CN108445175A

CN108445175A - 一种养殖水体的实时诊断设备及其在线诊断方法

Info

Publication number: CN108445175A
Application number: CN201810255954.5A
Authority: CN
Inventors: 牛晓君
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2018-08-24

Abstract

本发明涉及一种养殖水体的实时诊断设备，包括：实时取样装置、水质监测装置、服务器和操作终端。实时取样装置包括沿着水质取样的流向依次设置的竖向伸缩管路、横向伸缩装置、三接口旋转接头和储水容器；竖向伸缩管路、横向伸缩装置和三接口旋转接头依次连接形成U型取样管路，U型取样管路的首端设有吸水阀、末端设有排水阀，储水容器与三接口旋转接头连接且位于U型取样管路的一侧；水质监测装置与储水容器连接，水质监测装置与服务器通过无线网络连接，服务器与操作终端电连接。还包括一种养殖水体的实时诊断设备的在线诊断方法。该设备结构简单，取样区域可调，可实现实时取样，监测结果更加准确。属于水质检测技术领域。

Description

一种养殖水体的实时诊断设备及其在线诊断方法

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，具体涉及一种养殖水体的实时诊断设备及其在线诊断方法。

背景技术

近年来，水体养殖的规模不断扩大。在水体养殖中，养殖水体的水质对水体养殖的产出起着决定性的作用，水体养殖一般对水质的要求都比较高，例如河蟹的养殖中，对养殖水体的温度、pH值、溶氧含量等均有较高的要求。因此需要长期对养殖水体的水质进行监测，及时做出相应的措施以保持养殖水体的水质健康。

在现有的水质监测设备中，监测水质的监测区域深度较为单一且自动化程度低，极大地依赖人工和经验配合完成监测，具有一定的局限性。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种结构简单、水质监测区域可调的、可实时取样的一种养殖水体的实时诊断设备。

本发明的另一目的是提供一种实时取样诊断的养殖水体的实时诊断设备的在线诊断方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种养殖水体的实时诊断设备，包括：实时取样装置、水质监测装置、服务器和操作终端；实时取样装置包括沿着水质取样的流向依次设置的竖向伸缩管路、横向伸缩装置、三接口旋转接头和储水容器；竖向伸缩管路、横向伸缩装置和三接口旋转接头依次连接形成U型取样管路，U型取样管路的首端设有吸水阀、末端设有排水阀，储水容器与三接口旋转接头连接且位于U型取样管路的一侧；水质监测装置与储水容器连接，水质监测装置与服务器通过无线网络连接，服务器与操作终端电连接。竖向伸缩管路包括进水管路和沿水质取样的流向依次连接的第三伸缩器、第二伸缩器、第一伸缩器和竖向伸缩控制器；第三伸缩器、第二伸缩器、第一伸缩器和竖向伸缩控制器位于进水管路中段，吸水阀位于进水管路底部；横向伸缩装置包括相互连接的横向伸缩器和横向伸缩控制器。

实时取样装置还包括：压水底座、过滤网、GPS和信号接收器；压水底座位于吸水阀的下方，过滤网位于吸水阀和第三伸缩器之间，信号接收器和GPS位于竖向伸缩控制器顶部。

水质监测装置包括：监测控制器、监测数据存储装置、若干检测器和若干警示灯，检测器与警示灯一一对应电连接并分别与监测控制器以及监测数据存储装置电连接形成闭合回路。

水质监测装置还包括：若干进样管路，进样管路分别插入储水容器内，进样管路用于将水质输送至检测器处。

一种养殖水体的实时诊断设备，还包括无线传输装置和无线接收装置；无线传输装置与监测数据存储装置电连接，无线接收装置与服务器电连接，无线传输装置和无线接收装置通过无线网络连接，无线网络为WiFi无线通信模块。水质监测装置和服务器通过无线传输装置和无线接收装置实现数据传输接收。

服务器为WEB服务器，服务器将水质监测的数据转换为数字信息并以动态网页形式输出到操作终端，同时根据预先设定的各检测器检测正常范围设置预警信息。

预警信息为警示灯闪烁，警示灯的指示模式均为：亮起绿色为正常，亮起红色为异常。

服务器安装有定位软件，定位软件通过GPS对养殖水域进行三维定位，生成养殖水域的三维地图数据并发送至操作终端，通过操作终端观察水域范围。

一种养殖水体的实时诊断设备的在线诊断方法，包括以下步骤：

a.在养殖水域的边缘或者中心岛屿位置建立水堤；将水质监测装置固定在水堤上；b.利用定位软件生成养殖水域的三维地图数据并发送至操作终端；d.使用操作终端观察水域范围，确定需要诊断的水域位置；e.利用横向伸缩装置和竖向伸缩装置调节进水管路的首端到达采样监测水域；f.取样诊断监测。

