CN110786286A - 一种中小型智能化的鱼类养殖*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中小型智能化的鱼类养殖***，包括：中央控制单元、储水单元、养殖单元、增氧单元和监控单元；其中，所述智能化养殖***由所述中央控制单元控制；所述养殖单元，其分别与所述储水单元和所述增氧单元连通；所述储水单元，用于向所述养殖单元提供养殖用水；所述增氧单元，用于通过特殊的超细气泡产生技术向所述养殖单元中进行高效增氧；所述监控单元，用于实时监视所述智能化养殖***。本发明结合了超细气泡技术，能够达到更优的养殖效果，并解决了人们在日常生活中不能准确判断养殖环境是否符合设定养殖标准，以及因突发事件无法按时进行水更换、投喂等操作的问题。
Description
技术领域
本发明设计智能养殖技术领域，尤其涉及一种结合了超细气泡发生技术的，兼备养殖环境监测与调控的智能养殖***。
背景技术
在实验室与家庭的室内中小型水产养殖过程中，淡水鱼的养殖是将鱼种投放于封闭式水体中并在一定时间间隔内投喂、换水，以期在一段时间后观察到养殖对象的变化情况。在这个过程中，饲养人员常常会面临以下问题：需要在固定时间范围内进行投喂及换水，可能会被不确定因素干扰，导致投喂与换水的时间与安排不一致。在实验室中可能导致实验误差，在家庭养殖中随着时间的延长可能导致鱼类死亡。有的观赏鱼对水质要求较高，由此，更容易造成损失。现在，虽然有了许多自动与半自动的水产养殖技术，但更多地针对湖泊、河流等半封闭式的集约化水产养殖，它们可以通过与周围的水体进行水交换以进行换水，不适用于实验室与家庭等封闭式的静止水体的养殖。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中，室内中小型水产养殖的特点与存在的问题，提出的一种结合了超细气泡在水体中的高度增氧特点而设计的一种具有可监控、可调节多种指标的智能化养殖***。
所述智能化养殖***包括：储水单元、养殖单元、增氧单元和监控单元；其中，所述智能化养殖***由中央控制单元控制；所述养殖单元，其分别与所述储水单元和所述增氧单元连通；所述储水单元，用于向所述养殖单元提供养殖用水；所述增氧单元，用于通过特殊的超细气泡产生技术向所述养殖单元中进行高效增氧；所述监控单元，用于实时监视所述智能化养殖***。
本发明中，所述储水单元包括：导水装置，其用于将水导入养殖单元中，或为所述储水单元增加所储存的水；曝气装置，其用于为所储备用水增氧曝气；温控装置，其用于为所储备用水温度调控至设定值；储水池，其用于储存备用水。
本发明中，所述导水装置包括：导水装置进水管，其用于将水导入到所述储水池中；导水装置出水管，其用于将经过曝气除氯后的水导入到所述养殖单元中。
本发明中，所述养殖单元包括：养殖池，其用于储存养殖用水；气液混合装置，其与所述增氧单元相连，用于将气体与所述养殖单元中的水体充分混匀，并兼备废水排放功能；水质监测设备，其用于监测所述养殖单元中的养殖水体内的相关水质指标，并通过所述监控单元反馈至用户；温控装置，其用于为养殖用水温度调控至设定值；养殖单元进水管，其与所述储水单元的导水装置出水管相连，用于将曝气除氯后的水导入养殖池中。
