CN116047018A - 一种微藻养殖用水质监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微藻养殖用水质监测***，涉及微藻养殖技术领域。通过采集单元采集微藻养殖过程中的环境数据和水质数据，通过采集多种数据，便于对微藻养殖过程中水质的监测分析提供了多样化的数据支持，克服了现有方案中监测分析时采集的数据单一，导致水质监测中监测精度低的缺陷；利用处理单元将采集的各项数据进行联立计算，便于从不同方面对微藻养殖过程中水质的状况进行整体分析，提高了水质监测结果的准确性；预警单元将水质运行值与数据库内预设的警报范围值进行匹配分析，得到分析结果，并对微藻养殖的过程进行预警提示，便于工作人员通过该水质监测***对微藻养殖池内的水质进行精准监测。
Description
技术领域
本发明涉及微藻养殖技术领域，具体涉及一种微藻养殖用水质监测***。
背景技术
微藻中富含的酯类和甘油，是制备液体燃料的良好原料，将微生物和微藻混合培养，生产高纯度的乙醇、甲醇、丁烷等能源化合物，微藻最大的可利用之处在于其干细胞中含有微藻油70％以上，是亚临界生物技术合成生物柴油的最佳原料，为理想的可再生能源。
在微藻养殖过程中，需要实时的对微藻养殖池的水质进行监测，传统的监测方式是通过监测微藻养殖池内的二氧化碳含量、温度来对水质监测，这样会存在监测数据少，监测效果以及监测准确性差的问题出现，在对微藻养殖池的水质进行监测时，不能结合周围环境进行综合的分析，最终影响到水质监测的精确性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种微藻养殖用水质监测***，用于解决微藻养殖池监测数据少，不能结合周围环境进行综合的分析的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种微藻养殖用水质监测***，包括采集单元、分析单元、处理单元、数据库和预警单元；采集单元用于采集微藻养殖过程中的环境数据和水质数据，并将环境数据和水质数据发送至处理单元；分析单元分别对采集的环境数据和水质数据进行处理操作，得到环境处理信息和水质处理信息；处理单元根据获得的环境处理信息和水质处理信息进行联立计算，得到水质运行值，并将水质运行值发送至预警单元；预警单元将水质运行值与数据库内预设的警报范围值进行匹配分析，得到分析结果。
作为本发明进一步的方案，环境数据包括环境温度、环境光照强度和空气灰尘含量；水质数据包括水体温度、水体酸碱度、水体二氧化碳含量和水体流速。
作为本发明进一步的方案，分析单元获取环境数据中的环境温度、环境光照强度和空气灰尘含量，对环境温度中的实时温度进行取值并标记为HWi，i=1，2，3...n；对环境光照强度中的实时光照强度进行取值并标记为GZi；对空气灰尘含量中的实时灰尘含量进行取值并标记为HCi；将标记的各项数据分类组合，得到环境处理信息。
作为本发明进一步的方案，分析单元获取水质数据中的水体温度、水体酸碱度、水体二氧化碳含量和水体流速；对水体温度中的实时温度进行取值并标记为SWi，i=1，2，3...n；对水体酸碱度的实时酸碱度进行取值并标记为SJi；对水体二氧化碳含量中的实时二氧化碳含量进行取值并标记为EYi；对水体流速中的实时水体流速进行取值并标记为SLi；将标记的各项数据分类组合，得到水质处理信息。
作为本发明进一步的方案，处理单元具体的联立计算步骤包括：对标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式计算得到水质运行值，其中，a1、a2、a3和a4为预设的比例系数，且不为零；SWi为实时的水体温度，SW0为预设的标准水体温度；SJi为实时的水体酸碱度，SJ0为预设的标准水体酸碱度，EYi为实时的水体二氧化碳含量，EY0为预设的标准水体二氧化碳含量；SLi为实时的水体流速；YZ为环境影响因子。
作为本发明进一步的方案，利用公式获取环境影响因子YZ的计算步骤包括：对标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式计算得到环境影响因子，其中，b1、b2和b3表示为不同的比例系数，且不为零；HWi表示为实时环境温度，HW0表示为预设的环境标准温度，GZi表示为实时环境光照强度，HCi表示为实时空气灰尘含量。