本发明的原理是：利用安装在服务器内的定位软件通过GPS对养殖水域进行三维定位，然后生成养殖水域的面积和深度三维地图数据并发送至操作终端，通过操作终端观察水域范围，定位软件对横向伸缩控制器和竖向伸缩控制器发出控制信号，横向伸缩控制器控制横向伸缩器横向伸缩，竖向伸缩控制器控制第一伸缩器和/或第二伸缩器和/或第三伸缩器竖向伸缩，使得连接在竖向伸缩管路入水端下方的压水底座快速的到达需要采样监测的水域进行诊断监测。在取样时，水流在U型取样管、储水容器和取样水域中实时循环取样，水流从三接口旋转接头与储水容器连接处进入储水容器再从三接口旋转接头于储水容器连接处经三接口旋转接头流出实时取样装置。

总的说来，本发明具有如下优点：

1.水质监测区域范围更广，通过伸缩装置可以调节水质监测区域，水质监测区域的广度和深度均可调节。

2.水质的检测指标多面化，包括pH值、温度、溶氧含量、氨氮含量、亚硝酸盐含量。

3.U型取样管水路保持水样与水域循环流动，实现实时取样，监测结果更加准确。

4.通过WiFi无线通信模块传输数据，使用方便，成本低廉。

5.横向伸缩器和竖向伸缩器同时配合运动，能快速到达需要采样水域。

6.水质监测装置通过膨胀螺栓固定在河蟹养殖水域的水堤上，水堤为钢筋混凝土结构制成，紧固性好，不会因风吹或者土质松散而导致设备损坏。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中：1-实时取样装置，101-压水底座，102-吸水阀，103-过滤网，104-第三伸缩器，105-第二伸缩器，106-第一伸缩器，107-竖向伸缩控制器，108-GPS，109-信号接收器，110-进水管路，111-横向伸缩器，112-三接口旋转接头，113-横向伸缩控制器，114-连接弯头，115-排水阀，116-储水容器，2-水质监测装置，201-pH检测器，202-温度监测器，203-密封塞，204-溶氧进样管路，205-氨氮进样管路，206-亚硝酸盐进样管路，207-亚硝酸盐检测器，208-氨氮检测器，209-溶氧检测器，210-温度警示灯，211-pH警示灯，212-溶氧警示灯，213-氨氮警示灯，214-亚硝酸盐警示灯，215-监测控制器，216-监测数据存储装置，217-无线传输装置，218-膨胀螺栓，3-服务器，301-无线接收装置，302-操作终端，4-水堤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明做进一步详细的说明。

一种养殖水体的实时诊断设备，包括：实时取样装置1、水质监测装置2、服务器3和操作终端302。本实施例中，将该养殖水体的实时诊断设备用于诊断河蟹的养殖水体，河蟹的养殖水体中需要诊断的检测指标为水体的pH值、温度、溶氧含量、氨氮含量、亚硝酸盐含量。

本实施例中，实时取样装置1包括压水底座101、过滤网103、进水管路110、第三伸缩器104、第二伸缩器105、第一伸缩器106、竖向伸缩控制器107、横向伸缩器111、横向伸缩控制器113、连接弯头114、三接口旋转接头112、储水容器116、密封塞203、GPS108和信号接收器109。第三伸缩器104、第二伸缩器105、第一伸缩器106和竖向伸缩控制器107连接进水管路110的中部形成竖向伸缩管路；竖向伸缩管路、横向伸缩器111、横向伸缩控制器113、三接口旋转接头112依次连接形成U型取样管路。U型取样管路的首端设有吸水阀102、末端设有排水阀115，横向伸缩控制器113和三接口旋转接头112通过连接弯头114连接，压水底座101连接在竖向伸缩管路的入水端并位于吸水阀102下方，储水容器116与三接口旋转接头112连接且位于U型取样管路的一侧。储水容器116为敞口容器，密封塞203安装储水容器116敞口处，过滤网103设在吸水阀102的下方，竖向伸缩控制器107上设置有GPS108，GPS108的顶部设置有信号接收器109，储水容器116设置在水质监测装置2内部。

