CN106259153A - 一种淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置，包括水质监测机构、太阳能供电机构、饵料收集机构，所述太阳能供电机构通过导线连接水质监测机构和饵料收集机构；饵料收集机构包括残饵采集机构和残饵分离机构，残饵采集机构呈漏斗状，残饵采集机构上方设施有固定架，固定架上设置有残饵分离机构、蓄电池组、控制器、逆变器和水质监测机构。本发明可自动监测并控制水体溶解氧含量于正常范围内，为养殖容量研究提供综合详细的水质数据，实现自动化管理，减少人力消耗。此装置适应性强，简单改造即可适用于任何淡水网箱。
Description
技术领域
本发明属于网箱人工养殖领域，具体地说，涉及一种淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置。
背景技术
随着水库、湖泊和池塘等淡水水域网箱养殖规模和强度的增加，许多水体出现了水质恶化现象，如水体富营养化、严重缺氧，底泥氮磷含量超标等。由于水库、湖泊和池塘等水域属于静水，流速缓慢，水体自净能力较弱，污染物富集后不易扩散，常导致网箱养殖水产品品质下降，严重情况下发生大规模死亡，给养殖户造成巨大的经济损失。因此，水质现状了解不足并无法及时预警，已成为制约水产养殖行业规模化发展的现实瓶颈。本发明提出前，养殖户对养殖水体水质状况的认知仅凭借经验性观察；水域管理部门则使用传统分析设备，采用人工采样方式对养殖水体进行水环境监测。水质的经验性观察法准确性低，结果因人而异，可操作性不强。人工采样方式是目前常用的水质分析方法，需要实地采集水样之后，送至室内对水质各指标进行实验室化验分析。然而，该方式采集的水样送至实验室花费的时间较长，极易导致水样理化性质发生改变，影响分析结果，从而导致水质评价分析产生误差；实验室分析结论的时效性较差，存在时滞性，难以及时将水质状况反馈给养殖户，无法提供水质恶化预警。此外，若水库、湖泊网箱养殖规模较大，多次对各养殖点进行实地采样时，人力物力花费巨大，且存在人身安全风险。人工采样方式只能记录和分析瞬时网箱养殖水域的水质情况，无法获取连续实时的水质数据，亦难以满足水域管理部门现代化管理需求。
因此，急需一种淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置，对养殖水体水质进行实时监测，以便及时发现水质恶化情况并采取补救措施，减少和防止养殖水产品死亡，提高网箱养殖的经济效益。同时，该监测系统，可提供
连续实时的水质监测数据，为养殖户优化选择养殖种类、改进投喂方式；为水域管理部门维持养殖水体良好水质，制定科学合理的养殖规划，提供可靠的基础数据。
目前，已有一些涉及网箱养殖的水环境监测专利，例如：专利海洋养殖网箱的无线远程环境监测系统(申请号：200920138545.3，公开号：CN201476812U，申请日：2009-06-01，公开日：2010-05-19)摒弃了传统人工采样的方式，采用无线远程环境监测系统，对网箱区域的环境参数进行数据采集，解决了人工采样监测耗时耗力的问题，并可提供连续监测数据，但其装置在成本、节能和维护方面还有待改进，且应用范围为海洋深水水域，并不完全适合水库、湖泊和池塘等淡水水域的网箱养殖。专利水产养殖水质监测系统(申请号：201420828711.3，公开号：CN204313879U，申请日：2014-12-24，公开日：2015-05-06)加入了太阳能电池板进行提供系统电力，节约能源，避免了定期更换电池的不足，但当养殖过程中因水体严重缺氧，产生危及养殖产品存活的紧急情况时，未有应急自动补救措施，功能设计不完善。水库、湖泊及池塘等淡水网箱养殖生产过程中，通常造成水质污染、水体富营养化等问题的主因是过量投饵。现有专利中，尚未针对网箱养殖中普遍存在的“过量投饵”问题提出解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述传统人工采样监测耗时耗力，且难以获取实时连续监测记录的问题，提供了一种淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置，本发明可自动监测并控制水体溶解氧含量在正常范围内，为养殖容量研究提供综合详细的水质数据，实现自动化管理，减少人力消耗。采用微芯片控制，太阳能供电；结构上达到了对多余饵料(养殖水产品未取食的饵料，又称“残饵”)的长期自动化收集，既可为养殖户制定合理饵料投喂量，从而节约饵料，又可为研究淡水网箱养殖富营养化问题提供一手数据。此装置适应性强，简单改造即可适用于任何淡水网箱。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置，包括水质监测机构、太阳能供电机构、饵料收集机构，所述
太阳能供电机构通过导线连接水质监测机构和饵料收集机构；
饵料收集机构包括残饵采集机构和残饵分离机构，残饵采集机构呈漏斗状，残饵采集机构上方设施有固定架，固定架上设置有残饵分离机构、蓄电池组、控制器、逆变器和水质监测机构。
