便，導致后期卵和幼體成活率不高。這與培養系統的自動控制精度和范圍有關，亟需采用先進的控制方法和高精度的檢測技術對培養裝置的溫度、PH值、餌料的定時投放以及糞便和卵的定時清理收集等方面進行更加精準檢測和控制，為浮游動物的生長提供更加合理準確的培養環境。浮游動物培養系統的研究和開發必將大力推進海洋浮游動物作為餌料的規模化養殖，使其在海水養殖業中擁有廣闊的應用前景。

技術實現要素：

根據上述不足之處，本發明的目的是提供一種實現自動控制的多工位橈足類浮游動物培養裝置及其培養方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案在于：多工位橈足類浮游動物培養裝置，它包括用于儲存海水的儲水箱和與儲水箱相連的上水管路，上水管路與至少一個用于培養橈足類浮游動物的培養箱相連，培養箱設有用于儲存和投放餌料的餌料箱，培養箱還設有用于收集卵和幼體的收集管路，培養箱通過回水管路與儲水箱相連，儲水箱設有進水管路和排水管路，儲水箱還設有酸化機和溫度傳感器，上水管路、收集管路、回水管路、進水管路和排水管路設有閥門，培養裝置還包括與酸化機、溫度傳感器和所有管路上的閥門相連并用于控制酸化機、溫度傳感器和所有閥門的控制箱。

優選的是：還包括用于放置培養裝置的支架。

優選的是：所述的培養箱的下端為錐形。

優選的是：培養箱的下端錐形部分與上端連接處設有過濾網。

優選的是：所述的餌料箱的頁面高于培養箱的液面。

優選的是：所述的進水管路上設有冷水機。

優選的是：所述的上水管路與儲水箱底部的潛水泵相連。

本發明還提供一種培養橈足類浮游動物的方法，包括如下過程，

(1)進水：通過進水管向儲水箱中通入經冷水機處理到合適溫度的海水，并通過潛水泵和上水管路通入到培養箱中，當培養箱水位到達規定高度時海水經回水管路流入儲水箱內，形成內水循環：

(2)培養：將橈足類浮游動物的卵或幼體投放至培養箱的下端，并安放過濾網，并通過控制箱進行定期投放餌料，進行培養；

(3)調節：培養過程中通過酸化機和溫度傳感器進行溫度和pH值的檢測，并通過控制箱進行控制，保持設定的水溫和pH值；

(4)換水：通過排水管路將儲水箱底部的食物殘渣和水溶性氨進行排出，同時通過進水管路進水補充，形成外水循環；

(5)收卵：當一個周期培養結束時，通過控制箱控制收集管路打開進行收集；將橈足類浮游動物的成體和卵或幼體進行分離，將卵或幼體再次進行培養。

本發明的有益效果在于：

1、多工位培養箱設計。同一儲水箱結合多個培養箱結構設計，實現了同水域多工位培養箱的實驗方法，可以對相同水域不同橈足類或同種橈足類不同餌料投放方式進行對比實驗，保證了對比實驗的水質一致性。同時，提高了培養效率，降低培養設備成本。

2、內外水雙循環控制體系。儲水箱通過帶有止回閥的上水管路與多個培養箱相連，潛水泵將儲水箱海水分別導入培養箱，各培養箱溢出水經回流管回流至儲水箱，實現培養環境的內循環。同時，儲水箱水體會定期開啟外循環模式，對整體水域水體更新，保證培養水質，保證橈足類浮游動物的培養效果和成活率。

3、參數實時監測和精確控制。該培養系統對溫度、PH值、循環及餌料投放時間設定等參數進行實時監測，對數據進行比對，生成相應調節決策，通過酸堿度調節單元和溫度調節單元對培養環境進行調控，使其保持在有利于浮游動物生產發育的范圍內。監測及調節系統精度高，響應快，能夠對培養環境實現實時調節。

4、卵自動收集。定時自動開啟卵收集系統，大大提高了卵或幼體的成活率。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的設備原理圖。

圖中：1-儲水箱；2-支架；3-收集管路；4-閥門；5-餌料箱；6-培養箱；7-回水管路；8-過濾網；9-酸化機；10-控制箱；11-進水管路；12-冷水機；13-進水管路；14-溫度傳感器；15-上水管路；16-潛水泵。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。

如圖1所示的多工位橈足類浮游動物培養裝置，它包括用于儲存海水的儲水箱1和與儲水箱1相連的上水管路15，上水管路15與至少一個用于培養橈足類浮游動物的培養箱6相連，培養箱6設有用于儲存和投放餌料的餌料箱5，培養箱5還設有用于收集卵和幼體的收集管路3，培養箱6通過回水管路7與儲水箱1相連，儲水箱1設有進水管路11和排水管路13，儲水箱1還設有酸化機9和溫度傳感器14，上水管路15、收集管路3、回水管路7、進水管路11和排水管路13設有閥門3，培養裝置還包括與酸化機12、溫度傳感器14和所有管路上的閥門3相連并用于控制酸化機9、溫度傳感器14和所有閥門3的控制箱10。其中，儲水箱1、培養箱6、餌料箱5和收集管路3均采用食品級聚四氟乙烯材質。

