CN112042589A - 基于orp值的智能移动增氧装置及其增氧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于ORP值的智能移动增氧装置及其增氧方法，其中装置包括：包括浮力圈、安装平台、ORP传感器、ORP探针、距离传感器、多个支撑连杆、多个支撑杆、太阳能电池板、蓄电池、增氧机构和转向行进机构和一控制中心；安装平台通过支撑连杆固定于浮力圈内侧；太阳能电池板通过支撑杆架设固定于安装平台上方；ORP探针设置于安装平台底部，ORP传感器连接ORP探针；距离传感器固定于浮力圈；控制中心连接ORP传感器、距离传感器、增氧机构和转向行进机构。本发明的一种基于ORP值的智能移动增氧装置及其增氧方法，通过测定水体中的氧化还原电位从而判断水体增氧需求，数据测量准确，成本低，反应速度快，稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及水产养殖技术领域，尤其涉及一种基于ORP值的智能移动增氧装置及其增氧方法。
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。在进行水产养殖时，常常需要使用增氧机进行增氧。增氧机的种类比较多，现有的很多增氧机通常只能固定在一个地点进行增氧，同时只能人为地判断增氧机开关的时机，导致需要大规模增氧时只能通过增加增氧机数目方式实现增氧，而水体中各个地点的氧气含量可能存在着很大的差异，这大大不仅增加了养殖成本，还使得增氧机的使用不方便。
氧化还原电位(ORP)是判断液相体系氧化还原能力的综合参数，反映了液相体系的氧化还原倾向。研究表明，当溶液为纯水时，ORP和溶解氧(DO)的对数具有一定的线性关系，当DO增大时，ORP也会随之增大。天然水体和正常养殖活水中的ORP值一般在400mV。
新型带有水体数据检测功能的增氧机使用的基本上都是溶解氧探头，而溶解氧探头例如荧光探头相较于ORP探头贵很多。除此之外，一般使用的溶解氧电化学探头是阴极、阳极和电解质溶液组成的，因此水质含有硫化氢、氯之类的物质，通过膜扩散影响被测电流而干扰测定；电解质溶液被消耗后，需重新更换电解质；水体中的其他物质如NH3、碳酸盐等成份和藻类等物质可能堵塞、覆盖传感器薄膜，引起薄膜损坏和电极腐蚀；膜片、电极、电解液更换后均需要校正。而ORP探头的损耗度较溶氧探头低很多，且ORP探头则是测定多种氧化、还原物质进行氧化、还原反应的综合结果，在数据上更能反应水体的生物需氧状态。
因此，研究ORP在水产养殖增氧中的应用，寻找一种更准确、高效、全面的增氧方法，成为亟待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于ORP值的智能移动增氧装置及其增氧方法，通过测定水体中的氧化还原电位从而判断水体增氧需求，数据测量准确，成本低，反应速度快，稳定性好。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于ORP值的智能移动增氧装置，包括一浮力圈、一安装平台、一ORP传感器、一ORP探针、一距离传感器、多个支撑连杆、多个支撑杆、一太阳能电池板、一蓄电池、一增氧机构和一转向行进机构和一控制中心；所述安装平台通过所述支撑连杆固定于所述浮力圈内侧；所述太阳能电池板通过所述支撑杆架设固定于所述安装平台上方；所述增氧机构和所述转向行进机构安装于所述安装平台；所述蓄电池、所述ORP传感器和所述控制中心设置于所述安装平台内，所述ORP探针设置于所述安装平台底部，所述ORP传感器连接所述ORP探针；所述距离传感器固定于所述浮力圈；所述蓄电池的电力输入端连接所述太阳能电池板，所述蓄电池与所述ORP传感器、所述距离传感器、所述增氧机构、所述转向行进机构和所述控制中心电连接；所述控制中心连接所述ORP传感器、所述距离传感器、所述增氧机构和所述转向行进机构。
优选地，所述增氧机构包括一气泵、一容器罐、多个软气管、多个金属硬管和多个曝气球；所述气泵固定于所述安装平台上；所述容器罐内嵌于所述安装平台内，所述气泵的出气口与所述容器罐连通；所述容器罐的底部连接所述软气管，所述软气管自所述安装平台的底部伸出所述安装平台外；所述金属硬管包裹于所述软气管外并固定于所述安装平台的底部；所述软气管的底端连接所述曝气球；所述曝气球中空且表面形成多个均匀分布的小孔。