进一步地，水质监测机构包括通过电缆依次连接的水质监测模块、数据处理模块和无线通讯模块，水质监测模块通过导线连接有化学指标监测模块、物理指标监测模块和增氧机构、GPS定位机构、水下摄像机、高压喷水机构，化学指标监测模块包括pH监测机构、溶解氧监测机构、COD监测机构、BOD监测机构，所述物理指标监测模块包括水温监测机构、光照监测机构，数据处理模块通过导线连接有微处理器和数据储存器，无线通讯模块通过导线连接有短信报警器；
增氧机构、GPS定位机构、水下摄像机、高压喷水机构、pH监测机构、溶解氧监测机构、COD监测机构、BOD监测机构、水温监测机构、光照监测机构均通过导线与微处理器相连接；微处理器通过电缆与短信报警器相连接。
进一步地，太阳能供电机构包括太阳能供电板、蓄电池组、控制器和逆变器，太阳能供电板通过导线依次连接有控制器、逆变器，逆变器通过导线连接有饵料收集机构和水质监测机构，控制器通过导线连接有蓄电池组。
进一步地，残饵采集机构的顶部边缘设置有网箱过道浮板，网箱过道浮板顶面上设置有太阳能供电板，网箱过道浮板的底面上设置有淡水网箱浮筒。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1)本发明通过增氧装置平衡了养殖水体的溶解氧量，避免了因水体严重缺氧导致的养殖水产品死亡现象。
2)高压喷水装置对各水质监测装置定期清洗，保证了监测的准确性，降低了系统维护的人工成本。残饵采集装置呈漏斗状，减少了因水流扰动使残饵采集出现误差的情况。残饵分离装置实现对残饵量和水的分离，降低了人工操作的危险系数，便于自动化管理。准确地采集淡水水域网箱养殖的残饵样品，对研究鱼类对饵料的利用率、饵料转换率及残饵对养殖水体的污染情
况提供了可靠的数据。GPS定位模块实现了实时定位，方便统一管理，防止装置丢失。太阳能供电系统，节约能源。
3)本装置通过固定架固定于网箱上，适用于任何网箱。在水库网箱养殖中，由于装置固定于网箱上，当水库因蓄水放水出现的水位变化时，可随着网箱自动调节，不会因水位上涨而淹没了太阳能发电板，也不会因水位下降使装置露出水面无法监测，实现了无人化、自动化的管理。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置的水质监测机构的结构示意图；
图2是本发明淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置的太阳能供电系统结构图；
图3是本发明淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置的分解图；
图4是本发明淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置的结构示意图。
图中，1.水质监测模块，2.数据处理模块，3.无线通讯模块，4.化学指标监测模块，5.物理指标监测模块，6.增氧机构，7.GPS定位机构，8.水下摄像机，9.高压喷水机构，10.pH监测机构，11.溶解氧监测机构，12.COD监测机构，13.BOD监测机构，14.水温监测机构，15.光照监测机构，16.微处理器，17.数据储存器，18.短信报警器，19.太阳能供电板，20.蓄电池组，21.控制器，22.逆变器，23.固定架，24.淡水网箱浮筒，25.残饵采集机构，26.残饵分离机构,27.网箱过道浮板,28.水质监测机构，29.淡水水域养殖网箱，30.淡水水域养殖网箱单元。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明提供一种淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置，如图1所示，包括水质监测机构28、太阳能供电机构、饵料收集机构，太阳能供电机构通过导线连接有水质监测机构和饵料收集机构；
水质监测机构用于网箱养殖水环境要素实时监测，包括通过电缆依次连接的水质监测模块1、数据处理模块2和无线通讯模块3；水质监测模块1包括化学指标监测模块4、物理指标监测模块5和增氧机构6、GPS定位机构7、水下摄像机8、高压喷水机构9，化学指标监测模块4包括pH监测机构10、溶解氧监测机构11、COD监测机构12、BOD监测机构13，物理指标监测模块5包括水温监测机构14、光照监测机构15，数据处理模块2包括通过导线连接的微处理器16和数据储存器17，无线通讯模块3包括短信报警器18。
增氧机构6、GPS定位机构7、水下摄像机8、高压喷水机构9、pH监测机构10、溶解氧监测机构11、COD监测机构12、BOD监测机构13、水温监测机构14、光照监测机构15均通过导线与微处理器16相连接；微处理器16通过电缆与短信报警器18相连接；
太阳能供电机构为整套监测预警装置提供电力，包括太阳能供电板19、蓄电池组20、控制器21和逆变器22，太阳能供电板19通过导线依次连接有控制器21、逆变器22，逆变器22通过导线连接有饵料收集机构和水质监测机构，控制器21通过导线连接有蓄电池组20。
