CN102642983A - 一种应用于养殖池的水质过滤处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于养殖池的水质过滤处理系统，它包括物理过滤装置、生化过滤装置以及抽水装置，其中，抽水装置具有电源电路、处理控制电路、磁极性检测电路、驱动电路以及泵，其特点是，还包括有温度检测电路，处理控制电路通过温度检测电路检测到不同温度进行运算处理，以输出不同脉冲宽度的驱动控制信号，并根据磁极性检测电路检测到电机转子的磁极性信号进行运算处理，以使驱动电路输出正确的驱动电流极性，使泵中的电机运转，泵进行抽水，并可使泵工作在不同脉宽的功率和流量上，以获得更好的过滤效果。

Description

一种应用于养殖池的水质过滤处理系统

技术领域

本发明属于一种水生动植物养殖池的水质过滤系统，具体应用于花园池塘、水族池、水产养殖池中，涉及一种依据温度调节泵的驱动功率，以调节水的流量，使养殖池与水质过滤处理装置间具有合适的循环水流量，从而具有选择性地发挥物理过滤或生化过滤的作用，以达到理想的过滤处理效果。

背景技术

现有技术中，水生动植物养殖池的水质过滤系统中设置有过滤装置以及泵，在过滤装置中采用物理过滤和生化过滤对系统中的水体进行过滤和处理，以防止水质的恶化，同时，由泵进行抽水，使水从养殖池流向过滤装置，经过滤和处理后再流回养殖池，使养殖池中的水被过滤和处理，以提高过滤和处理的效果。

但是，实践发现：采用恒定的水流量进行循环过滤和处理，各季度水质的过滤效果是不同的；进一步地，采用不同的水流量进行循环，水质的过滤效果也不同。

每个季节的温度是不同的，温度对于细菌的活性具有明显的影响，而细菌的存在又影响着物质的产生和分解，如何较好地发挥物理过滤的作用还是生化过滤的作用，将直接影响着水质的过滤处理效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于养殖池的水质过滤处理系统，该系统能够依据水温的变化来调节泵的驱动脉冲宽度，泵电机运行在不同脉冲宽度对应的功率上，以使过滤处理装置具有合适的流量，从而可以有选择性较好地发挥物理过滤处理或生化过滤处理的作用，以提高水质的过滤处理效果，防止水质恶化。

本发明的目的由下列方案实现：

一种应用于养殖池的水质过滤处理系统，包括物理过滤装置、生化过滤装置以及抽水装置，其中，抽水装置具有电源电路、处理控制电路、磁极性检测电路、驱动电路以及泵，由磁极性检测电路检测到泵中电机转子的磁极性信号，经处理控制电路运算后输出驱动控制信号，通过驱动电路输出电流极性符合电机运行要求的驱动电流，使泵中电机运转，其特点是，还包括一个对养殖池中的水温进行检测的温度检测电路，处理控制电路同时依据温度检测电路检测到的温度进行运算，依据下列算法调节驱动控制信号的脉冲宽度：

在水温0℃～40℃的范围内，将其分成两个或两个以上的温度段；在温度较低的温度段，驱动控制信号的脉冲宽度较窄，以较小的功率获得较小的水流量；在温度较高的温度段，驱动控制信号的脉冲宽度较宽，以较大的功率获得较大的水流量。

这样，当水温处于温度较高的温度段时，生物成长较为活跃，投料多，粪便也多，泵工作在高功率，可以提高水的循环流量，使物理过滤装置发挥较好的处理作用，将饲料残渣、粪便等有机质及时过滤掉，使水中的苔藓、藻类及细菌等由于营养物质被加速过滤和去除而其繁殖受到抑制，同时水中的有害细菌，由于营养物质被加速过滤和去除，其分解营养物质而产生的有毒物质也受到抑制，从而保证系统水质符合要求；

当水温处于温度较低的温度段时，生物成长较为不活跃，投料少，粪便少，有机营养物质的总量较少，苔藓、藻类及细菌等的繁殖也较慢，有害细菌分解营养物质而产生的有毒物质也较慢，泵工作在低功率，可以降低水的循环流量，让水在过滤处理装置中停留较长的时间，有利于硝化细菌等有益细菌对有害物质的分解，使生化过滤装置发挥较好的作用，也保证了系统水质符合要求。

由此获得的应用于养殖池的水质过滤处理系统，由于依据水的温度为过滤装置配置不同的循环水流量，进而选择侧重的过滤方式，使系统水质能够更好地符合要求，有利于防止水质的恶化。

本发明的水质过滤处理系统在其具体的实施方式中，对水温10℃～30℃的范围划分成若干个温度段，系依据一些敏感的温度参考点T℃进行的，这些温度点通常对于动植物的成长均具有较为明显的影响，如10℃、15℃、18℃、22℃、25℃、30℃等等。

本发明的应用于养殖池的水质过滤处理系统，由于依据水的温度为过滤装置配置不同的循环水流量，当水温处于温度较低的温度段时，采用较小的循环水流量，于是，泵工作在较低转速上，其实际消耗的功率也较低，这在节能方面也具有非常重要的意义，具体地，对应于每年的不同季节，在温度较低的那些季节里，还可以节省大量的电源。