本发明中，所述养殖单元进一步包括：尼龙网，其用于增加水体中的界面数量，在养殖水体中留存超细气泡；其可拆卸。所述超细气泡为增氧单元中产生，一般为直径在50μm及以下的气泡。
本发明中，所述气液混合装置进一步包括：养殖单元进气管，其与增氧单元出气管相连，将产生的超细气泡通过细孔扩散导入养殖水体中；养殖单元出水管，其与所述养殖单元进气管不相通，与所述增氧单元入水管相连，将所述养殖池中的水导入所述增氧单元中；三通阀，其连接在所述混合装置出水管与排水管处，用于控制出水流向；排水管，其通过所述三通阀连接在所述养殖单元出水管中部，用于排出废液。
本发明中，所述增氧单元包括：起泡装置，其用于通过增压、进气、高速切割产生气泡并压入从所述养殖单元中导入的水中，实现超细气泡溶入的第一步；混合装置，其与所述起泡装置相连，将所产生的气泡进一步混合至水中，再将这种混有超细气泡的水导入至所述养殖单元中，使气泡慢慢扩散至水体整体中；冷凝装置，其用于冷却因为起泡装置电机做功而升温的水，以维持所述养殖单元中的水温恒定；增氧单元进水管，其与养殖单元出水管相连，将所述养殖池中的水导入所述起泡装置中；增氧单元出水管，其与所述养殖单元进气管相连，将经过起泡、混合、冷凝后的水导入所述养殖池中。
本发明中，所述冷凝装置包括：低温恒温设备，用于维持冷却水的恒定低温；冷凝管，其将所述混合装置中的导出管包裹，使冷却水在其中循环。
本发明中，所述监控单元包括：可视化监视设备，其用于将设备情况实时发送至客户端；智能投喂设备，其用于观察投喂状况并随时控制投喂。
本发明中，所述中央控制单元与所述储水单元、所述养殖单元、所述增氧单元与所述监控单元相连，用于远程控制所述四个单元的开启与关闭，可根据所述监控单元所反馈的信息对相关用电器进行操作。
所述智能化养殖***包括：中央控制单元、监测单元、储水单元、养殖单元、增氧单元。所述养殖单元分别与储水单元、增氧单元贯通，并与增氧单元形成交换回路。
所述中央控制单元可以远程控制所有下级单元的开启与关闭，可以根据用户需求进行养殖水更换、切换曝气方式为超细气泡曝气或普通气泡曝气、温控设备开启与关闭、投喂的开始与停止，以及远程观察角度与方向的变化。
所述储水单元，能够在中央控制单元的调控下，将水压入养殖单元中，并同时向储水池中灌注自来水进行曝气储备。
所述养殖单元，能够在中央控制单元的调控下，将三通阀调至排水方向，或调至与增氧单元交换的方向。同时，能够实时数显养殖水体的温度以及其它需要监测的水体指标，包括但不限于pH值、氨氮及总氮值、溶氧量等。这些指标的监测可根据用户需求设计增删，亦可为了外观简洁需求的用户拆卸。
所述增氧单元，能够在中央控制单元的调控下，开启超细起泡曝气或调至普通起泡曝气。
上述的智能化养殖***，所述温度传感器的误差为1℃。如为实验需求可更换至更高精度值的传感器，下同。
上述的智能化养殖***，所述pH电极的误差为0.1.
