CN111707798A - 一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，包括监测平台、移动监测装置和增氧泵，移动监测装置和增氧泵分别与监测平台通信连接，监测平台包括用于将移动监测装置的监测数据与氧含量阈值范围进行对比获取对比结果的含氧量监测模块，用于制定巡航监测路线并发送增氧指令的控制模块，用于显示养殖池各个区域内水中氧含量数据、养殖池内增氧泵的位置以及移动监测装置在养殖池内当前所处位置和巡航监测轨迹的可视化模块和无线通信模块。本发明通过移动监测装置能够全面精准的监测整个养殖池中各个区域中水的氧含量，能够精确的控制养殖池中的增氧泵的开启和停止，避免造成不必要的能耗损失。

Description

一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统
技术领域
本发明涉及水产养殖技术领域，尤其涉及一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统。
背景技术
水产养殖是人为控制下繁殖、培育和收获水生动植物的生产活动。水产养殖有粗养、精养和高密度精养等方式。粗养是在中、小型天然水域中投放苗种，完全靠天然饵料养成水产品，如湖泊水库养鱼和浅海养贝等。精养是在较小水体中用投饵、施肥方法养成水产品，如池塘养鱼、网箱养鱼和围栏养殖等。高密度精养采用流水、控温、增氧和投喂优质饵料等方法，在小水体中进行高密度养殖，从而获得高产，如流水高密度养鱼、虾等。水产养殖时，经常需要检测水中的氧气含量，否则水中的动物有可能缺氧，进而导致动物的死亡。
例如，中国专利文献 CN204679488U 公开了“一种水产养殖氧含量检测装置”，包括包括有养殖池、氧传感器和氧检测升降装置；氧检测升降装置包括有水产养殖升降架、水产养殖减速电机、水产养殖卷筒、水产养殖绳和水产养殖连接板，水产养殖减速电机和水产养殖卷筒都分别安装在水产养殖升降架上，水产养殖卷筒和水产养殖减速电机连接，水产养殖绳缠绕在水产养殖卷筒上，水产养殖绳和水产养殖连接板连接；氧检测升降装置安装在养殖池（1）的上方，氧传感器安装在氧检测升降装置的水产养殖连接板下方。上述专利文献中的氧含量检测装置只能检测固定区域的氧含量，无法监测养殖池中各个区域的氧含量。
发明内容
本发明主要解决现有水溶氧量监测装置只能定点检测养殖池中氧含量的技术问题；提供一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，通过移动监测装置能够全面精准的监测整个养殖池中各个区域中水的氧含量，从而能够精确的控制养殖池中的增氧泵的开启和停止，防止增氧泵开启不及时导致氧含量不足鱼苗死亡，同时也防止在氧含量充足的情况下增氧泵依旧工作，避免造成能耗损失。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括监测平台、设于养殖池内的移动监测装置和增氧泵，所述移动监测装置和增氧泵分别与监测平台通信连接，所述监测平台包括含氧量监测模块、控制模块、可视化模块和无线通信模块，其中:
所述移动监测装置用于监测养殖池内的氧含量；
所述含氧量监测模块用于将所述移动监测装置的监测数据与氧含量阈值范围进行对比获取对比结果；
所述控制模块用于制定巡航监测路线，同时根据所述含氧量监测模块的对比结果发送增氧指令至增氧泵；
所述可视化模块用于显示养殖池各个区域内水中氧含量数据、养殖池内所述增氧泵的位置以及所述移动监测装置在养殖池内当前所处位置和巡航监测轨迹；
所述无线通信模块用于实现监测平台与移动监测装置和增氧泵的信息交互。