本实施例中，水质监测装置2包括pH检测器201、温度监测器202、亚硝酸盐检测器207、氨氮检测器208、溶氧检测器209、温度警示灯210、pH警示灯211、溶氧警示灯212、氨氮警示灯213、亚硝酸盐警示灯214、监测控制器215、监测数据存储装置216、溶氧进样管路204、氨氮进样管路205、亚硝酸盐进样管路206。pH检测器201与pH警示灯211、监测控制器215、监测数据存储装置216连接形成闭合回路。亚硝酸盐检测器207与亚硝酸盐警示灯214、监测控制器215、监测数据存储装置216连接形成闭合回路。氨氮检测器208与氨氮警示灯213、监测控制器215、监测数据存储装置216连接形成闭合回路。溶氧检测器209与溶氧警示灯212、监测控制器215、监测数据存储装置216连接形成闭合回路。溶氧进样管路204、氨氮进样管路205、亚硝酸盐进样管路206分别穿过密封塞203插入储水容器116内。溶氧检测器209位于溶氧进样管路204的末端，氨氮检测器208位于氨氮进样管路205的末端，亚硝酸盐检测器207位于亚硝酸盐进样管路206的末端，pH检测器201和温度检测器202位于三接口旋转接头112内。监测数据存储装置216上设置有无线传输装置217。水质监测装置2使用膨胀螺栓218固定在河蟹养殖水域的水堤4上，水堤4为钢筋混凝土结构制成，紧固性好，不会因为风吹或者土质松散使得设备损坏；温度警示灯210、pH警示灯211、溶氧警示灯212、氨氮警示灯213、亚硝酸盐警示灯214的指示模式为：亮起绿色为正常，亮起红色为异常。

服务器3上设置有无线接收装置301，操作终端302与服务器3电连接；无线传输装置217与监测数据存储装置216电连接，无线接收装置301与服务器3电连接，无线接收装置301与无线传输装置217通过WiFi无线通信模块连接，将监测到的数据信息传输至服务器3，水质监测装置2和服务3器通过无线传输装置217和无线接收装置301实现数据传输接收。服务器3为WEB服务器，服务器3将水质监测数据转换为数字信号并以动态网页形式输出到操作终端302，同时根据预先设置的各检测器检测正常范围设置预警信息，预警信息为警示灯闪烁。服务器3内安装有定位软件，定位软件与竖向伸缩控制器107、GPS108、横向伸缩控制器113进行机电控制连接，定位软件通过GPS108对河蟹的养殖水域进行三维定位，然后将养殖水域的面积和深度生成三维地图数据并发送至操作终端302，通过操作终端302观察水域范围，可以操作使得横向伸缩器111和第一伸缩器106、第二伸缩器105、第三伸缩器104、三接口旋转接头112之间配合，快速的到达需要采样监测的水域进行诊断监测。

其中，pH检测器201的检测正常范围为7.5-8.5，pH值偏低可使河蟹血液中的pH值下降，削弱河蟹的血液载氧能力；pH过高时对河蟹的鳃有腐蚀作用，同时造成河蟹血液pH值升高，影响河蟹的生理功能，pH值过高还会造成水中钙镁离子及磷酸盐沉淀析出，引起水质缺乏钙镁磷等元素。温度监测器202的检测正常范围为10-34℃，适宜的温度适合河蟹发育，使得河蟹增长快速。亚硝酸盐检测器207的检测正常范围为小于0.05毫克/升，亚硝酸盐偏高会导致河蟹食欲下降，鳃组织出现病变(如鳃部肿胀、鳃部增生、出现黑鳃或黄鳃，鳃丝呈暗红色)，蟹体色变深，呼吸困难，躁动不安，反应迟钝；亚硝酸盐过高可引起河蟹肝脏出现异变，如空泡病，导致规模性死亡。氨氮检测器208的检测正常范围为NH₄ ⁺的浓度在0.1-0.5毫克/升、NH₃小于0.1毫克/升；水体中氨氮过高不仅阻止河蟹体内的氨向体外排出，还能从水中向河蟹体内渗透，使河蟹代谢减少或停止，损害包括鳃在内的一些主要器官，抑制其生长发育，甚至造成死亡。溶氧检测器209的检测正常范围为大于5毫克/升，水体中75％的溶解氧来源于有益藻类，充足的溶解氧可以保持水体的稳定性，从而减少河蟹的应激反应。

一种养殖水体的实时诊断设备的在线诊断方法，用于诊断河蟹的养殖水体，

使用前：

先在河蟹养殖水域的边缘或者中心岛屿位置建立水堤4，确保水堤4水平面与竖直面之间光滑平整，水堤4内部使用钢筋混凝土，紧固性好；然后使用膨胀螺栓218将水质监测装置2固定在水堤4上。

