CN107646801A - 一种黑水虻活体数量快速检测装置与检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种黑水虻活体数量快速检测装置与检测方法，包括箱体，所述箱体内壁上设置有CO2检测器和内部循环风扇，所述箱体顶部内侧设置有温度检测机构，所述箱体侧壁设置有进风口电磁阀，所述进风口电磁阀与外界连通，所述箱体顶部设置有出风口电磁阀，所述出风口电磁阀与外界连通，所述箱体内部设置有加热装置，所述箱体外表面设置有单片机控制器，所述单片机控制器上设置有显示屏和多个控制开关，所述箱体侧壁上设置有进样口，所述进样口外侧有密封门。本申请的技术方案不需要进行虫料分离，可以直接快速、准确的检测，该装置智能化程度高，此外还可自由移动，运输和操作方便，适合应用于不同龄期幼虫和蛹。
Description
技术领域
本发明属于生物学检测领域，具体涉及一种黑水虻活体数量快速检测装置与检测方法。
背景技术
黑水虻，学名亮斑扁角水虻Hermetiaillucens(L.)是一种大型双翅目水虻科扁角水虻属昆虫，世界各地均有分布，是重要的环保资源昆虫。所产虫卵初期呈淡黄色或奶色，后期逐渐加深，30℃条件下孵化需3.5天，在我国海南地区可以全年传代，孵化周期在2-6天。孵化后的幼虫以猪粪、牛粪、鸡粪、餐厨垃圾等有机固体废弃物为食，生长14天左右可进入蛹期。黑水虻幼虫具有较高营养价值，含有丰富脂肪和蛋白质，是一种比较理想的替代性动物蛋白饲料来源之一。在应用黑水虻处理固体废弃物过程中，由于不同废弃物的营养成分和添加方式的不同，导致黑水虻幼虫饲养密度存在很大的不稳定性。研究表明：1kg含水量约为75％的猪粪需接入3龄黑水虻幼虫约1000只，而1kg鸡粪或1kg餐厨垃圾需要接种2000只幼虫或更多，如果处理过程中密度缺乏统一稳定标准，将会造成处理不彻底或种虫浪费情况。
然而，目前最普遍做法是先将3龄黑水虻幼虫与培养料进行人工分离，然后再根据重量进行定量，即重量法，这种方法法由于物料和3龄幼虫水分含量不均一等造成误差较大，另外，当处理规模较大，3龄幼虫太多时，虫料分离会消耗大量人工，且不利于机械化操作，况且，目前也缺乏黑水虻活体快速计数装置和检测方法方面的相关专利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种黑水虻活体数量快速检测装置与检测方法，本申请的技术方案不需要进行虫料分离，可以直接快速、准确的检测，该装置智能化程度高，此外还可自由移动，运输和操作方便，适合应用于不同龄期幼虫和蛹。
本发明采用的技术方案如下：
一种黑水虻活体数量快速检测装置，包括箱体，所述箱体内壁上设置有CO2检测器和内部循环风扇，所述箱体顶部内侧设置有温度检测机构，所述箱体侧壁设置有进风口电磁阀，所述进风口电磁阀与外界连通，所述箱体顶部设置有出风口电磁阀，所述出风口电磁阀与外界连通，所述箱体内部设置有加热装置，所述箱体外表面设置有单片机控制器，所述单片机控制器上设置有显示屏和多个控制开关，所述箱体侧壁上设置有进样口，所述进样口外侧有密封门。
工作原理：打开内部循环风扇，进风口电磁阀和出风口电磁阀，进行通风，打开密封门，将待检测样品放入箱体内，使温度检测机构位于待测样品内部，加热装置加热，箱体内温度达到25℃-30℃时，观察显示屏，直到温度和CO2浓度稳定后，关闭进风口电磁阀和出风口电磁阀，开始检测，检测结束后在显示屏上读数，单位为万只，读数结束后，取出待测样品。通过以上技术方案，在一定时间内，固定密闭空间和在一定温度下，黑水虻不同龄期幼虫和蛹活体数目与CO2产生速率存在一定函数关系，依据此建立数学模型，得到关于在特定条件下CO2产生速率与昆虫活体数目方程，进一步将方程内置于该检测装置的单片机控制器程序上，通过液晶显示，快速读取昆虫数目，解决了现有技术中测定3龄黑水虻幼虫时需要进行人工分离，由于物料和3龄幼虫水分含量不均一，使人工分离会使误差很大的问题，此外，能够解决当处理规模较大，3龄幼虫太多时，虫料分离会消耗大量人工，且不利于机械化操作的不足。
