CN111418546B - 一种自补水底滤型水族箱、监控方法及监控系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种自补水底滤型水族箱、监控方法及监控系统，其中，自补水底滤型水族箱包括：箱体和底柜，箱体设置于底柜上，并通过管道与底柜连通；管道包括上水管和下水管；底柜中设置有多级过滤槽和智能插孔；多级过滤槽至少包括依次设置的物理过滤舱、生物过滤舱、提水槽和补水槽；下水管与物理过滤舱或提水槽连通；上水管与提水槽连通；提水槽与补水槽连通；提水槽中设置有提水泵和高低水位传感器；补水槽中设置有补水泵和低水位报警传感器。本申请具有自动感知水位变化并进行提前预警的补水水箱及其提水装置，以及当水循环系统出现异常或通过测算预计将出现异常时，及时提醒用户的功能的技术效果。
Description
技术领域
本申请涉及水生物养殖技术领域，尤其涉及一种自补水底滤型水族箱、监控方法及监控系统。
背景技术
目前的底滤型水族箱基本上都是采用人工经验调节的大致平衡的水位和养殖池与过滤池的自循环的方式。在使用过程中可能出现亏水、管路堵塞或损坏等意外情况，从而导致水质变坏或溢水事故等。而且现有的底滤型水族箱不能自动对箱体及过滤池中的水量进行测算，只能按照预定的一个大体平衡状态进行循环，且预定时，对提水泵的选择比较复杂，往往需要较为丰富的经验或多次的尝试、比较才可以选定一个功率大致合适的水泵。
当上行管路出现故障堵塞时，会造成水族箱中的水体自然向下流动，直至排水口位置，进而造成水族箱内的水体循环终止。若不能被用户及时发现，会造成水族箱内的水生动物因水循环终止造成的缺氧或水质恶化而死亡。同时如果整个水循环系统中总水量偏大，也有可能会造成因为过滤池中的水位过高而溢出的危险。而现有的底滤型水族箱无法及时向用户进行相应的报警。
当下行管路出现故障堵塞时，会导致过滤池的水被不断抽出，直至抽干，从而造成提水泵因干转而损坏(在多级过滤槽中一般还会放置加热棒，消毒灯等水质调控器材，如多级过滤槽水位偏低会造成相关设备材料离水干烧而造成损坏甚至短路起火)，同时因底部过滤池中的水被全部或大部抽入水族箱，会造成水族箱水位过高甚至溢出的危险。同样在此种情况下，因水体循环终止，而用户未能及时发现，也同样会造成所养殖的水生动物因缺氧或水质恶化而死亡。
当整个底滤型水族箱水循环系统在使用时因时间的推移，逐渐蒸发，水量减少时。最终会造成循环系统因水量不足而中止循环。此时如用户未能及时发现，不仅会造成养殖对象因缺氧或水质恶化而死亡，还会造成提水泵干转而损坏。
此外，由于水族箱提水泵在使用过程中功率会逐步的衰减或因意外产生变化，引起提水效率的改变并造成原本适宜的水循环速率发生变化，从而造成提水过快引起的上部水量过高溢出或同时底部过滤糟水位过低造成提水泵外露干转而损坏(同时会导致在过滤槽中放置的加热棒消毒灯等水质调控器材的损坏)。或由于提水效率过低，而造成上部水位下降过快，多级过滤槽水位偏高甚至溢出的情况发生造成死鱼或池水外溢等问题和隐患。
发明内容
本申请的目的在于提供一种自补水底滤型水族箱、监控方法及监控系统，具有自动感知水位变化并进行提前预警的补水水箱及其提水装置，以及当水循环系统出现异常或通过测算预计将出现异常时，及时提醒用户的功能的技术效果。
为达到上述目的，本申请提供一种自补水底滤型水族箱，包括：箱体和底柜，箱体设置于底柜上，并通过管道与底柜连通；管道包括上水管和下水管；底柜中设置有多级过滤槽和智能插孔；多级过滤槽至少包括依次设置的物理过滤舱、生物过滤舱、提水槽和补水槽；下水管与物理过滤舱或提水槽连通；上水管与提水槽连通；提水槽与补水槽连通；提水槽中设置有提水泵和高低水位传感器；补水槽中设置有补水泵和低水位报警传感器。
如上的，其中，下水管一部分管体位于箱体内，另一部分管体位于底柜内且与物理过滤舱或提水槽连通；下水管设置于箱体内的管体内设置有多个水质传感器。
