CN109640642A - 海水网箱的智能氧气控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制一定体积(V)的水(W)中的溶解氧浓度的方法，其中用于在水(W)中溶解氧气的设备(1)浸没在所述体积(V)的水中，其中氧气由设备(1)以可调的流速注入到被抽吸到设备(1)的壳体(100)中的主水流(W’)中，并且其中富氧的主水流(W’)由设备(1)从设备(1)的壳体(100)排出到所述体积(V)的水(W)中，并且其中利用与设备(1)的壳体(100)成一体的氧探头(6)测量溶解在抽吸的主水流(W’)中的当前氧浓度，其中当前的所述溶解氧浓度以无线方式传递到操作者的手持设备(9)，并且其中注入氧气的流速控制成使得测量的当前的溶解氧浓度接近预定的参考值。

Description

海水网箱的智能氧气控制
技术领域
本发明涉及一种用于控制一定体积的水中的溶解氧浓度的方法，特别是在用于养鱼的海水网箱中。
背景技术
当养鱼时，通常必须控制水中的氧气量。特别是当鱼(例如鲑鱼)在敞开式海水网箱中对海虱进行治疗时，有利的是将鱼的氧气消耗直接加到水中。通常这是通过通过扩散器软管来计量加入氧气而完成的，这些扩散器软管必须铺设在防水布的底部上，该防水布向下并沿网箱周缘闭合海水网箱。计量加入基于随机或特定的氧气测量，这些测量由现场工作人员使用手持式氧气探头进行。
发明内容
基于上述，本发明所要解决的问题是提供一种控制水中溶解氧浓度的改进方法，特别是用于养鱼的网箱、容器或池塘。
该问题通过具有权利要求1的特征的方法解决。
该方法的优选实施例在相应的从属权利要求中陈述并在下面描述。
根据权利要求1，公开了一种用于控制一定体积的水中的溶解氧浓度的方法，其中用于在水中溶解氧气的设备浸没在所述体积的水中，其中氧气由该设备以可调的流速注入到由该设备抽吸到该设备的壳体中的主水流中，并且其中富氧的主水流由该设备从该设备的壳体排出到所述体积的水中，并且其中利用与该设备的壳体成一体的氧探头测量溶解在抽吸的主水流中的当前氧浓度，其中当前的所述溶解氧浓度以无线方式传递到操作者的手持设备，并且其中注入氧气的流速特别是通过控制单元(例如PLC)控制，使得测得的当前的溶解氧浓度接近预定的参考值。
因此，本发明允许始终监测氧气用量(剂量)，这与利用手持式氧探头测量氧气浓度的常规方法形成对比。由于本发明，特别是在海虱的治疗期间，当化学产品被计量加入网箱中时，工作人员出于安全原因可以留在操作船的舱内并且仍然监测氧气用量(剂量)，这是使用手动氧气测量不可能做到的。
此外，由于控制氧气的注入，因为该用量可以适应精确的需求，因此需要的氧气较少。此外，本发明原则上允许自动以文档形式记录测得的浓度，例如作为用于鱼类福利的文件。
此外，根据本发明方法的优选实施例，操作者经由所述手持设备调节预定的参考值，该手持设备特别与所述控制单元通信。特别地，控制单元靠近该设备布置，但是布置在水面上方并且连接到探头和适当的致动器以调节气体的流速(例如通过调节阀门)，使得可以借助于控制单元控制/调节流量。
此外，根据本发明方法的优选实施例，参考值的时间进程由操作者经由所述手持设备设定。这意味着参考值可以在氧气注入到水中的时间跨度内以预定方式变化。
此外，根据本发明方法的优选实施例，当前的溶解氧浓度和/或当前参考值和/或参考值的时间进程显示在手持设备的显示器上。
此外，根据本发明方法的优选实施例，测量的当前的溶解氧浓度被记录在手持设备上以用于以文档形式记录。
优选地，所述手持设备是移动电话，尤其是具有触摸屏的智能电话。
此外，根据本发明方法的优选实施例，所述体积的水被防水布封围，该防水布布置在浸没在水中的网箱的周缘的下方并且沿着该周缘布置。然而，该方法也可以应用于任何其它体积的水(例如容器或池塘等)。
或者，根据本发明的方法也可以应用于废水处理。因此，根据实施例，该一定体积的水是有待使用根据本发明的方法氧化的一定体积的废水。
根据本发明方法的又一个实施例，所述设备包括：
-构造成浸没在水中的壳体，其中该壳体包括至少一个入水口、气体入口以及用于将富含气体的水排出该壳体的至少一个出水口，
-与所述至少一个入水口流体连通的泵，以用于从所述壳体的周围抽吸水，其中所述泵构造成产生主水流，
-用于将经由所述气体入口供应的所述气体注入到所述主水流中的装置，以及
