CN104686444B - 一种用于工厂化养殖池的排污装置及其排污方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于工厂化养殖池的排污装置及其排污方法，该装置包括导流部件(6)、排污部件(7)和控制部件(8)，控制单元(13)通过发送无线通信信号控制所述步进电机(11)调节所述夹角大小，所述控制单元(13)根据pH检测仪(20)和氮氧浓度传感器(21)的检测数据控制所述电机(14)的启动及转速，当电机(14)启动后，电机(14)带动所述转轴(16)旋转进而使得吸水部件(15)将水旋转吸入排污部件(7)内，水在旋转作用和重力作用下进入网柱体(18)，通过网柱体(18)的过滤后的水进入储水容器(17)，控制单元(13)控制阀门(25)的开启和闭合。
Description
技术领域
本发明涉及一种水产养殖的清洁领域，特别是涉及一种用于工厂化养殖池的排污装置及其排污方法。
背景技术
养殖领域中，水中会产生很多鱼有害的悬浮物，尤以水质基本无处理的露天池塘、家庭化养鱼产生的有害悬浮物居多，现有技术采用一般碎石、碳渣、河沙等过滤，吸附材料进行吸附，然后用反冲式确保水质，以及高成本的水质过滤器。这些水质处理方式，不仅占地大、笨重、效率低、滤水量小和连续性差，还过多的用水，能源损耗严重，不能满足日益增长的环保节水要求，且使用成本高。对藻类饵料的收集，效果更是差强人意。因此，在大规模养殖领域中，特别是工厂化养殖中，对养殖池的清洁是保证养殖成活的一个重要影响因素。
工厂化养殖作为一种可控、安全、高效的养殖模式，已成功应用于多种水产动物的集约化养殖，是全球水产养殖业可持续发展的重要方向。工厂化养殖系统通常包括循环水处理、养殖池、充气等主要部分，其中循环水系统通常要根据养殖水体配备相应功率的水泵，保持整个养殖系统内有一定的连续水流，进而保证养殖池中的水质。然而，这也是工厂化养殖耗能较大的主要原因。养殖用水经过水处理系统后虽然得到了净化，但其中耗氧微生物也大大消耗了水中的溶解氧，因此整个养殖系统需要另外配备充气增氧装置，这就进一步增加了生产能耗。工厂化养殖动物放养密度高，投饵量大，每天产生大量的排泄物，包括吃剩的饵料，这些是水体污染物的主要来源，如果能在养殖池中将其直接移除，会减轻整个水处理系统的负担，不仅减少能耗，且节省维护成本。但是这些污物会因动物活动、充气及水流，分散悬浮在养殖池中，较难清除。生产上常采用以下几种方法清除池中污物，虽然有效，但均存在不足。例如，人工“吸底”费时费力，不适合大面积应用；而更多专业的工厂化养殖池建成圆形，中间位置设有排污管，进水口方向与池壁相切，利用进水水流的冲击力在池中形成旋转水流。因此，污物随水流旋转至水池中部，由水管排出，而形成的水流对养殖动物有一定益处。但如上所述，形成如此具有推动力的水流需要更大流量的水泵，而为了保证池水溶氧仍然需要充气，二者同时开启，能耗增加。另外，很多企业为了节省用地，工厂化养殖池多建为方形或长方形，或直接使用旧的方形育苗池，如北方沿海业者多使用海参育苗池养殖凡纳滨对虾。这些非圆形池很难形成旋转水流，池中污物则难集中排出。
现有技术中，专利文献CN201304402Y公开了一种网箱网具清洗机，包括具有外刷毛的圆环形外刷，其中：外刷的内沿口动配合设有具有内刷毛的内刷，外刷和内刷经换向传动机构连接有动力机构的一端，使外刷和内刷能沿不同的方向转动；动力机构的另一端连接有螺旋桨，其产生的轴向推力大于或等于外刷和内刷转动所产生的推力。该清洗机虽然能对养殖池进行一定程度的清洁，但无法对养殖池的水中的污物如前述的排泄物、吃剩的饵料等进行清洁。
专利文献CN104396858A公开了一种旋动式养殖水体底质改良机，其包括气提增氧机、微生物净化装置、泥浆翻动装置和连接件，所述微生物净化装置设在气提增氧机的上部，泥浆翻动装置通过连接件与气提增氧机的底部连接，且使泥浆翻动装置位于气提增氧机的前面，其中：它还包括3块挡板、导向板、牵引杆、浮子、连接柱和绳索连接件，所述3块挡板分别设在气提增氧机架体的左侧面、前面和右侧面的中上部并位于微生物净化装置的下面，导向板设在气提增氧机架体后面的中上部，牵引杆的一端与气提增氧机架体的一侧连接，牵引杆的另一端与浮子连接，连接柱设在浮子的上面，绳索连接件通过轴承设在连接柱的上部。该改良机利用气提增氧机本身的动力驱动改良机在养殖水体内移动，可以一定程度上清洁水中的污物，但其不适合不规则的养殖池或面积较小的养殖池的清洁处理，因此，适用范围比较小。