本申请还提供一种自补水底滤型水族箱监控系统，包括：上述的自补水底滤型水族箱、数据处理器和水质控制设备；其中，自补水底滤型水族箱：通过传感器采集箱体和/或多级过滤槽的采集数据，将采集数据上传至数据处理器进行分析和计算处理；接收水质控制设备下发的工作指令；其中，采集数据至少包括水位数据、水温数据和溶氧量数据中的一个或多个；数据处理器：对接收采集数据进行分析和计算处理，生成处理结果，并将处理结果上传至水质控制设备；水质控制设备：接收并显示处理结果，根据处理结果向自补水底滤型水族箱下发相应的工作指令；其中，工作指令至少包括水位调节控制指令、水温调节控制指令和溶氧量调节控制指令中的一个或多个。
本申请还提供一种自补水底滤型水族箱监控方法，包括：接收采集数据，其中，采集数据至少包括水位数据、水温数据和溶氧量数据中的一个或多个；分析采集数据，并生成分析结果；根据分析结果进行计算，获得计算结果，利用分析结果和计算结果生成处理结果，并上传处理结果用于下发相应的工作指令，其中，工作指令至少包括水位调节控制指令、水温调节控制指令和溶氧量调节控制指令中的一个或多个。
如上的，其中，分析采集数据，并生成分析结果的子步骤如下：对采集数据进行第一次分析，获取采集数据中不符合设定范围的数据，并进行调控标记；根据调控标记进行第二次分析，确定调控对象；利用调控标记和调控对象生成分析结果。
如上的，其中，当分析结果的调控标记为水位调节控制，调控对象为提水泵时，根据分析结果对提水泵的工作时间进行计算，生成计算结果，其中，对工作时间进行计算的表达式如下：
其中，满足：h2＜h＜h1；U2＝L2×W2×(h2-h1)；
其中，S为工作时间；U2为提水槽水量可提水总量；U3为下行水流量；V水为提水泵的提水速率；h为提水槽的实际水位高度；h2为提水槽最高安全水位；h1为提水槽的有效最低水位；L2为提水槽的长；W2提水槽的宽；R1为下水管的半径，R2为上水管的半径，V为下行水流速。
如上的，其中，利用工作时间平衡最佳观赏水位的水量变化总量和提水槽水量可提水总量的变化，使最佳观赏水位的水量变化总量和提水槽水量可提水总量达到动态平衡，其中，满足H3＜H＜H2，最佳观赏水位的水量变化总量的表达式如下：U1＝L1×W1×(H2-H3)；其中，U1为最佳观赏水位的水量变化总量；H为正常水位；H2为安全线距最低水位控制线的距离；H3为最低观赏水位线距最低水位控制线的距离；L1为箱体的长；W1为箱体的宽。
如上的，其中，当分析结果中的调控标记为温度调节控制，调控对象为加热棒时，根据分析结果对加热棒的加热功率和提水泵的提水效率进行计算，使箱体的温度提升和水循环达成动态平衡，即实现箱体水体的水量稳定循环和温度的恒定，生成计算结果，其中，达成动态平衡的表达式如下：φt1＝φt2；其中：
其中，满足40℃＞T2＞T＞T1：
其中，φt1为水循环效率；φt2为升温效率；Q为需要加热的总水量；V水为提水泵提水速率；K为冷热水融合回流影响系数；L1为箱体的长；W1为箱体的宽；H+H0为箱体的高；L2为提水槽的长；W2为提水槽的宽；h为提水槽的高；T为箱体的预设最佳养殖水温；T1为当前养殖槽水温；T2为提水槽加热后的水温；W热为加热棒功率热。
如上的，其中，当分析结果中的调控标记为溶解氧调节控制，调控对象为增氧气泵时，对实时获得水体中的溶解氧的含量Q氧进行计算，计算得出Q氧低于预设的溶氧最低值时，自动开启底柜中的增氧气泵向水循环系统中补充氧气。
如上的，其中，计算得出Q氧高于预设的可关机溶氧值时，自动关闭底柜中的增氧气泵。
本申请实现的有益效果如下：
(1)本申请的自补水底滤型水族箱、监控方法及监控系统可自动感知水位变化并进行提前预警的补水水箱及其提水装置，当水循环系统出现异常或通过测算预计将出现异常时，具有及时提醒用户的功能。