优选的，所述温度检测机构包括伸缩杆和温度检测器，所述伸缩杆与所述箱体顶部内侧固定连接，所述温度检测器与所述单片机控制器电连接。伸缩杆为常用的多管嵌套伸缩结构，伸缩杆可使温度检测器可上下伸缩，便于使温度检测器伸入至待测样品中检测温度。
优选的，所述进风口电磁阀的末端口处设置有空气过滤网，所述出风口电磁阀的底部设置有单向流风机。空气过滤网对进入箱体内的空气进行过滤，单向流风机通过出风口将箱体内的污浊空气不断排出箱体外，使箱内形成负压，便于新鲜空气通过进风口电磁阀经空气过滤网过滤后进入箱内，使检测结果更准确。
优选的，所述加热装置为设置于箱体底部或侧壁的电加热网，所述电加热网与所述单片机控制器电连接。电加热网对箱体加热，以便达快速到检测时的温度需求。
优选的，所述显示屏用于显示温度、时间、昆虫数量和CO2浓度，所述控制开关包括开始检测开关、清零键开关、电源开关、内部风循环开关和电加热网开关。显示屏便于显示温度、时间、昆虫数量和CO2浓度，控制开关方便操作。
优选的，所述箱体上连接有电源插头，所述电源插头与所述单片机控制器电连接。电源插头用于单片机控制器与外界电源电连接。
优选的，所述单片机控制器分别与所述出风口电磁阀、所述进风口电磁阀、所述CO2检测器和所述内部循环风扇电连接。单片机控制器控制出风口电磁阀、进风口电磁阀、CO2检测器和内部循环风扇的运行与关闭。
优选的，所述黑水虻活体数量快速检测装置的检测方法，步骤如下：
(1)打开内部循环风扇，进风口电磁阀和出风口电磁阀，进行通风，将特定数目的活体昆虫放入黑水虻活体数量快速检测装置，当环境CO2浓度稳定在390-900ppm中任意值，且温度达到22℃-35℃中任意温度后，关闭进风口电磁阀和出风口电磁阀，关闭密封门，当显示屏中读数稳定时，采集并记忆二氧化碳浓度值C0，1-5min后再次采集并记忆CO2浓度值为C1，计算得到CO2浓度上升速率，单位为ppm/min，所述特定数目的活体昆虫分别为5万只、10万只、15万只、20万只和25万只，以昆虫活体的数量和CO2浓度上升速率构建一元线性回归方程
(2)使用GraphPad Prism 7.00进行一元线性回归分析，将符合要求的一元线性回归方程输入至所述单片机控制器；
(3)检测：打开内部循环风扇，进风口电磁阀和出风口电磁阀，进行通风，放入待测样品，使温度检测器位于待测样品内部，打开电加热网开关加热到25℃-30℃待测，观察显示屏，直到温度和CO2浓度稳定后，点击开始检测开关，关闭进风口电磁阀和出风口电磁阀，检测结束后在显示屏上读数，单位为万只，读数结束后，取出待测样品，打开进风口电磁阀和出风口电磁阀，待CO2浓度稳定时按清零键开关。
优选的，所述待测样品包括不同龄期幼虫及其培养料或蛹及其培养料。
优选的，所述特定数目的活体昆虫包括昆虫数目已知的不同龄期幼虫及其培养料或蛹及其培养料。
本申请技术方案中：
所述GraphPad Prism 7.00是医学绘图软件，用来进行生物学统计、曲线拟合以及作图，R2判定系数，当R2＝1时，表示所有的观测点全部落在回归直线上，当R2＝0时，表示自变量与因变量无线性关系，0.01<P<0.05时，差异显著，P<0.01时，差异极显著。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：(1)不需要进行虫料分离，可以快速、准确直接检测；(2)全自动单片机控制，操作简单，智能化计算直接读数；(3)适合应用于不同龄期幼虫和蛹；(4)可以自由移动，运输和使用方便。
附图说明
图1为本申请所述一种黑水虻活体数量快速检测装置的立体图；
图2为本申请所述单片机控制器的结构示意图；
图3为本申请所述CO2浓度上升速率与活虫数目一元线性回归的图。
附图标记：1-内部循环风扇，2-单向流风机，3-出风口电磁阀，4-输入电源，5-单片机控制器，7-进样口，8-CO2检测器，9-温度检测器，10-电加热网，11-空气过滤网，12-进风口电磁阀，13-电源插头，14-密封门，15-开始检测开关，16-清零键开关，17-电源开关，18-内部循环风扇开关，19-显示屏，20-伸缩杆，21-电加热网开关。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