作为本发明进一步的方案，预警单元匹配分析的具体步骤如下：若SZJ＞JBmax，则生成红色警报提示，提示工作人员水质已出现异常，需立即进行维护；若JBmin≤SZJ≤JBmax，则生成黄色预警提示，提示工作人员水质即将出现异常，需确认水质异常点并进行调试；若SZJ＜JBmin，则生成绿色正常提示，工作人员正常待命；将第一预警信号、第二预警信号和第三预警信号组合，得到分析结果，其中JBmax为警报范围值中的最大值，JBmin为警报范围值中的最小值。
作为本发明进一步的方案，数据库用于储存预设的警报范围值，同时用于存储预警单元内发送的分析结果。
本发明的技术效果和优点：
通过采集单元采集微藻养殖过程中的环境数据和水质数据，通过采集多种数据，便于对微藻养殖过程中水质的监测分析提供了多样化的数据支持，克服了现有方案中监测分析时采集的数据单一，导致水质监测中监测精度低的缺陷；通过分析单元分别对采集的环境数据和水质数据进行处理操作，得到环境处理信息和水质处理信息；利用处理单元对获得的环境处理信息和水质处理信息进行联立计算，得到水质运行值；通过将采集的各项数据进行联立计算，便于从不同方面对微藻养殖过程中水质的状况进行整体分析，提高了水质监测结果的准确性；预警单元将水质运行值与数据库内预设的警报范围值进行匹配分析，得到分析结果，并对微藻养殖的过程进行预警提示，便于工作人员通过该水质监测***对微藻养殖池内的水质进行精准监测。
附图说明
图1为本发明一种微藻养殖用水质监测***的***框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
请参阅图1 ，本发明为一种微藻养殖用水质监测***，包括采集单元、分析单元、处理单元、数据库和预警单元；采集单元用于采集微藻养殖过程中的环境数据和水质数据，并将环境数据和水质数据发送至处理单元，同时采集单元将采集的环境数据和水质数据发送至数据库进行保存；环境数据包括环境温度、环境光照强度和空气灰尘含量；环境数据通过温度传感器、光敏传感器以及空气质量监测仪监测得到；水质数据包括水体温度、水体酸碱度、水体二氧化碳含量和水体流速；水质数据通过水体温度传感器、PH传感器、二氧化碳监测仪和流速传感器监测得到；采集单元通过采集多种数据，便于对微藻养殖过程中水质的监测分析提供了多样化的数据支持，克服了现有方案中监测分析时采集的数据单一，导致水质监测中监测精度低的缺陷。
分析单元分别对采集的环境数据和水质数据进行处理操作，得到环境处理信息和水质处理信息，并将环境处理信息和水质处理信息发送至处理单元，同时将环境处理信息和水质处理信息发送至数据库进行存储，分析单元具体的处理操作步骤包括：
获取环境数据中的环境温度、环境光照强度和空气灰尘含量，对环境温度中的实时温度进行取值并标记为HWi，i=1，2，3...n；对环境光照强度中的实时光照强度进行取值并标记为GZi；对空气灰尘含量中的实时灰尘含量进行取值并标记为HCi；将标记的各项数据分类组合，得到环境处理信息；
获取水质数据中的水体温度、水体酸碱度、水体二氧化碳含量和水体流速；对水体温度中的实时温度进行取值并标记为SWi，i=1，2，3...n；对水体酸碱度的实时酸碱度进行取值并标记为SJi；对水体二氧化碳含量中的实时二氧化碳含量进行取值并标记为EYi；对水体流速中的实时水体流速进行取值并标记为SLi；将标记的各项数据分类组合，得到水质处理信息。
处理单元根据获得的环境处理信息和水质处理信息进行联立计算，得到水质运行值，并将水质运行值发送至预警单元，同时处理单元将计算得到的水质运行值发送至数据库内进行存储；通过将采集的各项数据进行联立计算，便于从不同方面对微藻养殖过程中水质的状况进行整体分析，提高了水质监测结果的准确性；
处理单元具体的联立计算步骤包括：对标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式计算得到水质运行值，其中，a1、a2、a3和a4为预设的比例系数，且不为零；SWi为实时的水体温度，SW0为预设的标准水体温度；SJi为实时的水体酸碱度，SJ0为预设的标准水体酸碱度，EYi为实时的水体二氧化碳含量，EY0为预设的标准水体二氧化碳含量；SLi为实时的水体流速；YZ为环境影响因子；预设的标准水体温度、标准水体酸碱度以及标准水体二氧化碳含量是根据养殖的微藻种类以及养殖环境所设定的；
其中，利用公式获取环境影响因子YZ的计算步骤包括：对标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式计算得到环境影响因子，其中，b1、b2和b3表示为不同的比例系数，且不为零；HWi表示为实时环境温度，HW0表示为预设的环境标准温度，GZi表示为实时环境光照强度，HCi表示为实时空气灰尘含量。