本发明通过移动监测装置能够全面精准的监测整个养殖池中各个区域中水的氧含量，从而能够精确的控制养殖池中的增氧泵的开启和停止，防止增氧泵开启不及时导致氧含量不足，导致鱼苗死亡，同时也防止在氧含量充足的情况下增氧泵依旧工作，避免造成能耗损失。
作为优选，所述的移动监测装置包括球体和圆板，所述球体与圆板相割，所述球体与圆板通过转向装置周向转动连接，所述圆板上设有驱动装置和尖顶，所述驱动装置和尖顶位于同一直径上，所述球体设有载水腔和内腔，所述载水腔上设有出水口和进水口，所述内腔设有控制单元、蓄电池、GPS模组和无线通信模块A，所述球体外侧设有含氧量监测传感器，所述蓄电池、无线通信模块A、含氧量监测传感器、载水腔、GPS模组、转向装置和驱动装置均与控制模块连接。
通过圆板转动角度，进而改变整个移动监测装置的前进方向，圆板能够360度旋转，转向灵活，使得移动监测装置能够全方位移动，提高了水中氧含量的监测准确性；尖顶能够在巡航监测的过程中驱散路线前方的鱼群，减弱移动监测装置前进的阻力；控制模块通过控制载水腔中的水的多少从而实现移动监测装置的上浮下潜；移动监测装置为一个球体，减少了移动装置与水之间的阻力；GPS模组用于起到定位的作用，一方面用于定位监测装置在水中的位置，当监测装置在巡航的过程中出现故障或失去动力时，工作人员可依据GPS模组的定位功能，寻找回收监测装置；另一方面，在巡航的过程中，可以将各区域的水中氧含量监测数据和位置信息一一对应上报，只需根据位置信息开启距离最近的增氧泵，增氧效率高。
作为优选，所述的驱动装置包括驱动电机、螺旋桨轴和螺旋桨，所述驱动电机安装在所述圆板上，所述驱动电机的主轴通过联轴器与螺旋桨轴的一端连接，螺旋桨轴的另一端安装有螺旋桨。
作为优选，所述的转向装置包括转轴，所述球体与圆板通过转轴周向转动连接，转轴与转轴电机连接。
在巡航的过程中，移动监测装置需要转向时，控制单元控制转轴电机工作，带动转轴旋转，从而带动圆板转动所需的角度，进而改变整个移动监测装置的前进方向，圆板能够360度旋转，转向灵活，使得移动监测装置能够全方位移动，提高了水中氧含量的监测准确性。
作为优选，所述的球体外侧设有充电口，所述充电口上设有防水盖，所述充电口与蓄电池连接。
通过充电口为蓄电池充电，则无需通过更换蓄电池来保证移动监测装置的电量充足，节省了装置成本，防水盖可以防止水进入充电口导致充电口损坏。
作为优选，所述的内腔设有蓄电池检测模块，所述蓄电池检测模块分别与控制单元和蓄电池连接。
蓄电池检测模块用于检测蓄电池的剩余电量，在制定巡航监测路线前对蓄电池剩余电量进行检查，将蓄电池剩余电量作为巡航监测路线制定的一种影响要素，防止移动监测装置在巡航监测的过程中因电量不足无法完成工作。
作为优选，所述的增氧指令包括：
当氧含量小于最小氧含量阈值，所述控制模块发送最高级增氧指令至增氧泵；
当氧含量大于最小氧含量阈值小于最大氧含量阈值时，所述控制模块发送次级增氧指令至增氧泵；
当氧含量大于最大氧含量阈值时，控制模块发送停止增氧指令至增氧泵。
作为优选，所述的最高级增氧指令为增氧泵以最大功率进行工作；所述次级增氧指令为增氧泵以最大功率的一半进行工作；所述停止增氧指令为增氧泵停止工作。
将监测到的氧含量与最小氧含量阈值和最大氧含量阈值进行对比，不同的对比结果采用不同增氧指令，当氧含量小于最小氧含量阈值时，增氧泵以最大功率进行工作，防止鱼苗因缺氧而死亡；当氧含量大于最小氧含量阈值小于最大氧含量阈值时，增氧泵以最大功率的一半进行工作，既补充了水中的溶解氧，防止鱼苗因缺氧而死亡，又减少了能耗；当氧含量大于最大氧含量阈值时，即当氧含量充足时，增氧泵停止工作，较少了能耗。