上述的智能化养殖***，所述氨氮监测电极的误差为0.1mg/L。
上述的智能化养殖***，所述溶氧量电极的误差为0.01mg/L。
上述的智能化养殖***，所述增氧区域使用了超细气泡发生技术，可控制进气压力与进气量从而控制气泡浓度。
本发明的有益效果：结合了超细气泡技术，能够达到更优的养殖效果，并解决了人们在日常生活中不能准确判断养殖环境是否符合设定养殖标准，以及因突发事件无法按时进行水更换、投喂等操作的问题。在能够大大优化养殖环境、得到更优养殖产物的同时，还具有远程操控的及时、便捷，以及反馈的实时、准确的特点。
附图说明
下面通过附图并结合实施例具体描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显。其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明任何意义上的限制。
图1出示了本***的运作流程图；
图标：(0)-中央控制单元，(1)-储水单元，(2)-养殖单元，(3)-增氧单元，(4)-监控单元，(41)-可视化监视设备，(42)-智能投喂设备。
图2出示了储水单元(1)的结构示意图；
图标：(11)-导水装置，(111)-进水管，(112)-出水管，(12)-曝气装置，(13)-温控装置，(14)-储水池。
图3出示了养殖单元(2)的结构示意图；
图标：(21)-养殖池，(22)-气液混合装置，(221)-进气管，(222)-出水管，(223)-三通阀，(224)-排水管，(23)-水质监测设备，(24)-温控装置，(25)-可拆卸式尼龙网，(26)-进水管。
图4出示了增氧单元(3)的结构示意图；
图标：(31)-起泡装置，(32)-混合装置，(33)-冷凝装置，(331)-低温恒温设备，(332)-冷凝管，(34)-进水管，(35)-出水管。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
本发明提出了一种适用于中小型水产养殖体系的智能化养殖***，其包含储水单元、养殖单元、增氧单元和监控单元；智能化养殖***由中央控制单元控制；养殖单元，其通过导水装置与储水单元和增氧单元连通；储水单元，用于向养殖单元提供养殖用水；增氧单元用于通过特殊的超细气泡产生技术向养殖单元中进行高效增氧。
本发明中，储水单元包括：导水装置，其用于将水导入养殖区域单元中，或为此单元增加所储存的水；曝气装置，其用于为所储备用水增氧曝气，去除自来水中的余氯；温控装置，其用于为所储备用水温度调控至设定值，一般与养殖单元中的水温相同；储水池，其用于储存备用水。
本发明中，导水装置中进一步包括：进水管，其用于将自来水导入到储水池中；出水管，其用于将经过曝气除氯后的水导入到养殖单元中。
本发明中，养殖单元包括：养殖池，其用于储存养殖用水，是养殖单元的主体部分；气液混合装置，其与增氧单元相连，用于将气体与养殖单元中的水体充分混匀，并兼备废水排放功能；水质监测设备，其用于监测养殖单元中的养殖水体内的相关水质指标。并通过监控单元反馈至用户；温控装置，其用于为养殖用水温度调控至设定值，一般与储水单元中的水温相同；可拆卸式尼龙网，其用于增加水体中的界面数量，更大程度地在养殖水体中留存超细气泡，使超细气泡在养殖水体中的留存时间更长，进一步地增强增氧效果。可以为美观或更强的增氧效果而选择拆卸或安装；进水管，其与储水单元的出水管相连，用于将曝气除氯后的水导入养殖池中。
本发明中，气液混合装置进一步包括：进气管，其与增氧单元出气管相连，将产生的超细气泡通过细孔扩散导入养殖水体中；出水管，其与进气管不相通，与增氧单元入水管相连，将养殖池中的水导入增氧单元中；三通阀，其连接在出水管与排水管处，用于控制出水流向；排水管，其通过三通阀连接在出水管中部，用于排出废液。