实施例1
如图1示，一种黑水虻活体数量快速检测装置，包括箱体，所述箱体内壁上设置有CO2检测器8和内部循环风扇1，所述箱体顶部内侧设置有温度检测机构，所述箱体侧壁设置有进风口电磁阀12，所述进风口电磁阀12与外界连通，所述箱体顶部设置有出风口电磁阀3，所述出风口电磁阀3与外界连通，所述箱体内部设置有加热装置，所述箱体外表面设置有单片机控制器5，所述单片机控制器上设置有显示屏19和多个控制开关，所述箱体侧壁上设置有进样口7，所述进样口7外侧有密封门14。
工作原理：打开内部循环风扇1，进风口电磁阀12和出风口电磁阀3，进行通风，打开密封门14，将待检测样品放入箱体内，使温度检测机构位于待测样品内部，加热装置加热，箱体内温度达到25℃-30℃时，观察显示屏19，直到温度和CO2浓度稳定后，关闭进风口电磁阀12和出风口电磁阀3，开始检测，检测结束后在显示屏19上读数，单位为万只，读数结束后，取出待测样品。通过以上技术方案，在一定时间内，固定密闭空间和在一定温度下，黑水虻不同龄期幼虫和蛹活体数目与CO2产生速率存在一定函数关系，依据此建立数学模型，得到关于在特定条件下CO2产生速率与昆虫活体数目方程，进一步将方程内置于该检测装置的单片机控制器程序上，通过液晶显示，快速读取昆虫数目，解决了现有技术中测定3龄黑水虻幼虫时需要进行人工分离，由于物料和3龄幼虫水分含量不均一，使人工分离会使误差很大的问题，此外，能够解决当处理规模较大，3龄幼虫太多时，虫料分离会消耗大量人工，且不利于机械化操作的不足。
实施例2
基于实施例1，如图1示，所述温度检测机构包括伸缩杆20和温度检测器9，所述伸缩杆20与所述箱体顶部内侧固定连接，所述温度检测器9与所述单片机控制器5电连接。
伸缩杆20为常用的多管嵌套伸缩结构，伸缩杆20可使温度检测器9可上下伸缩，便于使温度检测器9伸入至待测样品中检测温度。
实施例3
基于实施例1，如图1示，所述进风口电磁阀12的末端口处设置有空气过滤网11，所述出风口电磁阀3的底部设置有单向流风机2。
空气过滤网11对进入箱体内的空气进行过滤，单向流风机2通过出风口将箱体内的污浊空气不断排出箱体外，使箱内形成负压，便于新鲜空气通过进风口电磁阀12经空气过滤网11过滤后进入箱内，使检测结果更准确。
实施例4
基于实施例1，如图1示，所述加热装置为设置于箱体底部或侧壁的电加热网10，所述电加热网10与所述单片机控制器5电连接。
电加热网10对箱体加热，以便达快速到检测时的温度需求。
实施例5
基于实施例1，如图1-2示，所述显示屏19用于显示温度、时间、昆虫数量和CO2浓度，所述控制开关包括开始检测开关15、清零键开关16、电源开关17、内部风循环开关18和电加热网开关21，所述箱体上连接有电源插头13，所述电源插头13与所述单片机控制器5电连接。
显示屏19便于显示温度、时间、昆虫数量和CO2浓度，控制开关方便操作，电源插头13用于单片机控制器5与外界电源电连接，检测结束后，待CO2浓度稳定时按清零键开关16。
实施例6
基于实施例1，如图1示，所述单片机控制器5分别与所述出风口电磁阀3、所述进风口电磁阀12、所述CO2检测器8和所述内部循环风扇1电连接。
单片机控制器5控制出风口电磁阀3、进风口电磁阀12、CO2检测器8和内部循环风扇1的运行与关闭。
实施例7
基于实施例1的黑水虻活体数量快速检测装置的检测方法，步骤如下：
(1)打开内部循环风扇，进风口电磁阀和出风口电磁阀，进行通风，将特定数目的活体昆虫放入黑水虻活体数量快速检测装置，当环境CO2浓度稳定在390-900ppm中任意值，且温度达到22℃-35℃中任意温度后，关闭进风口电磁阀和出风口电磁阀，关闭密封门，当显示屏中读数稳定时，采集并记忆二氧化碳浓度值C0，1-5min后再次采集并记忆CO2浓度值为C1，计算得到CO2浓度上升速率，单位为ppm/min，所述特定数目的活体昆虫分别为5万只、10万只、15万只、20万只和25万只，以昆虫活体的数量和CO2浓度上升速率构建一元线性回归方程
(2)使用GraphPad Prism 7.00进行一元线性回归分析，将符合要求的一元线性回归方程输入至所述单片机控制器；