(2)本申请的自补水底滤型水族箱、监控方法及监控系统根据箱体及多级过滤槽的水位变化，监测自循环自补水底滤型水族箱水循环的状况，根据算法测算循环系统是否正常，计算与最佳水量的差值，预测缺水量并在合适的时间点自动补水。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为自补水底滤型水族箱一种实施例的结构示意图；
图2为自补水底滤型水族箱又一种实施例的结构示意图；
图3为自补水底滤型水族箱监控方法的流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请提供一种自补水底滤型水族箱、监控方法及监控系统，具有可自动感知水位变化并进行提前预警的补水水箱及其提水装置，当水循环系统出现异常或通过测算预计将出现异常时，具有及时提醒用户的功能。
如图1和2所示，本申请提供一种自补水底滤型水族箱，包括：箱体1和底柜2，箱体1设置于底柜2上，并通过管道与底柜2连通；管道包括上水管31和下水管32；底柜2中设置有多级过滤槽21和智能插孔；多级过滤槽21至少包括依次设置的物理过滤舱211、生物过滤舱212、提水槽213和补水槽214；下水管32与物理过滤舱211或提水槽213连通；上水管31与提水槽213连通；提水槽213与补水槽214连通；提水槽213中设置有提水泵2131和高低水位传感器；补水槽214中设置有补水泵2141和低水位报警传感器。其中，补水槽中的提水泵用于向过滤槽进行补水。
其中，多级过滤槽21为整体式结构。补水槽214用于在接收到指令后按需对自补水底滤型水族箱的整个水循环系统进行水量补充。
进一步的，提水槽213和补水槽214之间的隔板上设置有至少一个溢水孔4。优选的，溢水孔4设置于隔板的上部与补水槽214的最高水位线一致的位置。
具体的，溢水孔4的具体个数根据实际情况而定，本申请优选为三个。该设置用于防止补水过多，避免停电时水从过滤槽中溢出，或作为因提水槽213水位过高而水循环系统还未完全停止或系统失灵时的应急缓解措施。
进一步的，箱体1包括顶盖11、四周壁12和底板13；四周壁12的一端与底板13的上表面固定连接，另一端与顶盖11活动连接；底板13的下表面与底柜2固定连接，且底板13上设置有至少一个管道通孔。优选的，四周壁12由透明材料制成，例如玻璃等。顶盖11由PVC材料制成。
具体的，如图1所示，作为一个实施例，底板13设置有一个管道通孔，下水管32的直径大于上水管31的直径。下水管32贯穿管道通孔，且一部分管体位于箱体1内，一部分管体位于底柜2中，位于底柜2中的下水管32设置于物理过滤舱211上方，且不与多级过滤槽21连接，有效的增大了水流动过程中与空气的接触面积，提高了水的溶氧量。上水管31的一部分管体套接于下水管32内部，一部分管体设置于底柜2内，且与提水槽213连通。其中，下水管32通过螺扣结构以及防水胶垫与管道通孔固定连接，有利于防止箱体1内的水外流或外渗。
具体的，如图2所示，作为另一个实施例，底板13设置有两个管道通孔，两个管道通孔分别为第一管道通孔和第二管道通孔。上水管31贯通第一管道通孔，一部分管体位于箱体1内，另一部分管体位于底柜2内且与物理过滤舱211连通。下水管32贯通第二管道通孔，一部分管体位于箱体1内，另一部分管体位于底柜2内且与提水槽213连通。其中，下水管32和上水管31分别通过螺扣结构以及防水胶垫与管道通孔固定连接，有利于防止箱体1内的水外流或外渗。
进一步的，下水管32设置于箱体1内的管体内设置有多个水质传感器。
具体的，多个水质传感器沿下水管32管体的长度方向从上至下均匀间隔设置，且各个水质传感器还沿着下水管32管体的内表面呈圆周状交错放置，该设置有效的减少了安装设备对水流状态的影响，保证了下水管32的自然排水率以及避免了堵塞排水管，同时还保证了养殖水族箱整体的美观和整洁。