本发明中，增氧单元包括：起泡装置，其用于通过增压、进气、高速切割产生气泡并压入从养殖单元中导入此单元中的水中，实现超细气泡溶入的第一步；混合装置，该装置与起泡装置相连，将所产生的气泡进一步混合至水中，再将这种混有超细气泡的水导入至养殖单元中，使气泡慢慢扩散至水体整体中；冷凝装置，其用于冷却因为电机做功而升温的水，以维持养殖单元中的水温恒定；进水管，其与养殖单元的出水管相连，将养殖池中的水导入起泡装置中；出水管，其与养殖单元的进气管相连，将经过起泡、混合、冷凝后的水导入养殖池中。
本发明中，冷凝装置进一步包括：低温恒温设备，用于维持冷却水的恒定低温；冷凝管，其将混合装置中的导出管包裹，使冷却水在其中循环，达到控温的目的。
本发明中，监控单元包括：可视化监视设备，其用于将设备情况实时发送至客户端，达到随时、随地、实时监视养殖设备的目的；智能投喂设备，其用于观察投喂状况并随时控制投喂。
本发明中，中央控制单元与储水单元、养殖单元、增氧单元与监控单元中所有用电器相连。其用于远程控制所有用电器的开启与关闭，可根据可视化监视设备所反馈的信息对相关用电器进行操作。
如图1所示，本***是在中央控制单元的控制下，通过可视化监视设备的观察，以储水单元、养殖单元、增氧单元为主体，辅以可控投喂装置的一种养殖***。
如图2所示，所示储水单元实施时分为水更换与储水过程。进行水更换操作时，通过中央控制单元控制进水管将自来水通入储水池中，通过可视化监视设备观察，水满时控制关闭。控制曝气装置对储水池中的水进行除氯曝气。当储水池中所储备的水曝气完毕，且养殖单元(图1(2))需要换水时，通过中央控制单元控制出水管将储水池中的水压出，通过可视化监视设备观察到水满时控制停止出水。储水过程中，曝气装置常开，温控装置控制温度在适宜温度值。
如图3所示，所示养殖单元实施时分为水更换与养殖过程。进行水更换操作时，通过中央控制单元控制三通阀转向排水管方向，将废水排出，然后控制进水管接收来自储水单元的水。进行养殖过程时，温控装置常开，控制水温在所调节温度水平上。水质监测设备根据需要开启，通过可视化监视设备观察。中央控制单元调节三通阀在朝向增氧单元(图1(3))的出水管方向。通过进气管进行曝气。可拆卸式尼龙网可以增大超细气泡在水体中的留存时间，增强超细气泡对养殖产品的作用，用户可根据需求拆除或安装。
如图4所述，所示增氧单元实施时分为超细气泡与普通气泡两种曝气方式，均可通过中央控制单元调节切换。进行超细气泡曝气时，通过中央控制单元控制起泡装置、混合装置、冷凝装置打开，将养殖单元(图1(2))中的水通过进水管导入起泡装置中产生气泡，在混合装置中充分混合，然后经由出水管将充分混合了气泡的水重新回流至养殖单元(图1(2))中。其中，出水管中有一段被冷凝管包裹。
用户可通过设置使装置进行定时定量的自动投喂，可通过可视化监视设备中观察到的示数，根据示数变化进行控制。当溶氧量偏低时，可以通过开启增氧装置进行高效增氧以使溶氧量达到所需数值；当pH偏低或偏高，氨氮浓度偏高等示意需要换水时，可以通过中央控制单元调控换水。而实时监控的环境指标还可帮助用户判断当前的养殖状态，对于实验室用户而言，有助于进行远程的记录并对实验的下一步操作进行设计。
以上所述为本发明的优选应用案例，并非对本发明的限制。凡是根据本发明技术要点做出的简单修改，结构变化均属于本发明的保护范围之内。
下面将结合附图，介绍本发明的一部分实施例。在附图中描述的各组件可根据不同需求来进行配置与应用，各实施例仅展现本发明的一部分，仅仅表示在特定实验要求下所需求的选定功能。且以下描述的实施例仅为本发明实施例的一部分，并非全部实施例。基于本发明的实施例，在本领域技术范围内，未做出创造性劳动而获得的所有其它实施例均在本发明的保护范畴中。
实施例1
本实施例为图3(25)所示尼龙网拆卸的实施例。