使用时：

一、连通电源和网络，利用定位软件通过GPS108定位对河蟹的养殖水域进行三维定位，生成养殖水域的三维地图并发送至操作终端302。

二、通过操作终端302的显示屏观察水域范围；在操作终端302输入需要诊断的水域位置后，操作终端302控制横向伸缩控制器113和竖向伸缩控制器107启动工作，横向伸缩控制器113控制横向伸缩器111横向伸缩，竖向伸缩控制器107控制第一伸缩器106、第二伸缩器105、第三伸缩器104竖向伸缩，快速的到达需要采样监测的水域。

三、利用实时取样装置1进行水质取样：吸水阀102吸取的待检测水样经过U型取样管路进入储水容器116内。利用水质监测装置2对水质的pH值、温度、溶氧含量、氨氮含量、亚硝酸盐含量五个检测指标分别进行诊断监测。当水质的检测指标符合要求时，正常记录数据，当水质的检测指标不符合要求时，相应的警示灯亮起报警。检测过程中，养殖水体的水质实时取样。养殖水体在U型取样管、储水容器116和养殖水域间实时循环流动。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种养殖水体的实时诊断设备，其特征在于，包括：实时取样装置、水质监测装置、服务器和操作终端；

实时取样装置包括沿着水质取样的流向依次设置的竖向伸缩管路、横向伸缩装置、三接口旋转接头和储水容器；竖向伸缩管路、横向伸缩装置和三接口旋转接头依次连接形成U型取样管路，U型取样管路的首端设有吸水阀、末端设有排水阀，储水容器与三接口旋转接头连接且位于U型取样管路的一侧；

水质监测装置与储水容器连接，水质监测装置与服务器通过无线网络连接，服务器与操作终端电连接。

2.按照权利要求1所述的养殖水体的实时诊断设备，其特征在于：竖向伸缩管路包括进水管路和沿水质取样的流向依次连接的第三伸缩器、第二伸缩器、第一伸缩器和竖向伸缩控制器；第三伸缩器、第二伸缩器、第一伸缩器和竖向伸缩控制器位于进水管路中段；横向伸缩装置包括相互连接的横向伸缩器和横向伸缩控制器。

3.按照权利要求2所述的养殖水体的实时诊断设备，其特征在于：实时取样装置还包括：压水底座、过滤网、GPS和信号接收器；压水底座位于吸水阀的下方，过滤网位于吸水阀和第三伸缩器之间，信号接收器和GPS位于竖向伸缩控制器顶部。

4.按照权利要求1所述的养殖水体的实时诊断设备，其特征在于：水质监测装置包括：监测控制器、监测数据存储装置、若干检测器和若干警示灯，检测器与警示灯一一对应电连接并分别与监测控制器以及监测数据存储装置电连接形成闭合回路。

5.按照权利要求4所述的养殖水体的实时诊断设备，其特征在于：水质监测装置还包括：若干进样管路，进样管路分别插入储水容器内，进样管路用于将水质输送至检测器处。

6.按照权利要求1所述的养殖水体的实时诊断设备，其特征在于：还包括无线传输装置和无线接收装置；无线传输装置与监测数据存储装置电连接，无线接收装置与服务器电连接，无线传输装置和无线接收装置通过无线网络连接，无线网络为WiFi无线通信模块。

7.按照权利要求4所述的养殖水体的实时诊断设备，其特征在于：服务器为WEB服务器，服务器将水质监测的数据转换为数字信息并以动态网页形式输出到操作终端，同时根据预先设定的各检测器检测正常范围设置预警信息。

8.按照权利要求7所述的养殖水体的实时诊断设备，其特征在于：预警信息为警示灯闪烁，警示灯的指示模式均为：亮起绿色为正常，亮起红色为异常。

9.按照权利要求2所述的养殖水体的实时诊断设备，其特征在于：服务器安装有定位软件，定位软件通过GPS对养殖水域进行三维定位，生成养殖水域的三维地图数据并发送至操作终端，通过操作终端观察水域范围。

10.按照权利要求1-9任一项所述的养殖水体的实时诊断设备的在线诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.在养殖水域的边缘或者中心岛屿位置建立水堤；将水质监测装置固定在水堤上；

b.利用定位软件生成养殖水域的三维地图数据并发送至操作终端；

d.使用操作终端观察水域范围，确定需要诊断的水域位置；

e.利用横向伸缩装置和竖向伸缩装置调节进水管路的首端到达采样监测水域；

f.取样诊断监测。