(3)检测：打开内部循环风扇，进风口电磁阀和出风口电磁阀，进行通风，放入待测样品，使温度检测器位于待测样品内部，打开电加热网开关加热到25℃-30℃待测，观察显示屏，直到温度和CO2浓度稳定后，点击开始检测开关，关闭进风口电磁阀和出风口电磁阀，检测结束后在显示屏上读数，单位为万只，读数结束后，取出待测样品，打开进风口电磁阀和出风口电磁阀，待CO2浓度稳定时按清零键开关。
数量为5万只、10万只、15万只、20万只和25万只的活体昆虫CO2浓度上升速率见下表1，
表1.数据采集结果
| 活虫数(万只) | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| CO2浓度上升速率(ppm/min) | 13.2 | 24 | 27.5 | 39 | 55 |
使用GraphPad Prism 7.00进行一元线性回归分析的结果如图3所示，其中相关性分析结果为R2＝0.9575，F检验结果为67.58，P＝0.0038，一元线性回归显著性分析结果显著，可以作为本发明中单片机控制器的内置函数。
实施例8
基于实施例7，所述待测样品包括不同龄期幼虫及其培养料或蛹及其培养料。
实施例9
基于实施例7，所述特定数目的活体昆虫包括昆虫数目已知的不同龄期幼虫及其培养料或蛹及其培养料。
对比例1
分别取已知数量为5万只，10万只，15万只，20万只和20万只的黑水虻3龄幼虫及其培养料，用重量法和实施例7步骤(3)中所述检测方法测定黑水虻3龄幼虫的数量。
表2.重量法和本申请技术方案中的测定方法测定黑水虻3龄幼虫差异比较
通过表2测试结果可知：与重量法相比，本申请技术方案中的测定方法测得的结果更接近黑水虻3龄幼虫的实际数量，故本申请技术方案中的测定方法结果更可信，且检测快速又方便。
对比例2
分别取已知数量为2万只，3万只，4万只，5万只和6万只的黑水虻3龄幼虫及其培养料，用重量法和实施例7步骤(3)中所述检测方法测定黑水虻3龄幼虫的数量。
表3.重量法和本申请技术方案中的测定方法测定黑水虻3龄幼虫差异比较
通过表3测试结果可知：与重量法相比，本申请技术方案中的测定方法测得的结果更接近黑水虻3龄幼虫的实际数量，故本申请技术方案中的测定方法结果更可信，且检测快速又方便。
如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种黑水虻活体数量快速检测装置，其特征在于，包括箱体，所述箱体内壁上设置有CO2检测器和内部循环风扇，所述箱体顶部内侧设置有温度检测机构，所述箱体侧壁设置有进风口电磁阀，所述进风口电磁阀与外界连通，所述箱体顶部设置有出风口电磁阀，所述出风口电磁阀与外界连通，所述箱体内部设置有加热装置，所述箱体外表面设置有单片机控制器，所述单片机控制器上设置有显示屏和多个控制开关，所述箱体侧壁上设置有进样口，所述进样口外侧有密封门。
2.根据权利要求1所述的一种黑水虻活体数量快速检测装置，其特征在于，所述温度检测机构包括伸缩杆和温度检测器，所述伸缩杆与所述箱体顶部内侧固定连接，所述温度检测器与所述单片机控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的一种黑水虻活体数量快速检测装置，其特征在于，所述进风口电磁阀的末端口处设置有空气过滤网，所述出风口电磁阀的底部设置有单向流风机。
4.根据权利要求1所述的一种黑水虻活体数量快速检测装置，其特征在于，所述加热装置为设置于箱体底部或侧壁的电加热网，所述电加热网与所述单片机控制器电连接。
5.根据权利要求1所述的一种黑水虻活体数量快速检测装置，其特征在于，所述显示屏用于显示温度、时间、昆虫数量和CO2浓度，所述控制开关包括开始检测开关、清零键开关、电源开关、内部风循环开关和电加热网开关。
6.根据权利要求1所述的一种黑水虻活体数量快速检测装置，其特征在于，所述箱体上连接有电源插头，所述电源插头与所述单片机控制器电连接。
7.根据权利要求1所述的一种黑水虻活体数量快速检测装置，其特征在于，所述单片机控制器分别与所述出风口电磁阀、所述进风口电磁阀、所述CO2检测器和所述内部循环风扇电连接。