-与设备的壳体成一体的所述氧探头。
特别地，氧气的流速可以借助于合适的阀门来调节，该阀门可以定位在设备中或者在远程氧气源处，氧气经由合适的导管从该氧气源传递到设备。阀可以由连接到控制单元的所述致动器致动，使得可以借助于控制单元控制/调节流速。
此外，根据本发明方法的实施例，成一体的氧探头、特别是在所述探头的末端处包括测量表面(例如膜或光学表面)以用于测量当前的所述浓度。
此外，根据本发明的方法的实施例，该设备沿着所述测量表面引导主水流的侧水流，以测量当前的所述浓度。
因此，本发明允许测量进入设备的原水中的氧浓度。此外，特别地，本发明确保测量点和充氧点始终具有相同的彼此关系/距离，并且还可以被操纵到生产体积中的任何位置。
此外，由于探头现在与设备成一体，可以防止探头钩到周围的材料，特别是鱼网等。此外，由于氧探头与设备的壳体成一体，因此探头完全受到保护以防物理损坏。
此外，根据本发明的方法的实施例，该设备构造成使来自泵下游和处于用于将所述气体注入主水流的装置上游的主水流的所述侧水流转向。
此外，根据本发明的优选实施例，为了产生所述侧水流，该设备包括在泵出口管和用于将氧气注入主水流的所述装置之间的连接处的第一孔口，特别是在所述主水流撞击设备内表面的位置处，迫使所述侧水流通过第一孔口，被冲到(齐平于)探头的测量表面上，并且被引导通过离开壳体的第二孔口。
此外，根据本发明方法的优选实施例，该探头构造成以可拆卸的方式布置在壳体的凹部中，使得当探头布置在所述凹部中时，测量表面布置在第一孔口的下游和第二孔口的上游，这样，所述侧水流可以冲到所述测量表面上。
此外，根据本发明的优选实施例，该设备包括闭合装置(例如塑料部件)，该闭合装置构造成当探头已从凹部移除时以形状匹配方式的方式布置在所述凹部中，其中闭合装置在其按预期布置在凹部中时闭合第一孔口，特别是密封第一孔口，从而特别地没有侧水流产生。
特别地，在实施例中，用于注入气体的所述装置可以是文丘里喷嘴，其一端与泵流体连通，另一端与至少一个出水口流体连通，其中喷嘴包括收缩部，其中在收缩部的区域中设有与所述气体入口的流体连接，气体经由该流体连接被抽吸到文丘里喷嘴中。因此，喷嘴喷射富含气体的主水流，该主水流然后通过至少一个水出口排出，或分成多个部分流，这些部分流经由相应数体积的水出水口排出。特别地，迫使侧水流通过第一孔口的所述内表面可以是所述文丘里喷嘴的内表面，文丘里喷嘴向内突出并且朝向文丘里喷嘴的收缩部，使得主水流冲击该内表面，并迫使侧水流通过第一孔口。
特别地，该设备的出水口布置在壳体上，使得在将水(例如主水流)通过所述出水口排出壳体时，排斥力相互抵消，因此当壳体浸没在水中时，其壳体可以保持基本恒定的位置(除了由于水上漂流引起的移动)。
此外，该设备特别包括用于将该设备悬挂在壳体顶部的装置，特别是以孔眼的形式。
总之，由于反应更为灵敏/更为精确的剂量，本发明在计量加入时间期间降低了氧气成本。此外，由于氧气剂体积的水自动控制，降低了劳动力成本并且可以避免单独的手持式氧气测量设备。
由于自动控制，工作人员无需始终靠近现场，这提高了操作安全性，特别是在海虱的治疗期间。
此外，当氧气浓度下降或增加时，可以实现更短的响应时间。
最后，可以实现在整个氧合期间的氧气饱和度的可靠记录(记成文档)。
除了浸没式氧气注入设备之外，本发明还可用于固定的设施。在这种情况下，每次操作者经过该设施时，记录的氧浓度可以转移到操作者的手持设备(例如移动/智能电话)。
附图说明
参照附图，本发明的其它特征、优点和实施例将会变得更加清楚，在附图中：
图1是根据本发明的方法的示意图，其中使用控制单元(例如PLC)和手持设备(例如移动电话，特别是智能电话)来控制浸没式敞开式海水网箱中的氧气；
图2是可用于根据本发明的方法中的、用于在水中溶解氧气的设备的示意图；以及
图3是图2所示设备的示意性剖视图。
具体实施方式
图1示出了浸没在海S中的海水网箱C，其借助于防水布T闭合，从而限定水W的有限的体积V，氧气将以受控方式注入这些水中。例如，这可以在鱼(例如鲑鱼)的对海虱的治疗期间或在任何其它时间进行，从而确保将氧精确地计量加入水W中。