较好的是，上述方案中，驱动控制信号的脉冲宽度系依据泵中电机转子的实际转速进行调节。具体的做法可以是，依据不同温度调取对应的不同转速，并由不同转速所对应的泵中电机转子旋转半周的设定时间与电机转子实际旋转半周的时间相比较，依据比较的结果进一步调节驱动控制信号脉冲宽度的增减，使电机运行在设定转速上，以便获得相应的水流量。

上述方案中，装有参数输入电路，该电路可向处理控制电路输入不同的设置参数，以使处理控制电路运行在不同的参数上，以获得多种不同的温度对应的水流量，以更好地满足不同的要求。

上述方案中，处理控制装置的算法中，采用在温度参考点附近设置回差算法，可以避免当水温在温度参考点T℃附近时，由于温度采样等原因，泵的工作脉冲宽度在两个设定的不同档位间频繁转换。

上述方案中，处理控制装置的算法中，采用温度平均值算法，可以使温度采样和系统的处理控制的稳定性更好。

附图说明

图1是本发明一种水生动植物养殖池系统的配置图；

图2是图1抽水装置的电原理方框图；

图3是图1抽水装置的电路图；

图4是图3一种具体实施方式的程序框图；

图5是图4程序中水温与泵的驱动脉冲宽度设置的关系图；

图6是图4实施方式的氨态氮浓度曲线对比图；

图7是图3另一种具体实施方式的程序框图；

图8是图7程序中水温与泵工作转速设置的关系图；

图9是图7实施方式的氨态氮浓度曲线对比图；

图10是图3另一种具体实施方式的程序框图；

图11是图10程序中水温与泵工作转速设置的关系图；

图12是图10实施方式的氨态氮浓度曲线对比图；

图13是图3有关各点和部件的脉冲时序示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出具体详述：

参照图1，在养殖观赏池中设置有水质过滤处理系统，水质过滤处理系统包括过滤袋A、生化过滤棉B、陶瓷环C、活性碳D、生化球E、UV灯F以及抽水装置G，其中，养殖观赏池中的水从溢水口进入水质过滤处理系统，并依次经过上述各个部分进行过滤处理，再由抽水装置G将水抽取并从出水口送回养殖观赏池中。

参照图2和图3， 抽水装置G包括电源电路1、处理控制电路2、磁极性检测电路3、驱动电路4、泵5、温度检测电路6以及参数输入电路7，其中，处理控制电路2通过温度检测电路6检测到不同温度以及磁极性检测电路3检测到电机51的转子52极性进行运算处理，以输出不同脉冲宽度的驱动控制信号，并通过驱动电路4输出电流极性符合电机51运行要求的驱动电流，使泵中电机51运转，使泵5抽水，并可让泵5工作在不同的功率和流量上。

另外，参照图3，抽水装置G还设有参数输入电路7，可为处理控制电路输入参数，使处理控制电路运行在不同的算法和温度参考点上，以获得不同的温度参考点、温度段个数和各温度段所对应不同脉冲宽度等的多种对应的水流量，以适应多种不同的需要。

在下列各种实施方式中，氨态氮的浓度曲线系在如下实验条件下获得：

实验系在养殖池系统中注入约0.2立方米的总水量，养殖池底部铺有约3厘米厚的底砂，种植有同样的水草共10株，及养殖有大小一样的金鱼共八条，每天按照2克饲料进行投放。另外，为使养殖池系统自身稳定，先布置并养殖一个月后才始进行本试验。再者，每个温度点的试验开始前，均更新所有的过滤材料，换水约50% ，过滤袋每3天清洗一次，在每个温度段下至少运行15天，先做较低温度点的试验，后再做较低高温度点的试验，在每次试验结束前检测水中氨态氮的浓度。抽水装置在100%的额定脉冲宽度时的额定功率为25瓦，对应的100%额定水流量为2000升每小时。

试验时无法找到能在0℃～40℃的水温范围内均能正常生长的鱼，本试验选用水温适应范围较宽的金鱼做试验。由于金鱼在10℃以下，及30℃以上无法正常生长，故试验仅在10℃~30℃间进行。

实施方式一：

参照图1、图2、图3、图4和图5，它为一种具体实施方式的水质过滤处理系统，于图3的处理控制电路的CPU中装载入图4的算法，在该算法中，温度参考点T℃取18℃，使温度段成为0℃—＜18℃以及≥18℃—40℃两段，处理控制电路2依据不同的水温直接输出相应的驱动控制信号的脉冲宽度，具体是：当水温大于或等于18℃，电机51工作在额定功率对应的100%的额定脉冲宽度上，以输出100%的额定水流量；当水温小于18℃，电机51工作在85%的额定脉冲宽度上，以输出约85%的额定水流量。