在水产养殖，特别是工厂化养殖中，需要一种能够根据需要，自行清洁水中污物的装置和方法，不仅能清洁规则形状的养殖池，还能清洁不规则形状的养殖池，本领域还需要能够根据不同情况可以节能控制的清洁装置形成高效价廉、节能环保的可自动化控制的清洁装置及其方法。
发明内容
基于上述原因，本发明的用于工厂化养殖池的排污装置及其排污方法能够利用对养殖池充气增氧的同时充气的气泡上升产生的动力，在导流板的引导下，形成定向水流，将污物集中于中心区域。多个充气装置配合使用，可以在圆形，方形、多边形或不规则水池中形成定向流。通过增减装置数目、调节充气量或调整装置的位置可改变水流的大小和方向。该装置还有排污部件，可以将污物自动地吸至废弃物容器中，将其直接排出养殖池外。用于工厂化养殖池的排污装置及其排污方法在为养殖池充气增氧的同时，能形成定向水流，便于池中污物集中，且所形成的活动水流有利于动物健康生长。其吸污装置，可以可根据污物多少及实际需求自动控制开启。该装置高效廉价、节能环保，适用于鱼类、虾蟹类等水产动物的工厂化养殖。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。
根据本发明的第一方面，用于工厂化养殖池的排污装置包括导流部件、排污部件和控制部件。
导流部件包括底座、设有用于引导水流方向的导流槽的所述导流板、连接部件和固定安装在所述导流板的内侧且处于所述导流板和所述底座相交的位置的充气头，所述充气头带有充气泵，所述连接部件将导流板可枢转地连接到底座且通过步进电机调节所述导流板和底座之间的夹角，底座设有固定部件，所述固定部件可将底座固定在养殖池指定位置，所述步进电机和充气泵设有用于接收控制单元信号的无线通信模块。
所述排污部件可拆卸地固定在多个所述导流部件指向的中心区域，所述排污部件包括电机、吸水部件、转轴和储水容器，储水容器内部设有与吸水部件连接的网柱体以及连接于网柱体的下端的废弃物容器。
控制部件包括设在电机上的控制单元、设在导流部件底座上的pH检测仪、氮氧浓度传感器和第一位置传感器和设在吸水部件上的第二位置传感器，控制单元通过发送无线通信信号控制所述步进电机调增所述夹角大小，所述控制单元根据pH检测仪和氮氧浓度传感器的检测数据控制所述电机的启动及转速，当电机启动后，电机带动所述转轴旋转进而使得吸水部件将水旋转吸入排污部件内，水在旋转作用和重力作用下进入网柱体，通过网柱体的过滤后的水进入储水容器，控制单元控制阀门的开启和闭合。
优选地，所述检测数据通过蓝牙通信模块发送到控制单元。
优选地，所述导流板为硬质聚丙烯塑料制成。
优选地，在导流板内侧的所述导流槽至少有5条。
优选地，控制单元根据位置数据计算出导流部件的充气头和排污部件的吸水部件的平均高度差和平均位移差来调节夹角的大小和充气泵的压力大小。
优选地，所述控制单元包括处理器、存储器和无线通信接口。
根据本发明的第二方面，用于工厂化养殖池的排污装置的排污方法包括以下步骤。第一步骤中，所述固定部件在养殖池的周围固定多个导流部件，在所述的多个导流部件的中心区域固定所述排污部件。
第二步骤中，当pH检测仪或氮氧浓度传感器检测的检测数据超过预定范围时，控制单元启动电机，电机带动所述转轴旋转进而使得吸水部件将水旋转吸入排污部件内，控制单元根据所述第一位置传感器和第二位置传感器发送的位置数据调节所述夹角和充气泵的压力。
第三步骤中，当pH检测仪或氮氧浓度传感器检测的检测数据处于预定范围时，控制单元关闭电机和充气泵，且根据需要可更换所述网柱体或所述废弃物容器。
优选地，所述固定部件在养殖池的周围固定至少4个导流部件。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
该装置利用充气时气泡上升产生的动力，在导流板的引导下，形成定向水流。多个充气装置配合使用，可以在圆形，方形或多边形等不同形状养殖池中形成水流。通过增减装置数目，或调节充气量既可改变水流的大小。该装置在为养殖池充气增氧的同时，形成定向水流，便于池中污物收集，且所形成的活动水流有利于动物健康生长。其吸污装置可根据污物多少及实际需求自动开启。该装置的使用形成了一套简单实用的养殖池排污方法，其高效廉价、节能环保，适用于鱼类、虾蟹类等水产动物的工厂化养殖，具有广阔的适用范围。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：