为了控制(例如借助于反馈回路)所述体积V中的溶解氧浓度，将用于在水W中溶解氧气的设备1浸没在所述体积V的水中，其中氧气由设备1以可调的流速注入到被抽吸到设备1的壳体100中的主水流W’中，并且其中富氧的主水流W’由设备1从设备1的壳体100排出到所述体积V的水W中，并且其中利用与设备1的壳体100成一体的氧探头6测量溶解在抽吸到的主水流W’中的当前氧浓度，其中当前的所述溶解氧浓度以无线方式从连接到探头6以及连接到用于调节所述流速的致动器(未示出)的控制单元2(例如可编程逻辑控制器或PLC)传输到操作者的手持设备9，其中，由控制单元2控制注入的氧气的流速，使得所测体积的水当前的溶解氧浓度接近预定的参考值。特别地，控制单元2在水面上方靠近设备1布置。
优选地，所述预定参考值可以经由所述手持设备9由所述操作者调节，所述手持设备构造成与控制单元2通信。特别地，所述手持设备9是移动电话，特别是智能电话。
此外，借助于所述手持设备9，可以由操作者设定参考值的时间进程。此外，手持设备9可用于显示如水中的当前溶解氧浓度之类的监测量，以及以文档形式记录(即，记录)这些量。
特别地，如图2和3所示，用于将氧气计量加入水W中的设备1包括壳体100，该壳体构造成在网箱C中浸没到水W中，其中壳体包括至少一个进水口101、气体入口102以及至少一个出水口103，气体入口102连接到合适的氧气源，使得可以调节氧气通过气体入口102的流速(例如，借助于气体入口处或在所述氧气源处或在某些其它位置处的阀，其中该阀可由连接到控制单元2的所述致动器致动)，出水口103用于将富含气体的水W’排出壳体100。此外，设备1包括与至少一个进水口101流体连通的泵5，以用于当壳体100浸没在待充氧的水W中时从壳体100的周围抽吸水W，并且其中泵5构造成产生主经由泵出口管8传递到装置200的水流W’，该装置200用于将经由所述气体入口102供应的所述气体G注入到所述主水流W’中。特别地，所述装置200可包括文丘里喷嘴，用于将氧气注入主水流W’中。
如上所述，设备1包括成一体的氧探头6，该氧探头构造成测量溶解在水中的所述气体(此处为氧气)的浓度，其中所述探头6布置在设备1的壳体100中。
特别地，探头6包括测量表面6a，例如隔膜或光学表面，以用于以已知方式测量氧浓度。特别地，所述表面6a布置在探头6的末端处。
优选地，设备1构造成沿着所述测量表面6a引导主水流W’的侧水流S’。为此，设备1可在泵出口管8和所述装置(例如文丘里喷嘴)200之间的接合部J处的包括第一孔口O，即特别是在朝向所述文丘里喷嘴200的收缩部201的、向内突出的所述文丘里喷嘴200的内表面I处，迫使得所述侧水流S’通过第一孔口O，被冲刷到(齐平于)探头6的测量表面6a上，并且被引导通过第二孔口O’离开壳体100。特别地，所述主体115也表示为设备1的喷嘴部段115(见下文)，并包括用于注入所述气体G的所述装置200。
特别地，探头6构造成以可移除的方式布置在壳体100的凹部7中，该凹部7终止于从第一孔口O延伸到第二孔口O’的导管中。因此，当探头6布置在所述凹部7中时，测量表面6a基本上与导管的内侧齐平，并且布置在第一孔口O的下游和第二孔口O’的上游，使得所述侧水流S’可以在导管中冲到所述测量表面6a上。优选地，设备1还包括例如塑料部件形式的闭合装置，其构造成当探头6不使用(并已从凹部7中取出)时以形状匹配的方式布置在所述凹部7中，其中当闭合装置布置在凹部7中时，该闭合装置就阻挡/密封第一孔口O，使得没有侧水流S’产生。
特别地，设备1的出水口103布置在壳体100上，使得在将水(例如主水流)W’通过所述出水口103排出壳体100时，排斥力相互抵消，使得壳体100在浸没在水中时可以保持基本恒定的位置。设备1可包括四个这样的出水口103，其可沿壳体的外壳110的周界P布置，使得出口103等距间隔开。在此，出口103可位于垂直于壳体100/外壳110的纵向轴线L延伸的共同平面中。
优选地，壳体100悬挂在绳索R上，其中该绳索可以连接到布置在壳体100的盖部111的上端部111a处的孔眼111b。
详细地，壳体100包括沿纵向/圆筒轴线L延伸的周向(例如圆筒形)外壳110，其中，在外壳的上端部处，外壳110连接到所述盖部111，并且其中，在壳体100的下端部处，外壳110连接到底部112。在该设备被如上所述地悬挂的情况下，纵向轴线L竖直延伸，如图2所示。