预警单元将水质运行值与数据库内预设的警报范围值进行匹配分析，得到分析结果，并对微藻养殖的过程进行预警提示，便于工作人员通过该水质监测***对微藻养殖池内的水质进行精准监测；预警单元匹配分析的具体步骤如下：
若SZJ＞JBmax，则生成红色警报提示，提示工作人员水质已出现异常，需立即进行维护；
若JBmin≤SZJ≤JBmax，则生成黄色预警提示，提示工作人员水质即将出现异常，需确认水质异常点并进行调试，使得数据降到正常范围值内；
若SZJ＜JBmin，则生成绿色正常提示，工作人员正常待命；将第一预警信号、第二预警信号和第三预警信号组合，得到分析结果，预警单元将分析结果发送至数据库内进行存储，其中JBmax为警报范围值中的最大值，JBmin为警报范围值中的最小值。
数据库用于储存预设的警报范围值，数据库还用于存储采集单元采集的环境数据和水质数据以及分析单元处理得到的环境处理信息和水质处理信息，同时用于存储处理单元计算得到的水质运行值。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (6)
1.一种微藻养殖用水质监测***，其特征在于，包括采集单元、分析单元、处理单元、数据库和预警单元；
采集单元用于采集微藻养殖过程中的环境数据和水质数据，并将环境数据和水质数据发送至处理单元；
分析单元分别对采集的环境数据和水质数据进行处理操作，得到环境处理信息和水质处理信息；处理单元根据获得的环境处理信息和水质处理信息进行联立计算，得到水质运行值，并将水质运行值发送至预警单元；
处理单元具体的联立计算步骤包括：对标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式计算得到水质运行值，其中，a1、a2、a3和a4为预设的比例系数，且不为零；SWi为实时的水体温度，SW0为预设的标准水体温度；SJi为实时的水体酸碱度，SJ0为预设的标准水体酸碱度，EYi为实时的水体二氧化碳含量，EY0为预设的标准水体二氧化碳含量；SLi为实时的水体流速；YZ为环境影响因子；
利用公式获取环境影响因子YZ的计算步骤包括：对标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式计算得到环境影响因子，其中，b1、b2和b3表示为不同的比例系数，且不为零；HWi表示为实时环境温度，HW0表示为预设的环境标准温度，GZi表示为实时环境光照强度，HCi表示为实时空气灰尘含量；
预警单元将水质运行值与数据库内预设的警报范围值进行匹配分析，得到分析结果，并进行预警提示。
2.根据权利要求1所述的一种微藻养殖用水质监测***，其特征在于，环境数据包括环境温度、环境光照强度和空气灰尘含量；水质数据包括水体温度、水体酸碱度、水体二氧化碳含量和水体流速。
3.根据权利要求2所述的一种微藻养殖用水质监测***，其特征在于，分析单元获取环境数据中的环境温度、环境光照强度和空气灰尘含量，对环境温度中的实时温度进行取值并标记为HWi，i=1，2，3...n；对环境光照强度中的实时光照强度进行取值并标记为GZi；对空气灰尘含量中的实时灰尘含量进行取值并标记为HCi；将标记的各项数据分类组合，得到环境处理信息。
4.根据权利要求3所述的一种微藻养殖用水质监测***，其特征在于，分析单元获取水质数据中的水体温度、水体酸碱度、水体二氧化碳含量和水体流速；对水体温度中的实时温度进行取值并标记为SWi，i=1，2，3...n；对水体酸碱度的实时酸碱度进行取值并标记为SJi；对水体二氧化碳含量中的实时二氧化碳含量进行取值并标记为EYi；对水体流速中的实时水体流速进行取值并标记为SLi；将标记的各项数据分类组合，得到水质处理信息。
5.根据权利要求4所述的一种微藻养殖用水质监测***，其特征在于，预警单元匹配分析的具体步骤如下：若SZJ＞JBmax，则生成红色警报提示，提示工作人员水质已出现异常，需立即进行维护；若JBmin≤SZJ≤JBmax，则生成黄色预警提示，提示工作人员水质即将出现异常，需确认水质异常点并进行调试；若SZJ＜JBmin，则生成绿色正常提示，工作人员正常待命；将第一预警信号、第二预警信号和第三预警信号组合，得到分析结果，其中JBmax为警报范围值中的最大值，JBmin为警报范围值中的最小值。
6.根据权利要求5所述的一种微藻养殖用水质监测***，其特征在于，数据库用于储存预设的警报范围值，同时用于存储预警单元内发送的分析结果。
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