实验室养殖池，实验池规格为40×40×80(单位：cm)，水深30cm，实验设备配置如附图3所示，选用了溶解氧测试。鱼类品种为红鲤鱼15条。设定每日投喂一次，投喂量为鱼群总重量的2％。在该实施例中，本发明***增氧装置开机时间为15分钟，分三次进行，一次5分钟。进气量为0.5L/min，进气压力为3.5atm,养殖时间为12周。每2天换水一次。
对照养殖池，对照池规格为40×40×80(单位：cm)，水深30cm，实验设备配置如附图2所示。鱼类品种为红鲤鱼15条。设定每日投喂一次，投喂量为鱼群总重量的2％。养殖时间为12周。每2天换水一次。
在该实施例中，每日对溶氧量进行了测定，其中实验组溶氧量平均10mg/L,对照组溶氧量平均6mg/L。
在该实施例中，实验结束时对两组鱼的平均增重率进行了比较。平均增重率的计算符合以下公式：
在本实施例中，实验组的平均重量增长率远远高于对照组。其中，实验组的平均增重率为11.23％，对照组为1.69％。
在该实施例中，实验结束时检测了两组鱼的鳃丝血红蛋白含量，实验组的血红蛋白显著高于对照组。其中，实验组的鳃丝的血红蛋白含量为0.0732g/L，对照组的血红蛋白含量为0.0342g/L。
在该实施例中，实验结束时检测了两组鱼的鳃丝Na+-K+-ATP酶活性。实验组的Na+-K+-ATP酶活性显著高于对照组，其中，实验组的Na+-K+-ATP酶活性为20.933U/mg，对照组的Na+-K+-ATP酶活性为11.716U/mg。
在该实施例的实验结果中，实验组的平均增重率、鳃丝血红蛋白含量及鳃丝Na+-K+-ATP酶活性均远高于对照组。
实施例2
本实施例为图3(25)尼龙网安装的实施例。
实验室养殖池，实验池规格为40×40×80(单位：cm)，水深30cm，实验设备配置如附图3所示。实验鱼种为斑马鱼，每组100条，设定每日投喂一次，投喂量为鱼群总重量的2％。在该实施例中，本发明***增氧装置开机时间为12小时。进气量为0.5L/min，进气压力为2.5atm,养殖时间为3周。每2天换水一次。
在该实施例中，实验结束时测试了两组鱼的高盐度应激反应，在实验组、对照组中分别取10条斑马鱼，分别放入盐度为30的水中，同时开始计时。记录每分钟内存活个体的数量。每次数据发生更新时及时移除判定为死亡的个体，直到所有个体全部被移除，实验结束。平行实验三次。将鱼放入盐度为30的水体后，对照组在2min时存活率开始降低，7.5min时已存活率为0，而实验组在7.5min时存活率才开始降低，16min后存活率才降至0。
所选取的两个实施例显示，本发明的装置能够增大水体溶氧，且对污染物有一定的吸附作用。另外，这种溶氧量的提高不会对鱼造成氧化损伤，反而使实验组机体血液的载氧能力升高，代谢速度大大提高。更通过Na+-K+-ATP酶的高活性，结合实施例2中实验组相对对照组的高耐盐度能力，可知本发明能够智能化监控家庭养殖设备以外，还有利于鱼的生长发育，以及抗逆能力的提高。
本发明结合了超细气泡发生技术，提供了一种能够实时进行养殖水体环境监测并能使用户随时随地可以进行查看的鱼类养殖***。由电源、开关、进出水管、尼龙网、温控与曝气装置、pH电极、溶氧量监测电极、氨氮监测电极、超细气泡发生装置、冷凝装置、可视化监测设备、智能投喂装置构成。本发明解决了人们在日常生活中不能准确判断养殖环境是否符合设定养殖标准，以及因突发事件无法按时进行水更换、投喂等操作的问题。具有远程操控的及时、便捷，反馈的实时、准确的特点。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
Claims (10)
1.一种适用于中小型水产养殖体系的智能化养殖***，其特征在于，包括：中央控制单元(0)、储水单元(1)、养殖单元(2)、增氧单元(3)和监控单元(4)；其中，
所述智能化养殖***由所述中央控制单元(0)控制；
所述养殖单元(2)，其分别与所述储水单元(1)和所述增氧单元(3)连通；
所述储水单元(1)，用于向所述养殖单元(2)提供养殖用水；