盖部111可包括用于接纳缆线的开口，该缆线可包括供气部300。此外，该缆线还可包括用于设备1的各个组件的电源以及数据线。气体供应301连接到位于盖子111上的气体入口102并且从那里延伸到所述装置200，例如延伸到文丘里喷嘴200的收缩部201的入口202，可以将气体G经由该入口202注入主水流W’中。
沿着纵向轴线L，(悬挂的)设备1的组件可如下布置：进水口101布置在底部112上方、在壳体100的外壳罩盖110的下部段114上。泵5优选地布置在壳体外壳110/壳体100的泵部段116中的进水口101上方，其中所述装置200(例如文丘里喷嘴)布置在泵的上方、在壳体100/外壳110的喷嘴部段115(主体)中，即布置在外壳110的上部段113上的出水口103的下方。
文丘里喷嘴200可沿着纵向轴线L延伸，使得主水流W’可以从下方进入喷嘴、通过收缩部201并且离开喷嘴200，在该收缩部中气体G被计量加入到流W’中，使得富含气体的水W’可以经由所述出水口103排出，特别是使得各个排斥力相互抵消(见上文)。
附图标记

Claims (10)

1.一种用于控制一定体积(V)的水(W)中的溶解氧浓度的方法，其中用于在水(W)中溶解氧气的设备(1)浸没在所述体积(V)的水中，其中氧气由所述设备(1)以可调的流速注入到被抽吸到所述设备(1)的壳体(100)中的主水流(W’)中，并且其中富氧的所述主水流(W’)由所述设备(1)从所述设备(1)的所述壳体(100)排出到所述体积(V)的水(W)中，并且其中利用与所述设备(1)的所述壳体(100)成一体的氧探头(6)测量溶解在抽吸的所述主水流(W’)中的当前氧浓度，其中当前的溶解氧浓度以无线方式传递到操作者的手持设备(9)，并且其中所述注入氧气的流速控制成使得测得的当前的所述溶解氧浓度接近预定的参考值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预定的所述参考值由操作者经由所述手持设备(9)调节。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述参考值的时间进程由操作者经由所述手持设备(9)设定。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当前的所述溶解氧浓度和/或当前的所述参考值和/或所述参考值的所述时间进程显示在手持设备的显示器上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，测得的当前的所述溶解氧浓度记录在所述手持设备(9)中以用于记成文档。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述体积的水被防水布封围，所述防水布被布置在浸没在所述水中的网箱的周缘的下方并且沿着所述周缘布置，或者其中所述体积由围绕所述网箱的裙部部分地密封。
7.根据前述权利要求1到5所述的方法，其特征在于，所述体积的水是一定体积的废水。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述设备包括：
-壳体(100)，所述壳体(100)构造成浸没在所述水(W)中，其中所述壳体(100)包括至少一个入水口(101)、气体入口(102)以及用于将富含气体的水(W’)排出所述壳体(100)的至少一个出水口(103)，
-泵(5)，所述泵(5)与所述至少一个入水口(101)流体连通，以用于从所述壳体(100)的周围抽吸水(W)，其中所述泵(5)构造成产生主水流(W’)，
-装置(200)，所述装置(200)用于将经由所述气体入口(102)供应的所述气体(G)注入到所述主水流(W’)中，以及
-与所述设备(1)的所述壳体(100)成一体的所述氧探头(6)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述探头(6)、特别是在所述探头(6)的末端处包括测量表面(6a)，以用于测量当前的所述溶解氧浓度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，由所述设备(1)沿着所述测量表面(6a)引导主水流(W’)的侧水流(S’)，以用于测量当前的浓度。
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