饵料收集机构用于回收残饵，包括残饵采集机构25和残饵分离机构26，残饵采集机构25呈漏斗状，残饵采集机构25内设施有固定架23，固定架23上设置有残饵分离机构26、蓄电池组20、控制器21、逆变器22和水质监测机构28。
残饵采集机构25的顶部边缘设置有网箱过道浮板27，网箱过道浮板27顶面上设置有太阳能供电板19，网箱过道浮板27的底面上设置有淡水网箱
浮筒24。
如图3所示，淡水网箱浮筒24是淡水水域养殖网箱29的一部分，淡水水域养殖网箱29有若干个淡水水域养殖网箱单元30构成，每个淡水水域养殖网箱单元30为长方形框架，每个淡水水域养殖网箱单元30的长方形框架上设置有若干个淡水网箱浮筒24，网箱过道浮板27的底面上设置的是其中的一个淡水水域养殖网箱单元30上的淡水网箱浮筒24。
其中，一种淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置，水质监测模块1采集到的数据通过数据处理模块2中的微处理器16将数据进行初步分析，储存在数据存储器17中，微处理器16将分析后的水质数据和图片通过无线通讯模块3,定期以短信的形式传送至管理者手机中，水质监测模块1输入到微处理器16的数据超过预设值时，微处理器16也会将数据通过无线通讯模块3传送至手机做预警提示。增氧机构6和高压喷水机构9受微处理器16控制，经微处理器16中程序预先设定，当溶解氧监测机构11(输入的数据大于预设值时，增氧机构6将自动运行，直到增氧机构6输入的数据恢复到预设值以下，高压喷水机构9经微处理器16预先设置运行周期，对各检测模块和水下摄像机8定期清洗。所述太阳能供电机构(见图2)包括太阳能供电板19、蓄电池组20、控制器21、逆变器22，对水质监测机构和饵料收集机构进行供电。饵料收集机构，包括残饵采集机构25和残饵分离机构26。残饵采集机构25是独立的一部分，呈漏斗状(见图4)，用于淡水网箱中多余的饵料和鱼类排泄物。残饵分离机构26通过抽滤的方式来分离残饵与水。整个装置与养殖网箱相结合(见图4)，通过固定架23固定于淡水网箱上，太阳能供电板19置于水面之上，其他部分保持在水面以下进行监测。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置，其特征在于，包括水质监测机构、太阳能供电机构、饵料收集机构，所述太阳能供电机构通过导线连接水质监测机构和饵料收集机构；
所述饵料收集机构包括残饵采集机构(25)和残饵分离机构(26)，所述残饵采集机构(25)呈漏斗状，所述残饵采集机构(25)上方设施有固定架(23)，所述固定架(23)上设置有残饵分离机构(26)、蓄电池组(20)、控制器(21)、逆变器(22)和水质监测机构(含模块1-18)(28)。
2.根据权利要求1所述的淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置，其特征在于，所述水质监测机构包括通过电缆依次连接的水质监测模块(1)、数据处理模块(2)和无线通讯模块(3)，所述水质监测模块(1)通过导线连接有化学指标监测模块(4)、物理指标监测模块(5)和增氧机构(6)、GPS定位机构(7)、水下摄像机(8)、高压喷水机构(9)，所述化学指标监测模块(4)包括pH监测机构(10)、溶解氧监测机构(11)、COD监测机构(12)、BOD监测机构(13)，所述物理指标监测模块(5)包括水温监测机构(14)、光照监测机构(15)，所述数据处理模块(2)通过导线连接有微处理器(16)和数据储存器(17)，所述无线通讯模块(3)通过导线连接有短信报警器(18)；
所述增氧机构(6)、GPS定位机构(7)、水下摄像机(8)、高压喷水机构(9)、pH监测机构(10)、溶解氧监测机构(11)、COD监测机构(12)、BOD监测机构(13)、水温监测机构(14)、光照监测机构(15)均通过导线与微处理器(16)相连接；所述微处理器(16)通过电缆与短信报警器(18)相连接。
3.根据权利要求1所述的淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置，其特征在于，所述太阳能供电机构包括太阳能供电板(19)、蓄电池组(20)、控制器(21)和逆变器(22)，所述太阳能供电板(19)通过导线依次连接有控制器(21)、逆变器(22)，所述逆变器(22)通过导线连接有饵料收集机构和水质监测机构，所述控制器(21)通过导线连接有蓄电池组(20)。
4.根据权利要求1所述的淡水网箱养殖水环境自动化监测预警装置，其特征在于，残饵采集机构(25)的顶部边缘设置有网箱过道浮板(27)，网箱过道浮板(27)顶面上设置有太阳能供电板(19)，网箱过道浮板(27)的底面上设置有淡水网箱浮筒(24)。
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