其中，设置于下水管32内的多个水质传感器至少包括：采集室内温度和鱼缸水温的温度传感器、PH值传感器、采集水体溶氧实时数据的传感器等。
进一步的，四周壁靠近顶盖的一端设置有装饰条5。
具体的，管道的上端至顶盖(箱体1与顶盖接触的上沿)的空间是水族箱实际水位变化的有效空间，为保证水族箱的观赏效果，在四周壁12靠近顶盖的一端设置一定宽度的装饰条5，将箱体1的上沿遮盖住。由于装饰条5在水族箱整体视野中的观赏效果决定其宽度不可能过大，装饰条5的宽度一般设置在10cm以内，装饰条5的宽度即为水族箱允许的水位高位变化的区间，其中，若水位超过该区间，则水将由上沿溢出；若低于该区间，则会在水位停留处形成清晰的水垢线并附着水面杂物，严重影响水族箱的观赏效果和整体美观。即装饰条5的下沿是水族箱合理观赏水位的最低点(此最低点距“零位1”的距离为“H1”)。因此养殖水族箱的日常合理水位应该是保持在装饰条5下沿至水族箱玻璃上沿之间的区域内。
进一步的，多级过滤槽21中设置有多个水位传感器。
具体的，作为一个实施例，在多级过滤槽21中设置一个连续水位传感器。
具体的，作为另一个实施例，在多级过滤槽21设置多组点位式水位传感器，以获得连续或阶段式连续水位的变化。
进一步的，箱体1上最低水位控制线和安全线之间四周壁的高度方向均匀间隔设置水位监测传感器，以获取连续或阶段式连续水位的变化。
进一步的，箱体1上还设置有图像采集器。
具体的，图像采集器可以为微型摄像头，用于及时观察鱼缸的实时情况，例如鱼的健康情况。
进一步的，底柜2内还设置有智能插座。
具体的，智能插座接收水质控制设备下发的工作指令，并根据该工作指令控制插座中需要调节控制的设备的通电情况以及功率。
作为一个实施例，淡水鱼缸所需的智能插座包括：照明灯1插孔，照明灯2插孔，加热棒1插孔，加热棒2插孔，主泵1插孔，补水泵2插孔，增氧泵插孔，造浪泵插孔，UV杀菌灯插孔，备用插座。
作为另一个实施例，水草缸所需的智能插座包括：照明灯1插孔，照明灯2插孔，加热棒插孔，过滤泵插孔，补水泵2插孔，CO2插孔，水质测试仪插孔，UV杀菌灯插孔，备用插座。
海水鱼缸：照明灯1插孔，照明灯2插孔，加热棒插孔，制冷机插孔，主泵1插孔，补水泵2插孔，增氧泵插孔，造浪泵插孔，蛋白质分离器插孔，水质测试仪插孔，UV杀菌灯插孔，备用插座等。
进一步的，自补水底滤型水箱内还设置有自动投饲系统。
具体的，作为另一个实施例，自动投饲系统接收水质控制设备下发的工作指令，并根据该工作指令进行投食。
具体的，作为一个实施例，在自动投饲系统中预先设定投食时间和投食量，当到达投食时间时，自动投饲系统根据设定的食量进行投食，有效的达到了定时定量投食的目的。
本申请还提供一种自补水底滤型水族箱监控系统，包括：上述的自补水底滤型水族箱、数据处理器和水质控制设备。
其中，自补水底滤型水族箱：通过传感器采集箱体和/或多级过滤槽的采集数据，将采集数据上传至数据处理器进行分析和计算处理；接收水质控制设备根据数据处理器上传的处理结果下发的工作指令，其中，采集数据至少包括水位数据、水温数据和溶氧量数据中的一个或多个。
具体的，传感器包括水质传感器、高低水位传感器和低水位警报传感器，但不仅限于水质传感器、高低水位传感器和低水位警报传感器，还可以包括水位传感器等传感器。
数据处理器：执行下述的自补水底滤型水族箱监控方法；对接收的采集数据进行分析和计算处理，生成处理结果，并将处理结果上传至水质控制设备。
水质控制设备：接收并显示处理结果，并根据处理结果向自补水底滤型水族箱下发相应的工作指令，其中，工作指令至少包括水位调节控制指令、水温调节控制指令和溶氧量调节控制指令中的一个或多个。
具体的，向自补水底滤型水族箱中的智能插孔下发相应的工作指令，智能插孔根据该工作指令控制插孔中需要调节控制的设备的通电情况以及功率。