本发明的有益效果是：1）通过移动监测装置能够全面精准的监测整个养殖池中各个区域中水的氧含量，从而能够精确的控制养殖池中的增氧泵的开启和停止，防止增氧泵开启不及时导致氧含量不足，导致鱼苗死亡，同时也防止在氧含量充足的情况下增氧泵依旧工作，避免造成能耗损失；2）通过圆板转动角度，进而改变整个移动监测装置的前进方向，圆板能够360度旋转，转向灵活，使得移动监测装置能够全方位移动，提高了水中氧含量的监测准确性；3）尖顶能够在巡航监测的过程中驱散路线前方的鱼群，减弱移动监测装置前进的阻力；4）蓄电池检测模块用于检测蓄电池的剩余电量，在制定巡航监测路线前对蓄电池剩余电量进行检查，将蓄电池剩余电量作为巡航监测路线制定的一种影响要素，防止移动监测装置在巡航监测的过程中因电量不足无法完成工作。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意框图。
图2是本发明移动监测装置的一种结构示意图。
图3是本发明圆板和驱动装置的一种安装结构示意图。
图中1、监测平台，2、移动监测装置，3、增氧泵，4、上球体，5、下球体，6、圆板，7、转轴，8、联轴器A，9、转轴电机，10、尖顶，11、穿线环，12、驱动电机，13、螺旋桨轴，14、螺旋桨，15、联轴器B，16、上载水腔，17、上内腔，18、上底板，19、出水口，20、进水口，21、充电口，22、防水盖，23、下载水腔，24、下内腔，25、下底板，26、电动推杆，101、含氧量监测模块，102、控制模块，103、可视化模块，104、无线通信模块 ，201、无线通信模块A，202、GPS模组，203、控制单元，204、蓄电池，205、蓄电池检测模块，206、含氧量监测传感器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，如图1～3所示，包括监测平台1、设置在养殖池内的N个移动监测装置2和N个增氧泵3，N为大于等于1的整数。移动监测装置和增氧泵与监测平台通信连接。监测平台包括含氧量监测模块101、控制模块102、可视化模块103和无线通信模块104，含氧量监测模块、可视化模块和无线通信模块分别与控制模块连接。其中:含氧量监测模块将移动监测装置的监测数据与氧含量阈值范围进行对比获取对比结果；控制模块用于制定巡航监测路线，同时根据含氧量监测模块的对比结果发送增氧指令至增氧泵；可视化模块用于显示养殖池各个区域内水中氧含量数据、养殖池内各个增氧泵的位置以及各个移动监测装置在养殖池内当前所处位置和巡航监测轨迹；无线通信模块用于实现监测平台与移动监测装置和增氧泵的信息交互。
移动监测装置包括球体和圆板6，其中圆板的直径与球体的直径相同，圆板与球体相割将球体分为上球体4和下球体5，上球体和下球体与圆板通过转轴7周向转动连接，转轴的一端通过联轴器A8与转轴电机9连接。圆板的一侧设有尖顶10，圆板沿直径方向的另一侧设有驱动装置，尖顶和驱动装置位于同一直径上，圆板上开有穿线环11。其中尖顶与圆板为一体塑性结构，驱动装置包括驱动电机12、螺旋桨轴13和螺旋桨14，在本实施例中，螺旋桨的材质为橡胶。驱动电机嵌入式安装在圆板上，驱动电机主轴通过联轴器B15与螺旋桨轴的一端连接，螺旋桨轴的另一端安装有螺旋桨。驱动电机连接有电动推杆26。