图1是根据本发明的用于工厂化养殖池的排污装置的立体示意图。
图2是根据本发明的用于工厂化养殖池的排污装置的导流部件的结构示意图。
图3是根据本发明的用于工厂化养殖池的排污装置的排污部件的结构示意图。
其中，1为导流板、2为底座、3为充气头、4为充气泵、5为固定部件、6为导流部件、7为排污部件、8为控制部件、9为导流槽、10为连接部件、11为数据输出部件、12为养殖池、13为控制单元、14为电机、15为吸水部件、16为转轴、17为储水容器、18为网柱体、19为废弃物容器、20为pH检测仪、21为氮氧浓度传感器、22为第一位置传感器、23为第二位置传感器、24为刮擦部件、25为阀门。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
图1是根据本发明的用于工厂化养殖池的排污装置的立体示意图。参见图1，用于工厂化养殖池的排污装置包括导流部件6、排污部件7和控制部件8。养殖池12的形状可以是圆形、方形、矩形、多边形以及不规则形状。多个导流部件布置在养殖池12的周围或者根据需要布置在养殖场12的指定位置。导流部件6利用充气泵的压力下从充气头3排出的气流产生的动力，在导流板1的引导下，形成定向水流。多个导流部件6配合使用，可以在养殖池12中形成水流。通过增减导流部件6数目或调节充气泵压力可改变水流的大小。污物将在水流的带动下集中于多个导流部件6共同指向最密集的区域，该区域限定为中心区域。排污部件7布置在多个导流部件指向的中心区域以便于在污物集中的中心区域进行排污处理。控制部件8包括设在电机14上的控制单元13、设在导流部件6的底座2上的pH检测仪20、氮氧浓度传感器21和第一位置传感器22和设在吸水部件15上的第二位置传感器23。
图2是根据本发明的用于工厂化养殖池的排污装置的导流部件的结构示意图。参见图2，导流部件6包括底座2、设有用于引导水流方向的导流槽9的所述导流板1、连接部件10和固定安装在所述导流板1的内侧且处于所述导流板1和所述底座2相交的位置的充气头3。底座2上设有pH检测仪20、氮氧浓度传感器21和第一位置传感器22。底座2直接处于养殖池12的底面，因此，测量的PH值、氧浓度和氮浓度的检测数据可较好地反映了养殖池12的水质，所述检测数据可通过无线通信发送到控制部件8的控制单元13。当上述检测数据超出预定范围，则表示水质需要进行清洁处理。
在一个实施例中，检测数据通过蓝牙通信模块发送到控制单元13。存储在控制单元13中的所述预定范围可进行修改。
在一个实施例中，在导流板1内侧的所述导流槽9至少有5条，且进一步地，所述导流槽9连接充气头3且两者的数目相等。更进一步地，导流槽9带有螺旋膛线，其可以进一步稳定排出的气体产生的水流，使得中心区域的污物更集中。
在一个实施例中，所述导流板为硬质聚丙烯塑料制成。
充气头3带有充气泵4，连接部件10将导流板1可枢转地连接到底座2且通过步进电机11调节所述导流板1和底座2之间的夹角。
进一步地，连接部件通过步进电机改变弹性元件的弹力从而调节导流板和底座之间的夹角。步进电机11和充气泵4设有用于接收控制单元13信号的无线通信模块14。底座2设有固定部件5，所述固定部件5可将底座2固定在养殖池12指定位置。在一个实施例中，固定部件5是与底座2相连的固定杆，其固定在养殖池指定位置，并可根据需要随意移动位置。
图3是根据本发明的用于工厂化养殖池的排污装置的排污部件的结构示意图。参见图3，排污部件7可拆卸地固定在多个所述导流部件6的中心区域。因此，排污部件可根据导流部件6的位置变化而固定到相应地位置，排污部件7包括电机14、吸水部件15、转轴16、在所述吸水部件15下端部之下的网柱体18、连接在网柱体18的下端的废弃物容器19和容纳网柱体18和废弃物容器19的储水容器17。电机14的输出端连接转轴16从而将动力输出到转轴16，转轴16连接吸水部件15进而带动吸水部件15的旋转，当吸水部件15旋转时，水流通过吸水部件15的导流叶片进入吸水部件15内，吸水部件15的下端和网柱体18连接，含有污物的水流在在旋转作用和重力作用下进入网柱体18，其中污物被网柱体的网格阻挡从而在重力作用下储存在和网柱体18下端连接的废弃物容器19中，所述网柱体18和废弃物容器19可拆卸地固定在储水容器17中，过滤的水流储存在出水容器17中。吸水部件15的下端设有刮擦部件24，所述刮擦部件紧贴网柱体18的外表面，当吸水部件旋转时，刮擦部件24可清洁网柱体18的外表面，延长网柱体的过滤寿命。所述网柱体18由透明的硬质的合成树脂材料构成或由不锈钢材料制成，进一步地，所述网柱体18由透明的聚氯乙烯制成。所述网柱体18的网格大小为微米级。