具体的，水质控制设备包括无线显示控制屏和移动设备。其中，移动设备可以为手机或平板等。移动设备通过APP查看接收的处理结果和/或向自补水底滤型水族箱下发工作指令。水质控制设备的显示屏上可以显示：当前时间(当前时间包括具体的年、月、日和时刻)、水位数据、温度数据(温度数据包括：室内温度数据和水温数据)、PH值、溶氧数据、氨氮或亚硝酸氨数值等。
进一步的，水质控制设备的显示屏上有箱体水位提示标识和多级过滤槽水位标识。
具体的，当箱体水位超限时,提示用户检查清洗过滤系统。当多级过滤槽水位线超高时，自动通过溢水口排出超高水量，同时提示用户检查。当箱体水位正常，多级过滤槽水位超低时，自动开启补水槽的补水泵，从补水槽中临时补充不足水量。当补水槽水量不足时(水位达到警戒低水位时)，提醒用户检查补水。
进一步的，作为一个实施例，自补水底滤型水族箱中的传感器与数据处理器通过无线方式连接。自补水底滤型水族箱中的智能插座与水质控制设备通过无线方式连接。数据处理器和水质控制设备之间通过无线连接。但不仅限于无线连接，也可以为有线连接等方式连接，本申请优选为无线连接。
如图3所示，本申请提供一种自补水底滤型水族箱监控方法，包括：
S1：接收采集数据，其中，采集数据至少包括水位数据、水温数据和溶氧量数据中的一个或多个。
具体的，自补水底滤型水族箱通过传感器等部件对水位、水温、溶氧量、水质等数据进行采集，并将采集的采集数据上传至数据处理器，并执行S2。
S2：分析采集数据，并生成分析结果。
具体的，数据处理器分析采集数据，并生成分析结果的子步骤如下：
S210：对采集数据进行第一次分析，获取采集数据中不符合设定范围的数据，并进行调控标记。
具体的，采集数据至少包括水位数据、水温数据和溶氧量数据。根据养殖动植物种类的生活需求设置各个数据的设定范围，数据处理器接收到采集数据后，对采集数据进行第一次分析，比对采集数据中的各个数据是否符合其设定范围，若符合，则结束分析；若不符合，则对不符合的数据进行调控标记，并执行S220。其中，调控标记至少包括水位调节控制、温度调节控制和溶解氧调节控制。例如：数据处理器对采集数据进行第一次分析，得知采集数据中的水温数据低于设定范围，则水温数据不符合设定范围，对水温数据进行调控标记，标记为水温调节控制。
S220：根据调控标记进行第二次分析，确定调控对象。
具体的，作为一个实施例，水温数据不符合设定范围，调控标记为水温调节控制，根据水温调节控制进行第二次分析，得出需要启动加热棒，其中，加热棒即为需要进行调节控制的调控对象。
S230：利用调控标记和调控对象生成分析结果。
具体的，确定调节控制对象后，数据处理器生成分析结果，并将分析结果发送至水质控制设备，执行S3。其中，分析结果包括接收到的采集数据、调控标记和调节控制对象。
S3：根据分析结果进行计算，获得计算结果，利用分析结果和计算结果生成处理结果，并上传处理结果用于下发相应的工作指令，其中，工作指令至少包括水位调节控制指令、水温调节控制指令和溶氧量调节控制指令中的一个或多个。
具体的，数据处理器根据分析结果进行计算获得计算结果，利用计算结果和分析结果生成处理结果，并将处理结果发送至水质控制设备。水质控制设备接收到处理结果后，根据处理结果生成相应的工作指令，并下发。
作为一个实施例，分析结果中的调控标记为：水位调节控制，调控对象为：提水泵。数据处理器对提水泵的工作时间S进行计算，利用对工作时间S的调控从而达到对箱体内水体循环合理水位的调节调控，计算出工作时间S后，生成计算结果。数据处理器利用分析结果和计算结果生成处理结果，并将该处理结果上传至水质控制设备，水质控制设备根据该处理结果向自补水底滤型水族箱下发水位调节控制指令，自补水底滤型水族箱根据该水位调节控制指令对水位进行调节。