优选地，所述转向行进机构包括两叶轮和两电机，两所述叶轮设置于所述安装平台的两侧并分别与一所述电机传动连接；所述电机固定于所述安装平台并连接所述控制中心。
优选地，所述控制中心包括：一单片机、一FPFA模块、一DA模块、一驱动电路、一AD模块和一调理电路；所述气泵和所述电机通过所述驱动电路连接所述DA模块，所述DA模块通过所述FPFA模块连接所述单片机；所述ORP传感器和所述距离传感器通过所述调理电路连接所述AD模块，所述AD模块通过所述FPFA模块连接所述单片机。
优选地，所述单片机采用MSP430单片机。
优选地，所述安装平台形成一蓄电池腔，所述蓄电池设置于所述蓄电池腔内，所述蓄电池腔上部形成一开口，所述开口处设置有一蓄电池盖板。
优选地，所述安装平台内部形成一线路管道，所述ORP传感器通过穿设于线路管道内的线路与所述ORP探针连接。
优选地，所述浮力圈采用泡沫材料制成。
本发明一种基于本发明所述的基于ORP值的智能移动增氧装置的增氧方法，包括步骤：
S1：通过所述ORP传感器获取当前水域内的氧化还原电位的数值；
S2：判断所述氧化还原电位的数值是否低于300mV，如是进行步骤S3，否则跳至步骤S4；
S3：所述控制中心控制所述气泵的开关控制增氧一预设时间段后，返回步骤S2；
S4：通过所述距离传感器获取当前所述基于ORP值的智能移动增氧装置所处位置到所述当前水域边界的距离；
S5：判断所述距离是否小于0.5m，如是进行步骤S6，否则跳至步骤S7；
S6：所述控制中心控制两所述电机以不同转速传动两所述叶轮实现转向，返回步骤S1；
S7：所述控制中心控制两所述电机以相同转速传动两所述叶轮保持当前方向移动，返回步骤S1。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种基于ORP值的智能移动增氧装置及其增氧方法，ORP传感器通过测定水体中的氧化还原电位从而判断水体增氧需求，与传统溶解氧传感器不同的是不会受传感器周围曝气装置的干扰从而使得测得的数据不准确。同时，ORP传感器和增氧机构的工作各自独立，很好地避免了传统具有检测功能增氧机的通病。
(2)本发明提供的一种基于ORP值的智能移动增氧装置及其增氧方法，利用ORP传感器判断水体需氧状态，克服了DO传感器价格较高且不能全面反映水体中的氧化还原状态等不足之处。
(3)本发明提供的一种基于ORP值的智能移动增氧装置及其增氧方法，信号发生器采用FPGA发生，FPGA可以进行并行处理，反应速度快，频率可以达到非常高的精度，稳定性也很好，并且可以扩展进行相位调制。
(4)本发明提供的一种基于ORP值的智能移动增氧装置及其增氧方法，两个独立的叶轮通过距离传感器的反馈数据进行处理后控制，控制中心控制两个电机的转速使得两个独立叶轮获得不同的转速从而很好地达到了转向的目的。太阳能电板和蓄电池的结合使用降低了经济成本。
(5)本发明提供的一种基于ORP值的智能移动增氧装置及其增氧方法，在充气泵的作用下，空气进入容器罐中，然后再沿着软气管进入曝气球中，最后通过曝气球表面的喷气孔喷出，从而极大的增大了空气与水的接触面积，从而有助于氧气融入水中。
(6)本发明提供的一种基于ORP值的智能移动增氧装置及其增氧方法，从实际应用需求出发，技术实现容易而且实用性好，且具有一定的经济效益性，可以在实际应用中进行推广。
附图说明
图1为本发明实施例的基于ORP值的智能移动增氧装置的立体图；
图2为本发明实施例的基于ORP值的智能移动增氧装置的侧视图；
图3为本发明实施例的基于ORP值的智能移动增氧装置的俯视图；
图4为本发明实施例的软气管、金属硬管和曝气球的连接结构放大图；
图5为本发明实施例的安装平台的立体剖面图；
图6为本发明实施例的安装平台的剖面图；
图7为本发明实施例的控制中心的连接结构示意图；