所述增氧单元(3)，用于通过特殊的超细气泡产生技术向所述养殖单元(2)中进行高效增氧；
所述监控单元(4)，用于实时监视所述智能化养殖***。
2.如权利要求1所述的智能化养殖***，其特征在于，所述储水单元(1)包括：
导水装置(11)，其用于将水导入所述养殖单元(2)中，或为所述储水单元(1)增加所储存的水；
曝气装置(12)，其用于为所储备用水增氧曝气；
温控装置(13)，其用于为所储备用水温度调控至设定值；
储水池(14)，其用于储存备用水。
3.如权利要求2所述的智能化养殖***，其特征在于，所述导水装置(11)包括：
导水装置进水管(111)，其用于将水导入到所述储水池(14)中；
导水装置出水管(112)，其用于将经过曝气除氯后的水导入到所述养殖单元(2)中。
4.如权利要求1所述的智能化养殖***，其特征在于，所述养殖单元(2)包括：
养殖池(21)，其用于储存养殖用水；
气液混合装置(22)，其与所述增氧单元(3)相连，用于将气体与所述养殖单元(2)中的水体充分混匀，并兼备废水排放功能；
水质监测设备(23)，其用于监测所述养殖单元(2)中的养殖水体内的相关水质指标，并通过所述监控单元(4)反馈至用户；
温控装置(24)，其用于为养殖用水温度调控至设定值；
养殖单元进水管(26)，其与所述储水单元(1)相连，用于将曝气除氯后的水导入养殖池中。
5.如权利要求4所述的智能化养殖***，其特征在于，所述养殖单元(2)进一步包括：尼龙网(25)，其用于增加水体中的界面数量，在养殖水体中留存超细气泡；其可拆卸；所述超细气泡为增氧单元(3)中产生，为直径在50μm及以下的气泡。
6.如权利要求4所述的智能化养殖***，其特征在于，所述气液混合装置(22)进一步包括：
养殖单元进气管(221)，其与所述增氧单元(3)相连，将产生的超细气泡通过细孔扩散导入养殖水体中；
养殖单元出水管(222)，其与所述增氧单元(3)相连，将所述养殖池(24)中的水导入所述增氧单元(3)中；
三通阀(223)，其连接在所述养殖单元出水管(222)与排水管(224)处，用于控制出水流向；
排水管(224)，其通过所述三通阀(223)连接在所述养殖单元出水管(222)中部，用于排出废液。
7.如权利要求1所述的智能化养殖***，其特征在于，所述增氧单元(3)包括：
起泡装置(31)，其用于通过增压、进气、高速切割产生气泡并压入从所述养殖单元(2)中导入的水中，实现超细气泡溶入的第一步；
混合装置(32)，其与所述起泡装置(31)相连，将所产生的气泡进一步混合至水中，再将这种混有超细气泡的水导入至所述养殖单元(2)中，使气泡慢慢扩散至水体整体中；
冷凝装置(33)，其用于冷却因为所述起泡装置(31)的电机做功而升温的水，以维持所述养殖单元(2)中的水温恒定；
增氧单元进水管(34)，其与所述养殖单元(2)相连，将其中的水导入所述起泡装置(31)中；
增氧单元出水管(35)，其与所述养殖单元(2)相连，将经过起泡、混合、冷凝后的水导入所述养殖池(21)中。
8.如权利要求7所述的智能化养殖***，其特征在于，所述冷凝装置(33)包括：
低温恒温设备(331)，用于维持冷却水的恒定低温；
冷凝管(332)，其将所述混合装置(32)中的导出管包裹，使冷却水在其中循环。
9.如权利要求1所述的智能化养殖***，其特征在于，所述监控单元(4)包括：
可视化监视设备(41)，其用于将设备情况实时发送至客户端；
智能投喂设备(42)，其用于观察投喂状况并随时控制投喂。
10.如权利要求1所述的智能化养殖***，其特征在于，所述中央控制单元(0)与所述储水单元(1)、所述养殖单元(2)、所述增氧单元(3)与所述监控单元(4)相连，用于远程控制该四个单元的开启与关闭，可根据所述监控单元(4)所反馈的信息对相关用电器进行操作。
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