参照图6，在氨态氮浓度曲线对比图中，曲线a为额定脉冲宽度时对应的浓度曲线，曲线b为85%的额定脉冲宽度对应的浓度曲线，曲线c为≥18℃～30℃高温段时100%的额定脉冲宽度对应的浓度曲线，从曲线中可以看到，当温度小于18℃，曲线b上的浓度值比曲线a浓度值更低，即过滤处理的效果更好。

参照图5，当温度小于18℃时，泵的消耗功率仅为约85%的额定功率，可以节约接近15%的电能。

实施方式二：

参照图1、图2、图3、图7和图8，它为另一种具体实施方式的过滤处理系统，于图3的处理控制电路的CPU中装载入图7的算法，在该算法中，具有两个温度参考点Ta 和Tb，使温度段成为三段，并根据图8的图形，依据不同温度所处的温度段调取对应的不同转速，并由不同转速所对应的泵中电机转子旋转半周的设定时间与电机转子实际旋转半周的时间相比较，依据比较的结果进一步调节驱动控制信号脉冲宽度的增减，使电机运行在相应的转速上，以获得相应的水流量。具体是：Ta 取15℃、Tb取20℃，温度段成为0℃—＜15℃、≥15℃—≤20℃以及＞20℃—40℃三段，当水温大于20℃，电机51工作在100%的额定转速上，以输出100%的额定水流量；当20℃≥水温≥15℃，电机51工作在90%的额定转速上，以输出约90%的额定水流量；当水温小于15℃，电机51工作在75%的额定转速上，以输出约75%的额定水流量。

参照图9，在氨态氮浓度曲线对比图中，曲线a为额定转速时对应的浓度曲线，曲线b和曲线d分别为90%的额定转速和75%的额定转速对应的浓度曲线，曲线c为＞20℃～30℃高温段时100%的额定转速对应的浓度曲线，从曲线中可以看到，当温度小于20℃，曲线b和曲线d上的浓度值比曲线a浓度值更低，即过滤处理的效果更好。

参照图8，当水温≥15℃且≤20℃时，泵的转速仅为90%的额定转速，泵的消耗功率仅约为90%的额定功率，可以节约接近10%的电能；当水温小于15℃，泵的转速仅为75%的额定转速，泵的消耗功率仅约为75%的额定功率，可以节约接近25%的的电能。

实施方式三：

参照图1、图2、图3、图10和图11，它为又一种具体实施方式的过滤处理系统，于图3的处理控制电路的CPU中装载入图10的算法，在该算法中，根据图11的曲线，依据不同温度调取对应的不同转速，并由不同转速所对应的泵中电机转子旋转半周的设定时间与电机转子实际旋转半周的时间相比较，依据比较的结果进一步调节驱动控制信号脉冲宽度的增减，使电机运行在相应的转速上，以获得相应的水流量。

参照图12，在氨态氮浓度曲线对比图中，曲线a为额定转速时对应的浓度曲线，曲线b为根据不同温度的转速对应的浓度曲线，曲线c为≥22℃～30℃高温段时100%的额定脉冲宽度对应的浓度曲线，可以看到：当温度小于22℃，曲线b上的浓度值比曲线a浓度值更低，即过滤处理的效果更好。

参照图11，当水温小于22℃时，泵的转速比额定转速小，输出功率也比额定功率小，同样可以节约电能。

Claims (5)

1.一种应用于养殖池的水质过滤处理系统，包括物理过滤装置、生化过滤装置以及抽水装置，其中，抽水装置具有电源电路、处理控制电路、磁极性检测电路、驱动电路以及泵，由磁极性检测电路检测到泵中电机转子的磁极性信号，经处理控制电路运算后输出驱动控制信号，通过驱动电路输出电流极性符合电机运行要求的驱动电流，使泵中电机运转，其特征是，还包括一个对养殖池中的水温进行检测的温度检测电路，处理控制电路同时依据温度检测电路检测到的温度进行运算，依据下列算法调节驱动控制信号的脉冲宽度：

在水温0℃～40℃的范围内，将其分成两个或两个以上的温度段；在温度较低的温度段，驱动控制信号的脉冲宽度较窄，以较小的功率获得较小的水流量；在温度较高的温度段，驱动控制信号的脉冲宽度较宽，以较大的功率获得较大的水流量。

2.根据权利要求1的应用于养殖池的水质过滤处理系统，水温的范围为10℃～30℃ 。

3.根据权利要求1或2的应用于养殖池的水质过滤处理系统，驱动控制信号的脉冲宽度系依据不同温度调取对应的不同转速，并由不同转速所对应的泵中电机转子旋转半周的设定时间与电机转子实际旋转半周的时间相比较，依据比较的结果进一步调节驱动控制信号脉冲宽度的增减，使电机运行在设定的转速上，以便获得相应的水流量。

4.根据权利要求1或2的应用于养殖池的水质过滤处理系统，设有参数输入电路，该电路可向处理控制电路输入不同的设置参数，以使处理控制电路运行在不同的参数上。

5.根据权利要求3的应用于养殖池的水质过滤处理系统，设有参数输入电路，该电路可向处理控制电路输入不同的设置参数，以使处理控制电路运行在不同的参数上。

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