图8为本发明实施例的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面根据附图1～图8，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
请参阅图1～图6，本发明实施例的一种基于ORP值的智能移动增氧装置，包括一浮力圈1、一安装平台2、一ORP传感器3、一ORP探针4、一距离传感器5、四个支撑连杆6、四个支撑杆7、一太阳能电池板8、一蓄电池9、一增氧机构10和一转向行进机构11和一控制中心12；安装平台2通过支撑连杆6固定于浮力圈1内侧；太阳能电池板8通过支撑杆7架设固定于安装平台2上方；增氧机构10和转向行进机构11安装于安装平台2；蓄电池9、ORP传感器3和控制中心12设置于安装平台2内，ORP探针4设置于安装平台2底部，ORP传感器3连接ORP探针4；距离传感器5固定于浮力圈1；蓄电池9的电力输入端连接太阳能电池板8，蓄电池9通过外接电源输入转接头与ORP传感器3、距离传感器5、增氧机构10、转向行进机构11和控制中心12电连接，为ORP传感器3、距离传感器5、增氧机构10、转向行进机构11和控制中心12提供电力；控制中心12连接ORP传感器3、距离传感器5、增氧机构10和转向行进机构11。
增氧机构10包括一气泵101、一容器罐102、多个软气管103、多个金属硬管104和多个曝气球105；气泵101固定于安装平台2上；容器罐102内嵌于安装平台2内，气泵101的出气口与容器罐102连通；容器罐102的底部连接软气管103，软气管103自安装平台2的底部伸出安装平台2外；金属硬管104包裹于软气管103外并固定于安装平台2的底部；软气管103的底端连接曝气球105；曝气球105中空且表面形成多个均匀分布的小孔。
金属硬管104包裹软气管103避免装置移动导致软气管103打结等情况。
转向行进机构11包括两叶轮111和两电机112，两叶轮111设置于安装平台2的两侧并分别与一电机112传动连接；电机112固定于安装平台2并连接控制中心12。
叶轮111各自连接一个电机112再连接控制中心12，相互独立。
安装平台2形成一蓄电池腔，蓄电池9设置于蓄电池腔内，蓄电池腔上部形成一开口，开口处设置有一蓄电池盖板13。
安装平台2内部形成一线路管道14，ORP传感器3通过穿设于线路管道14内的线路与ORP探针4连接。
浮力圈1采用泡沫材料制成。
请参阅图7，控制中心12包括：一单片机121、一FPFA模块122、一DA模块123、一驱动电路124、一AD模块125和一调理电路126；气泵101和电机112通过驱动电路124连接DA模块123，DA模块123通过FPFA模块122连接单片机121；ORP传感器3和距离传感器5通过调理电路126连接AD模块125，AD模块125通过FPFA模块122连接单片机121。
本实施例中，单片机121采用MSP430单片机。采用FPFA模块122作为主控，FPFA模块122负责信号发生、数据处理、采集存储控制及显示逻辑控制等功能。
驱动电路124用于控制气泵101的开闭以及叶轮111的转速；调理电路126用于对ORP传感器3和距离传感器5的信号进行初步处理。AD模块125用于对调理电路126的信号进行转化，DA模块123用于对FPGA模块的信号进行转化。
请参阅图1、图7和图8，本发明一种基于本发明的基于ORP值的智能移动增氧装置的增氧方法，包括步骤：
S1：通过ORP传感器3获取当前水域内的氧化还原电位的数值；
S2：判断氧化还原电位的数值是否低于300mV，如是进行步骤S3，否则跳至步骤S4；
S3：控制中心12控制气泵101的开关控制增氧一预设时间段后，返回步骤S2；
S4：通过距离传感器5获取当前基于ORP值的智能移动增氧装置所处位置到当前水域边界的距离；
S5：判断距离是否小于0.5m，如是进行步骤S6，否则跳至步骤S7；
S6：控制中心12控制两电机112以不同转速传动两叶轮111实现转向，返回步骤S1；
S7：控制中心12控制两电机112以相同转速传动两叶轮111保持当前方向移动，返回步骤S1。