上球体设有上载水腔16、上内腔17和上底板18，上载水腔左右两侧分别设有出水口19和进水口20，上内腔设有无线通信模块A201和GPS模组202，上球体的顶部安装有充电口21，充电口的上端安装有防水盖22；下球体设有下载水腔23、下内腔24和下底板25，下载水腔左右两侧分别设有出水口和进水口，下内腔设有控制单元203，蓄电池204和蓄电池检测模块205，下球体底部安装有含氧量监测传感器206；上底板和下底板上均开有圆环型通孔，圆环型通孔的位置与圆板上的穿线环位置相对应。无线通信模块A、GPS模组、蓄电池、蓄电池检测模块、驱动电机、转轴电机、电动推杆、上载水腔和下载水腔均与控制单元连接，蓄电池检测模块和充电口均与蓄电池连接。
监测平台的控制模块发送蓄电池电量检测指令和定位指令至各个移动监测装置中的控制单元，控制单元控制蓄电池检测模块检测蓄电池的剩余电量，控制模块从GPS模组中读取移动监测装置的位置信息，控制单元将蓄电池的剩余电量和移动监测装置的位置信息上传至监测平台，控制模块依据各个移动监测装置的蓄电池的剩余电量和当前所处的位置信息制定各个移动监测装置的巡航路线，并下发至相对应的移动监测装置。
移动监测装置接收到巡航路线后，依照巡航路线进行巡航。在巡航的过程中，当移动监测装置位于密集的鱼群中时，控制单元控制电动推杆回收，电动推杆带动驱动电机回收，驱动电机带动螺旋桨轴回收，螺旋桨轴端部的螺旋桨与球体外壳相碰时向螺旋桨轴所在方向收拢，从而使整个驱动装置回收至球体内。此时移动监测装置的前进动力来自鱼群的碰撞，当尖顶触碰到鱼的身体时，鱼会自动避开，驱散路线前方的鱼群，从而移动监测装置沿尖顶指示的方向移动，减弱监测装置前进的阻力，驱动电机不工作，节省了能源的消耗。且移动监测装置为球体，不会对鱼群中的鱼造成伤害。当移动监测装置不位于密集的鱼群中或需要回收时，控制单元控制电动推杆伸出，电动推杆带动整个驱动装置伸出，此时由驱动电机工作带动螺旋桨转动为移动监测装置提供前进动力。当移动监测装置需要转向时，控制单元控制转轴电机工作，带动转轴旋转，从而带动圆板转动所需的角度，进而改变整个移动监测装置的前进方向。
移动监测装置需要转向时，控制单元控制转轴电机工作，带动转轴旋转，从而带动圆板转动所需的角度，进而改变整个移动监测装置的前进方向。
移动监测装置需要上浮时，控制单元先控制上载水腔的出水口放水，若上载水腔的水放完移动监测装置还未上浮至指定位置则控制单元控制下载水腔的出水口放水，直至移动监测装置上浮至指定位置；移动监测装置需要下潜时，控制单元先控制下载水腔的进水口进水，若下载水腔中充满了水，移动监测装置还未下潜至指定位置则控制单元控制上载水腔的的进水口进水，直至移动监测装置下潜至指定位置。移动监测装置在巡航的过程中实时将当前所处位置的定位信息以及监测到的当前所处位置的氧含量信息上传至监测平台。
当移动监测装置位于密集的鱼群中时，控制单元控制电动推杆回收，电动推杆带动驱动电机回收，驱动电机带动螺旋桨轴回收，螺旋桨轴端部的螺旋桨与球体外壳相碰时向螺旋桨轴所在方向收拢，从而使整个驱动装置回收至球体内。此时移动监测装置的前进动力来自鱼群的碰撞，当尖顶触碰到鱼的身体时，鱼会自动避开，从而移动监测装置沿尖顶指示的方向移动，驱动电机不工作，节省了能源的消耗。且移动监测装置为球体，不会对鱼群中的鱼造成伤害。
氧量监测模块根据移动监测装置上传的氧含量信息判断氧含量是小于最小氧含量阈值，或者大于最小氧含量阈值小于最大氧含量阈值，或者大于最大氧含量阈值，然后将判断结构发送至控制模块，控制模块依据含氧量监测模块的判断结果以及定位信息发送增氧指令至离定位位置最近的增氧泵，增氧泵接到增氧指令后进行相应的操作。其中，增氧指令包括：当氧含量小于最小氧含量阈值，控制模块发送最高级增氧指令至增氧泵；当氧含量大于最小氧含量阈值小于最大氧含量阈值时，控制模块发送次级增氧指令至增氧泵；当氧含量大于最大氧含量阈值时，控制模块发送停止增氧指令至增氧泵。增氧泵接到增氧指令后进行相应的操作包括：当接到最高级增氧指令时，增氧泵以最大功率进行工作；当接到次级增氧指令时，增氧泵以最大功率的一半进行工作；当接到停止增氧指令时，增氧泵停止工作。