具体的，设置于箱体内的下水管的上端所在的水平线为自补水底滤型水族箱的最低水位控制线(称为零位1)，零位1与箱体底板的距离为H0，低于零位1的水无法自然流向底柜的多级过滤槽。装饰条(一般设置在10cm以内)的下沿是水族箱合理观赏水位的最低点，此最低点距零位1的距离为H1，因此自补水底滤型水族箱的日常合理水位应该保持在装饰条下沿至箱体上沿之间的区域内。从箱体上沿向下预留3-5cm的距离的位置点与箱体上沿所构成的空间用于确保安全，称为安全线，此位置点距零位1的距离为H2。装饰条下沿往上一般预留1cm左右的区域做为最低观赏水位线，此位置点距零位1的距离为H3。安全线至最低观赏水位线之间的区域称作正常水位H。
其中，满足H3＜H＜H2；
最佳观赏水位的水量变化总量U1的计算公式如下：
U1＝L1×W1×(H2-H3)；
其中，L1为箱体的长；W1为箱体的宽。
多级过滤槽中提水泵进水口距提水槽底部的距离为提水槽的有效最低水位h1，提水槽的最高安全水位一般距提水槽的顶端2-3cm，其与提水槽底部的距离为提水槽最高安全水位h2。提水槽的实际水位高度h。
h2＜h＜h1；
提水槽水量可提水总量U2的计算公式如下：
U2＝L2×W2×(h2-h1)；
其中，L2为提水槽的长；W2提水槽的宽。
下行水流量U3的计算公式如下：
其中，R1为下水管的半径，R2为上水管的半径，V为下行水流速。
提水泵的工作时间S的计算公式如下：
其中，V水为提水泵的提水速率，即单位时间的提水量；U2为提水槽水量可提水总量；U3为下行水流量。
具体的，通过对水位数据的实时采集和分析达到实时监测正常水位H和提水槽的实际水位高度h的变化的目的，并通过数据处理器中内嵌的预设算法进行计算从而获取提水泵需要调节的工作时间S，并利用工作时间S平衡U1和U2的变化，使自补水底滤型水族箱在保证使用安全和观赏效果的前提下，达到U1和U2动态平衡。
进一步的，若当U1和U2的动态平衡被打破，且无法通过内嵌控制器预设算法自动调节恢复时，系统将及时向用户进行报警。具体的，若箱体内水位过高，多级过滤槽水位过低，则表示箱体回水不畅，回水管路堵塞和/或多级过滤槽滤水效率降低，需要疏通回水管路和/或清洗多级过滤槽滤材。若箱体水位过低，多级过滤槽水位偏高，则表示水泵提水不畅，提水泵功率不够和/或上水管路堵塞，需要提高水泵功率和/或疏通上水管路。若箱体水位过低，多级过滤槽水位也过低，则可能是自补水底滤型水族箱水循环体内水体总量不足造成。此时，自补水底滤型水族箱监控系统自动启动补水泵。将补水槽中的水补充至水族箱主循环体内。补水量，通过实时测定的箱体水位和多级过滤水槽水位的高度，经通过系统内嵌的预置软件算法测算，获得最适补水量，并通过补水泵的启动时间对补水量加以控制。
若箱体水位过高，多级过滤槽水位也过高，则表示自补水底滤型水族箱水循环体内，水体总量偏大(这种情况可能由于人为意外干预造成)。系统经过内嵌的预制软件算法测算确定后，下发工作指令打开多级过滤水槽与补水槽间的溢水口，利用补水槽与提水槽的水位差，分流并缓解循环体内水量过多的问题，同时向用户发出报警。
具体的，作为另一个实施例，分析结果中的调控标记为：温度调节控制，调控对象为：加热棒。数据处理器对加热棒的加热功率和提水泵的提水效率进行计算，使箱体的温度提升和水循环达成一种动态平衡，即可实现箱体水体的水量稳定循环和温度的恒定，生成计算结果。数据处理器利用分析结果和计算结果生成处理结果，并将该处理结果上传至水质控制设备，水质控制设备根据该处理结果向自补水底滤型水族箱下发水温调节控制指令，自补水底滤型水族箱根据该水温调节控制指令对水温进行调节。
在箱体和多级过滤槽的提水槽中均设有温度传感器，箱体的温度高低可保持恒定是整个系统运行过程中温度控制的关键。但由于美观的考虑加热组件无法放置在养殖水槽内(通常需要置于底柜的多级过滤水槽的提水槽中)，因此箱体中水温的提升是通过提水槽中的热水进入箱体中实现的。
需要加热的总水量Q计算公式如下：
其中，K为冷热水融合回流影响系数；L1为箱体的长；W1为箱体的宽；H+H0为箱体的高；L2为提水槽的长；W2为提水槽的宽；h为提水槽的高；T为箱体的预设最佳养殖水温；T1为当前养殖槽水温；T2为提水槽加热后的水温。