控制部件8包括设在电机14上的控制单元13、设在导流部件6的底座2上的pH检测仪20、氮氧浓度传感器21和第一位置传感器22和设在吸水部件15上的第二位置传感器23。当pH检测仪20或氮氧浓度传感器21检测的检测数据超过预定范围时，控制单元13启动电机，电机14带动所述转轴旋转进而使得吸水部件15将水旋转吸入排污部件7内，控制单元13根据所述第一位置传感器22和第二位置传感器23发送的位置数据调节所述夹角和充气泵4的压力。控制单元13通过发送无线通信信号控制所述步进电机11调节所述夹角大小。进一步地，控制单元13根据位置数据计算出导流部件6的充气头3和排污部件的吸水部件15的平均高度差和平均位移差来调节夹角的大小和充气泵4的压力大小。所述控制单元13根据pH检测仪20和氮氧浓度传感器21的检测数据控制所述电机14的启动及转速，当电机14启动后，电机14带动所述转轴16旋转进而使得吸水部件15将水旋转吸入排污部件7内，水在旋转作用和重力作用下进入网柱体18，通过网柱体18的过滤后的水进入储水容器17。当pH检测仪20或氮氧浓度传感器21检测的数据处于预定范围时，控制单元13关闭电机14和充气泵4.根据需要可更换所述网柱体18或所述废弃物容器19。控制单元还可以控制阀门25的开启和闭合来排放过滤后的水。
优选地，所述控制单元13包括处理器、存储器和无线通信接口。所述控制单元13可被连接到工作站或其他外部装置例如，控制面板和/或数据库。所述控制单元13可以从输入设备和/或传感电路接收数据。传感电路接收来自用于检测氧浓度、氮浓度、ph值和位置数据等传感信号。
在另一个实施例中，处理器可编译、组织或分析在存储器的存储格式的传感数据。处理器以执行对数据的统计分析。基于数据分析，处理器可确定启动时间、电机转速以及充气泵压力等。处理器可以生成包括性能的信息和使用通信接口发送信息到工作站或用户的移动装置。
处理器可以包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC，现场可编程门阵列FPGA、模拟电路、数字电路、及其组合、或其他已知或以后开发的处理器。
存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器。存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器、电子可擦除可编程只读存储器EEPROM或其它类型的存储器。
除了入口端口和出口端口，无线通信接口可以包括任何可操作的连接口。可操作的连接口可以是其中的信号、物理通信和/或逻辑通信可以被发送和/或接收的一个连接口。可操作的连接口可以包括物理接口、电气接口和/或数据接口。通信接口可以被连接到无线网络。无线网络可以是蜂窝电话网络、802.11、802.16、802.20或WiMax网络。进一步地，网络可以是诸如互联网的公共网络、如内部网络的专用网络、或其组合且可以使用现有的或以后开发的各种网络协议，包括但不限于基于网络协议的TCP/IP。
另一方面，本发明还公开了一种用于工厂化养殖池的排污装置的排污方法，第一步骤中，所述固定部件5在养殖池12的周围固定多个导流部件6，在所述的多个导流部6件的中心区域固定所述排污部件7。
第二步骤中，当pH检测仪20或氮氧浓度传感器21检测的检测数据超过预定范围时，控制单元13启动电机14，电机14带动所述转轴16旋转进而使得吸水部件15将水旋转吸入排污部件7内，控制单元13根据所述第一位置传感器22和第二位置传感器23发送的位置数据调节所述夹角和充气泵4的压力。