Claims (8)

1.一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，其特征在于包括监测平台、设于养殖池内的移动监测装置和增氧泵，所述移动监测装置和增氧泵分别与监测平台通信连接，所述监测平台包括含氧量监测模块、控制模块、可视化模块和无线通信模块，其中:
所述移动监测装置用于监测养殖池内的氧含量；
所述含氧量监测模块用于将所述移动监测装置的监测数据与氧含量阈值范围进行对比获取对比结果；
所述控制模块用于制定巡航监测路线，同时根据所述含氧量监测模块的对比结果发送增氧指令至增氧泵；
所述可视化模块用于显示养殖池各个区域内水中氧含量数据、养殖池内所述增氧泵的位置以及所述移动监测装置在养殖池内当前所处位置和巡航监测轨迹；
所述无线通信模块用于实现监测平台与移动监测装置和增氧泵的信息交互。
2.根据权利要求1所述的一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，其特征在于所述移动监测装置包括球体和圆板，所述球体与圆板相割，所述球体与圆板通过转向装置周向转动连接，所述圆板上设有驱动装置和尖顶，所述驱动装置和尖顶位于同一直径上，所述球体设有载水腔和内腔，所述载水腔上设有出水口和进水口，所述内腔设有控制单元、蓄电池、GPS模组和无线通信模块A，所述球体外侧设有含氧量监测传感器，所述蓄电池、无线通信模块A、含氧量监测传感器、载水腔、GPS模组、转向装置和驱动装置均与控制模块连接。
3.根据权利要求2所述的一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，其特征在于所述驱动装置包括驱动电机、螺旋桨轴和螺旋桨，所述驱动电机安装在所述圆板上，所述驱动电机的主轴通过联轴器与螺旋桨轴的一端连接，螺旋桨轴的另一端安装有螺旋桨。
4.根据权利要求2所述的一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，其特征在于所述转向装置包括转轴，所述球体与圆板通过转轴周向转动连接，转轴与转轴电机连接。
5.根据权利要求2所述的一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，其特征在于所述球体外侧设有充电口，所述充电口上设有防水盖，所述充电口与蓄电池连接。
6.根据权利要求2所述的一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，其特征在于所述内腔设有蓄电池检测模块，所述蓄电池检测模块分别与控制单元和蓄电池连接。
7.根据权利要求1所述的一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，其特征在于所述增氧指令包括：
当氧含量小于最小氧含量阈值，所述控制模块发送最高级增氧指令至增氧泵；
当氧含量大于最小氧含量阈值小于最大氧含量阈值时，所述控制模块发送次级增氧指令至增氧泵；
当氧含量大于最大氧含量阈值时，控制模块发送停止增氧指令至增氧泵。
8.根据权利要求7所述的一种电气化水产养殖场水体溶氧量监控系统，其特征在于所述最高级增氧指令为增氧泵以最大功率进行工作；所述次级增氧指令为增氧泵以最大功率的一半进行工作；所述停止增氧指令为增氧泵停止工作。
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