水循环效率φt1(即达到预设温度时水循环所需时间)的计算公式如下：
其中，Q为需要加热的总水量；V水为提水泵提水速率(即水体循环速度或即单位时间的提水量)。
满足40℃＞T2＞T＞T1；
升温效率φt2(即提水槽待提水体达到预设加热温度所需时间)的计算公式如下：
其中，W热为加热棒功率热(单位时间水体的加热效率)；L2为提水槽的长；W2为提水槽的宽；h为提水槽的高；T2为提水槽加热后的水温。
满足φt1＝φt2；
基于以上公式，可推导出以下等式：
作为再一个实施例，分析结果中的调控标记为：溶解氧调节控制，调控对象为：增氧气泵。数据处理器利用分析结果和计算结果生成处理结果，并将该处理结果上传至水质控制设备，水质控制设备根据该处理结果向自补水底滤型水族箱下发溶氧量调节控制指令，自补水底滤型水族箱根据该溶氧量调节控制指令对溶氧量进行调节。
具体的，系统通过安装在下水管中的溶氧传感器，实时获得水体中的溶解氧的含量Q氧，当Q氧低于系统预设的溶氧最低值时，系统将自动开启底柜中的增氧气泵向水循环系统中补充氧气，即通过放置于提水槽中的气石将增氧气泵打入的空气分散成小气泡，再使小气泡与提水槽中水体充分接触，从而使得空气中的氧气溶解到水中，达到提高水中溶解氧含量的目的。当Q氧高于系统预设的可关机溶氧值时，通过增氧气泵增氧，对溶氧含量提升作用不大，反而会消耗过多的电能。
本申请实现的有益效果如下：
(1)本申请的自补水底滤型水族箱、监控方法及监控系统可自动感知水位变化并进行提前预警的补水水箱及其提水装置，当水循环系统出现异常或通过测算预计将出现异常时，具有及时提醒用户的功能。
(2)本申请的自补水底滤型水族箱、监控方法及监控系统根据箱体及多级过滤槽的水位变化，监测自循环自补水底滤型水族箱水循环的状况，根据算法测算循环系统是否正常，计算与最佳水量的差值，预测缺水量并在合适的时间点自动补水。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，本申请的保护范围意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请保护范围及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种自补水底滤型水族箱，其特征在于，包括：箱体和底柜，所述箱体设置于底柜上，并通过管道与底柜连通；
所述管道包括上水管和下水管；
所述底柜中设置有多级过滤槽和智能插孔；所述多级过滤槽至少包括依次设置的物理过滤舱、生物过滤舱、提水槽和补水槽；所述下水管与所述物理过滤舱或所述提水槽连通；所述上水管与所述提水槽连通；所述提水槽与所述补水槽连通；提水槽中设置有提水泵和高低水位传感器；所述补水槽中设置有补水泵和低水位报警传感器；
其中，所述下水管一部分管体位于箱体内，另一部分管体位于底柜内且与所述物理过滤舱或所述提水槽连通；所述下水管设置于箱体内的管体内设置有多个水质传感器；多个水质传感器沿下水管管体的长度方向从上至下均匀间隔设置，且各个水质传感器还沿着下水管管体的内表面呈圆周状交错放置；
其中，自补水底滤型水族箱内还设置有自动投饲系统。
2.一种自补水底滤型水族箱监控系统，其特征在于，包括：权利要求1所述的自补水底滤型水族箱、数据处理器和水质控制设备；
其中，自补水底滤型水族箱：通过传感器采集箱体和/或多级过滤槽的采集数据，将采集数据上传至数据处理器进行分析和计算处理；接收水质控制设备下发的工作指令；其中，采集数据至少包括水位数据、水温数据和溶氧量数据中的一个或多个；
数据处理器：对接收采集数据进行分析和计算处理，利用分析结果和计算结果生成处理结果，并将处理结果上传至水质控制设备；
水质控制设备：接收并显示处理结果，根据处理结果向自补水底滤型水族箱下发相应的工作指令；其中，工作指令至少包括水位调节控制指令、水温调节控制指令和溶氧量调节控制指令中的一个或多个；