第三步骤中，当pH检测仪20或氮氧浓度传感器21检测的检测数据处于预定范围时，控制单元13关闭电机14和充气泵4，且根据需要可更换所述网柱体18或所述废弃物容器19。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (10)
1.一种用于工厂化养殖池的排污装置，其包括导流部件(6)、排污部件(7)和控制部件(8)，其中，导流部件(6)包括底座(2)、设有用于引导水流方向的导流槽(9)的导流板(1)、连接部件(10)和固定安装在所述导流板(1)的内侧且处于所述导流板(1)和所述底座(2)相交的位置的充气头(3)，所述充气头(3)带有充气泵(4)，所述连接部件(10)将导流板(1)可枢转地连接到底座(2)且通过步进电机(11)调节所述导流板(1)和底座(2)之间的夹角；底座(2)设有固定部件(5)，所述固定部件(5)可将底座(2)固定在养殖池(12)指定位置，所述步进电机(11)和充气泵(4)设有用于接收控制单元(13)信号的无线通信模块；
所述排污部件(7)可拆卸地固定在多个所述导流部件(6)指向的中心区域，所述排污部件(7)包括电机(14)、吸水部件(15)、转轴(16)和储水容器(17)，储水容器(17)内部设有与吸水部件(15)连接的网柱体(18)以及连接于网柱体(18)的下端的废弃物容器(19)；
控制部件(8)包括设在电机(14)上的控制单元(13)、设在导流部件(6)的底座(2)上的pH检测仪(20)、氮氧浓度传感器(21)和第一位置传感器(22)和设在吸水部件(15)上的第二位置传感器(23)，控制单元(13)通过发送无线通信信号控制所述步进电机(11)调节所述夹角大小，所述控制单元(13)根据pH检测仪(20)和氮氧浓度传感器(21)的检测数据控制所述电机(14)的启动及转速，当电机(14)启动后，电机(14)带动所述转轴(16)旋转进而使得吸水部件(15)将水旋转吸入排污部件(7)内，水在旋转作用和重力作用下进入网柱体(18)，通过网柱体(18)的过滤后的水进入储水容器(17)，控制单元(13)控制阀门(25)的开启和闭合。
2.如权利要求1所述的用于工厂化养殖池的排污装置，其中，所述检测数据通过蓝牙通信模块发送到控制单元(13)。
3.如权利要求2述的用于工厂化养殖池的排污装置，其中，所述导流板(1)为硬质聚丙烯塑料制成。
4.如权利要求3所述的用于工厂化养殖池的排污装置，其中，在导流板(1)内侧的所述导流槽(9)至少有5条。
5.如权利要求1所述的用于工厂化养殖池的排污装置，其中，控制单元(13)根据位置数据计算出导流部件(6)的充气头(3)和排污部件(7)的吸水部件(15)的平均高度差和平均位移差来调节夹角的大小和充气泵(4)的压力大小。
6.如权利要求1所述的用于工厂化养殖池的排污装置，其中，所述控制单元(13)包括处理器、存储器和无线通信接口。
7.一种如权利要求1所述的用于工厂化养殖池的排污装置的排污方法，其包括以下步骤：
第一步骤中，所述固定部件(5)在养殖池(12)的周围固定多个导流部件(6)，在所述的多个导流部件(6)指向的中心区域固定所述排污部件(7)；
第二步骤中，当pH检测仪(20)或氮氧浓度传感器(21)检测的检测数据超过预定范围时，控制单元(13)启动电机(14)，电机(14)带动所述转轴(16)旋转进而使得吸水部件(15)将水旋转吸入排污部件(7)内，控制单元(13)根据所述第一位置传感器(22)和第二位置传感器(23)发送的位置数据调节所述夹角和充气泵(4)的压力；
第三步骤中，当pH检测仪(20)或氮氧浓度传感器(21)检测的检测数据处于预定范围时，控制单元(13)关闭电机(14)和充气泵(4)，且根据需要可更换所述网柱体(18)或所述废弃物容器(19)。
8.如权利要求7所述的用于工厂化养殖池的排污装置的排污方法，其中，所述固定部件(5)在养殖池(12)的周围固定至少4个导流部件(6)。
9.如权利要求7所述的用于工厂化养殖池的排污装置的排污方法，其中，所述检测数据通过蓝牙通信模块发送到控制单元(13)。
10.如权利要求7所述的用于工厂化养殖池的排污装置的排污方法，其中，控制单元(13)根据位置数据计算出导流部件(6)的充气头(3)和排污部件(7)的吸水部件(15)的平均高度差和平均位移差来调节夹角的大小和充气泵(4)的压力大小。
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