進一步的，上水管路15可以為一個總的上水管路再分為與各個培養箱相連的上水支管路，也可以為多個上水支管路直接與相應的培養箱1相連。同樣的，回水管路7可以是與各個培養箱的回水支管路再匯總到一個總的回水管路上，也可以是每個與培養箱6相連的回水支管路直接與儲水箱1相連。上水管路15的閥門為單向閥，防止浮游動物及其產生的卵回流到蓄水箱中。

進一步的，所有的閥門3設為電磁閥，并通過控制箱10進行控制閥門的開啟或關閉，實現自動控制。

進一步的，多工位橈足類浮游動物培養裝置還包括用于放置培養裝置的支架2，保證各個箱體之間的位置關系。同時，支架2下端可以設有輪子，便于整個培養裝置根據實際環境進行移動和調節。

進一步的，培養箱6的下端為錐形，且培養箱6的下端錐形部分與上端連接處設有過濾網8，這是為了將橈足類浮游動物及其卵集中到錐形區域便于進行收集，不經過隔離的話，橈足類浮游動物將散布整個培養箱內，不便于集中收集。其中，過濾網8可以采用80目的紗網，周圍采用不銹鋼材質的固定環進行固定，其中固定環與培養箱下端錐形部分與上端連接處的形狀和尺寸相配合，通過不銹鋼的重力，避免過濾網8在培養箱6中浮起來，同時，也可以通過其他固定扣、固定繩等固定裝置將過濾網8固定在培養箱內。橈足類動物餌料為多種海洋微藻按一定比例調配的藻液，將其置于餌料箱5中，根據浮游動物需要按時定量投放，避免了人工投放造成的投放時間和投放量不均的現象。

進一步的，餌料箱5的頁面高于培養箱6的液面，閥體打開后餌料可利用重力自行流入培養箱內，非常方便。

進一步的，進水管路11上設有冷水機12，通過冷水機12可將進入儲水箱1的水溫調節到合適的溫度，便于橈足類浮游動物的生長。

進一步的，上水管路15與儲水箱1底部的潛水泵16相連，通過潛水泵16提供向培養箱6輸送水的動力，以及外水循環時的水流動力。

進一步的，pH值傳感器采集培養液的pH值，通過模數轉換送至CPU，CPU將培養液的pH值與浮游動物需要的PH值(7.2-8.2)進行比較，對培養液中投放合理的調節劑，若培養液的pH值過酸則控制pH值調節器加入堿液，若培養液的pH值過堿則控制pH值調節器加入酸液，一旦pH值恢復到正常范圍內則關閉pH值調節器。

進一步的，利用帶有鉑熱電阻探頭Pt100的溫度變送器對培養液溫度進行監測，監測信號通過模數轉換送至CPU，依據溫度設定值控制溫度，使培養液保持合理的溫度范圍。

進一步的，使用霍爾水流量計監測水流量，當水通過磁性轉子組件時，轉子轉動并且轉速隨著流量變化而變化，霍爾傳感器輸出電脈沖信號，因此電脈沖信號的頻率與被測流體的流量成正比，CPU對電脈沖信號計數即可計算出流體流量。

進一步的，配置STM32的實時時鐘外設為當前時間，實現系統的計時、定時功能，從而CPU通過控制電磁閥實現餌料的每隔5h(根據培養生物及餌料類型適當調整)一次投放、卵的每隔3天(根據培養生物適當調整)進行一次采集。

進一步的，CPU控制LCD液晶顯示屏，把采集到的pH值、溫度、流量等信息顯示在LCD液晶顯示屏上，并顯示出實時時間，方便實驗人員及時獲取相關信息。

本發明還提供一種培養橈足類浮游動物的方法，包括如下過程，

(1)進水：通過進水管路11向儲水箱1中通入經冷水機12處理到合適溫度的海水，并通過潛水泵16和上水管路15通入到培養箱6中，當培養箱6水位到達規定高度時海水經回水管路流入儲水箱1內，形成內水循環。

(2)培養：將橈足類浮游動物的卵或幼體投放至培養箱6的下端，并安放過濾網8，并通過控制箱10進行定期投放餌料，進行培養。

(3)調節：培養過程中通過酸化機9和溫度傳感器14進行溫度和pH值的檢測，并通過控制箱10進行控制，保持設定的水溫和pH值；具體的說，酸化機9實時監控并調節環境的PH值，使水質pH值始終處于適合浮游動物正常活動及攝食的理想范圍。溫度傳感器14實時監控水質溫度，并通過冷水機12進行調節水溫。

(4)換水：通過排水管路13將儲水箱1底部的食物殘渣和水溶性氨進行排出，同時通過進水管路11進水補充，形成外水循環。

(5)收卵：當一個周期培養結束時，通過控制箱10控制收集管路3打開進行收集；將橈足類浮游動物的成體和卵或幼體進行分離，將卵或幼體再次進行培養。

本培養裝置的內外水循環、溫度調節、pH值調節、餌料投放和卵收集過程均由控制箱完成，實現了控制過程的智能化，精確化。控制箱上可設有顯示屏，可以實時顯示環境情況(溫度、PH值等)，通過按鈕可根據需要進行參數設定。整個系統操作方便，控制精準，有效保障了動物培養過程，同時，裝置采用多工位方式，提高了生產效率，并為同環境下對比試驗提供條件。