其中，当分析结果的调控标记为水位调节控制，调控对象为提水泵时，根据分析结果对提水泵的工作时间进行计算，生成计算结果，其中，对工作时间进行计算的表达式如下：
其中，满足：h2＜h＜h1；
U2＝L2×W2×(h2-h1)；
其中，S为工作时间；U2为提水槽水量可提水总量；U3为下行水流量；V水为提水泵的提水速率；h为提水槽的实际水位高度；h2为提水槽最高安全水位；h1为提水槽的有效最低水位；L2为提水槽的长；W2提水槽的宽；R1为下水管的半径，R2为上水管的半径，V为下行水流速。
3.一种自补水底滤型水族箱监控方法，其特征在于，包括：
接收采集数据，其中，采集数据至少包括水位数据、水温数据和溶氧量数据中的一个或多个；
分析采集数据，并生成分析结果；
根据分析结果进行计算，获得计算结果，利用分析结果和计算结果生成处理结果，并上传处理结果用于下发相应的工作指令，其中，工作指令至少包括水位调节控制指令、水温调节控制指令和溶氧量调节控制指令中的一个或多个；
其中，分析采集数据，并生成分析结果的子步骤如下：
对采集数据进行第一次分析，获取采集数据中不符合设定范围的数据，并进行调控标记；
根据调控标记进行第二次分析，确定调控对象；
利用调控标记和调控对象生成分析结果；
其中，当分析结果的调控标记为水位调节控制，调控对象为提水泵时，根据分析结果对提水泵的工作时间进行计算，生成计算结果，其中，对工作时间进行计算的表达式如下：
其中，满足：h2＜h＜h1；
U2＝L2×W2×(h2-h1)；
其中，S为工作时间；U2为提水槽水量可提水总量；U3为下行水流量；V水为提水泵的提水速率；h为提水槽的实际水位高度；h2为提水槽最高安全水位；h1为提水槽的有效最低水位；L2为提水槽的长；W2提水槽的宽；R1为下水管的半径，R2为上水管的半径，V为下行水流速。
4.根据权利要求3所述的自补水底滤型水族箱监控方法，其特征在于，利用工作时间平衡最佳观赏水位的水量变化总量和提水槽水量可提水总量的变化，使最佳观赏水位的水量变化总量和提水槽水量可提水总量达到动态平衡，其中，满足H3＜H＜H2，最佳观赏水位的水量变化总量的表达式如下：
U1＝L1×W1×(H2-H3)；
其中，U1为最佳观赏水位的水量变化总量；H为正常水位；H2为安全线距最低水位控制线的距离；H3为最低观赏水位线距最低水位控制线的距离；L1为箱体的长；W1为箱体的宽。
5.根据权利要求3所述的自补水底滤型水族箱监控方法，其特征在于，当分析结果中的调控标记为温度调节控制，调控对象为加热棒时，根据分析结果对加热棒的加热功率和提水泵的提水效率进行计算，使箱体的温度提升和水循环达成动态平衡，即实现箱体水体的水量稳定循环和温度的恒定，生成计算结果，其中，达成动态平衡的表达式如下：
φt1＝φt2；
其中：
其中，满足40℃＞T2＞T＞T1：
其中，φt1为水循环效率；φt2为升温效率；Q为需要加热的总水量；V水为提水泵提水速率；K为冷热水融合回流影响系数；L1为箱体的长；W1为箱体的宽；H+H0为箱体的高；L2为提水槽的长；W2为提水槽的宽；h为提水槽的高；T为箱体的预设最佳养殖水温；T1为当前养殖槽水温；T2为提水槽加热后的水温；W热为加热棒功率热。
6.根据权利要求3所述的自补水底滤型水族箱监控方法，其特征在于，当分析结果中的调控标记为溶解氧调节控制，调控对象为增氧气泵时，对实时获得水体中的溶解氧的含量Q氧进行计算，计算得出Q氧低于预设的溶氧最低值时，自动开启底柜中的增氧气泵向水循环系统中补充氧气。
7.根据权利要求6所述的自补水底滤型水族箱监控方法，其特征在于，计算得出Q氧高于预设的可关机溶氧值时，自动关闭底柜中的增氧气泵。
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