本发明的增氧方法不需要定期人工启停增氧机，在使用过程中可自行移动位置以及开闭增氧装置。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于ORP值的智能移动增氧装置，其特征在于，包括一浮力圈、一安装平台、一ORP传感器、一ORP探针、一距离传感器、多个支撑连杆、多个支撑杆、一太阳能电池板、一蓄电池、一增氧机构和一转向行进机构和一控制中心；所述安装平台通过所述支撑连杆固定于所述浮力圈内侧；所述太阳能电池板通过所述支撑杆架设固定于所述安装平台上方；所述增氧机构和所述转向行进机构安装于所述安装平台；所述蓄电池、所述ORP传感器和所述控制中心设置于所述安装平台内，所述ORP探针设置于所述安装平台底部，所述ORP传感器连接所述ORP探针；所述距离传感器固定于所述浮力圈；所述蓄电池的电力输入端连接所述太阳能电池板，所述蓄电池与所述ORP传感器、所述距离传感器、所述增氧机构、所述转向行进机构和所述控制中心电连接；所述控制中心连接所述ORP传感器、所述距离传感器、所述增氧机构和所述转向行进机构。
2.根据权利要求1所述的基于ORP值的智能移动增氧装置，其特征在于，所述增氧机构包括一气泵、一容器罐、多个软气管、多个金属硬管和多个曝气球；所述气泵固定于所述安装平台上；所述容器罐内嵌于所述安装平台内，所述气泵的出气口与所述容器罐连通；所述容器罐的底部连接所述软气管，所述软气管自所述安装平台的底部伸出所述安装平台外；所述金属硬管包裹于所述软气管外并固定于所述安装平台的底部；所述软气管的底端连接所述曝气球；所述曝气球中空且表面形成多个均匀分布的小孔。
3.根据权利要求2所述的基于ORP值的智能移动增氧装置，其特征在于，所述转向行进机构包括两叶轮和两电机，两所述叶轮设置于所述安装平台的两侧并分别与一所述电机传动连接；所述电机固定于所述安装平台并连接所述控制中心。
4.根据权利要求3所述的基于ORP值的智能移动增氧装置，其特征在于，所述控制中心包括：一单片机、一FPFA模块、一DA模块、一驱动电路、一AD模块和一调理电路；所述气泵和所述电机通过所述驱动电路连接所述DA模块，所述DA模块通过所述FPFA模块连接所述单片机；所述ORP传感器和所述距离传感器通过所述调理电路连接所述AD模块，所述AD模块通过所述FPFA模块连接所述单片机。
5.根据权利要求4所述的基于ORP值的智能移动增氧装置，其特征在于，所述单片机采用MSP430单片机。
6.根据权利要求5所述的基于ORP值的智能移动增氧装置，其特征在于，所述安装平台形成一蓄电池腔，所述蓄电池设置于所述蓄电池腔内，所述蓄电池腔上部形成一开口，所述开口处设置有一蓄电池盖板。
7.根据权利要求6所述的基于ORP值的智能移动增氧装置，其特征在于，所述安装平台内部形成一线路管道，所述ORP传感器通过穿设于线路管道内的线路与所述ORP探针连接。
8.根据权利要求7所述的基于ORP值的智能移动增氧装置，其特征在于，所述浮力圈采用泡沫材料制成。
9.一种基于权利要求3～8任一项所述的基于ORP值的智能移动增氧装置的增氧方法，包括步骤：
S1：通过所述ORP传感器获取当前水域内的氧化还原电位的数值；
S2：判断所述氧化还原电位的数值是否低于300mV，如是进行步骤S3，否则跳至步骤S4；
S3：所述控制中心控制所述气泵的开关控制增氧一预设时间段后，返回步骤S2；
S4：通过所述距离传感器获取当前所述基于ORP值的智能移动增氧装置所处位置到所述当前水域边界的距离；
S5：判断所述距离是否小于0.5m，如是进行步骤S6，否则跳至步骤S7；
S6：所述控制中心控制两所述电机以不同转速传动两所述叶轮实现转向，返回步骤S1；
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2020
- 2020-09-09 CN CN202010941967.5A patent/CN112042589A/zh active Pending
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Application publication date: 20201208 |
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