8.一种权利要求1-7任一项所述黑水虻活体数量快速检测装置的检测方法，其特征在于，步骤如下：
(1)打开内部循环风扇，进风口电磁阀和出风口电磁阀，进行通风，将特定数目的活体昆虫放入黑水虻活体数量快速检测装置，当环境CO2浓度稳定在390-900ppm中任意值，且温度达到22℃-35℃中任意温度后，关闭进风口电磁阀和出风口电磁阀，关闭密封门，当显示屏中读数稳定时，采集并记忆二氧化碳浓度值C0，1-5min后再次采集并记忆CO2浓度值为C1，计算得到CO2浓度上升速率，单位为ppm/min，所述特定数目的活体昆虫分别为5万只、10万只、15万只、20万只和25万只，以昆虫活体的数量和CO2浓度上升速率构建一元线性回归方程
(2)使用GraphPad Prism 7.00进行一元线性回归分析，将符合要求的一元线性回归方程输入至所述单片机控制器；
(3)检测：打开内部循环风扇，进风口电磁阀和出风口电磁阀，进行通风，放入待测样品，使温度检测器位于待测样品内部，打开电加热网开关加热到25℃-30℃待测，观察显示屏，直到温度和CO2浓度稳定后，点击开始检测开关，关闭进风口电磁阀和出风口电磁阀，检测结束后在显示屏上读数，单位为万只，读数结束后，取出待测样品，打开进风口电磁阀和出风口电磁阀，待CO2浓度稳定时按清零键开关。
9.根据权利要求8所述的一种黑水虻活体数量快速检测装置的检测方法，其特征在于，所述待测样品包括不同龄期幼虫及其培养料或蛹及其培养料。
10.根据权利要求8所述的一种黑水虻活体数量快速检测装置的检测方法，其特征在于，所述特定数目的活体昆虫包括昆虫数目已知的不同龄期幼虫及其培养料或蛹及其培养料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711107469.5A CN107646801A (zh) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | 一种黑水虻活体数量快速检测装置与检测方法 |
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| CN201711107469.5A CN107646801A (zh) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | 一种黑水虻活体数量快速检测装置与检测方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN107646801A true CN107646801A (zh) | 2018-02-02 |
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ID=61120224
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201711107469.5A Pending CN107646801A (zh) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | 一种黑水虻活体数量快速检测装置与检测方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111134090A (zh) * | 2018-11-05 | 2020-05-12 | 北京三态环境科技有限公司 | 一种黑水虻养殖环境控制系统 |
| CN112772571A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-11 | 湖南艾布鲁环保科技股份有限公司 | 一种自动发酵控温黑水虻育幼箱 |
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2017
- 2017-11-10 CN CN201711107469.5A patent/CN107646801A/zh active Pending
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