CN113940301B - 一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蟹笼的投饵系统，特别是一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，包括矩阵排布的蟹笼，循环水系统以及可编程逻辑控制器；其中，循环水系统包括循环净水装置；供颗粒物饵料通过的给水管路，其包括主给水管路与分给水管路；回水管路；变频增压泵；电磁流量计；颗粒物饵料加料斗；透空式T型电磁三通球阀以及光电传感器。同时，本发明中还涉及一种蟹笼矩阵分布式液力投饵方法。本发明解决了“通过整合液力投喂系统与循环水系统，实现蟹笼矩阵分布式投饵”的技术问题，具备低成本、高集成度、高效精确、少空间占用，另外具备结构简单，低故障率等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种蟹笼的投饵系统，特别是一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，同时本发明中还涉及一种蟹笼矩阵分布式液力投饵方法。
背景技术
现有基于循环水系统的蟹笼养殖过程中，饵料投喂多数由人工完成，费时费力。如专利号为201110354588.7的中国发明专利中公开了一种三疣梭子蟹的循环立体水处理系统。
目前，也有部分采用机械装置（设备）进行自动化投喂的养殖系统。又如专利申请号202010516012.5的中国发明专利申请中公开了一种含有垂直输送机构的蟹公寓自动投饵装置。
具体的，其通过垂直输送机构、N个水平轨道、投料小车和控制系统构成蟹公寓自动投饵装置，垂直输送机构按照其传送位置从下到上被分为N层，当需要对蟹公寓的第1层养殖箱组进行投饵时，控制系统控制投料小车从垂直输送机构中离开并进入第1层养殖箱组对应的水平轨道，沿该水平轨道依次行进至该层养殖箱组中需投料的养殖箱处进行投料，当需要对蟹公寓的第2层或者第2层以上养殖箱组进行投饵时，控制系统先控制垂直输送机构将投料小车运送至对应层，然后控制投料小车从垂直输送机构中离开并进入需投料的养殖箱组对应的水平轨道，沿该水平轨道依次行进至该层养殖箱组中需投料的养殖箱处进行投料，当某一层养殖箱组中所有需投料的养殖箱都投料完成时，投料小车沿该层养殖箱组对应的水平轨道返回垂直输送机构，此时如果蟹公寓中所有需投料的养殖箱组的投料已完成，垂直输送机构将投料小车送至第1层等待，如果蟹公寓中还存在需投料的养殖箱组，垂直输送机构将投料小车送往下一个需投料的养殖箱组所在层，控制系统用于控制投料小车和垂直输送机构的协同工作，由此本发明可以实现蟹公寓的自动投饵，劳动强度较低，且投喂精度较高。
上述结构的自动化投喂装置（系统）结构复杂，制造成本高，需要独立于蟹笼循环水系统独立布置，集成度低、占用空间大、耗电量大，且因复杂结构导致其后期的使用故障率也会大概率的上升，造成较高的运维成本。
发明内容
本发明的一个发明目的是基于蟹笼矩阵的循环水养殖系统，创造性的整合投喂系统与循环水系统，实现低成本、高集成度、少空间占用，另外结构简单，低故障率的半自动化液力投饵。
本发明的另一个发明目的是基于蟹笼矩阵的循环水养殖系统，通过可编程逻辑控制器（PLC）与变频增压泵，电磁流量计，颗粒物饵料加料斗，专用透空式T型电磁三通球阀以及光电传感器的协同工作，实现矩阵分布式且独立循环水养殖蟹笼的定时定量、精准高效的投饵。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，包括：
矩阵排布的蟹笼；
循环水系统，包括循环净水装置；供颗粒物饵料通过的给水管路，其包括主给水管路与分给水管路；回水管路；变频增压泵；电磁流量计；颗粒物饵料加料斗；透空式T型电磁三通球阀以及光电传感器；
其中，所述透空式T型电磁三通球阀包括电磁控制部分、阀体和球阀芯，所述阀体设有球阀座以及与球阀座相贯通的第一通道、第二通道、第三通道，所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道的轴线经过所述球阀座的球心，且所述第一通道和所述第三通道的轴线均与所述第二通道的轴线相垂直，球阀芯活动地设置在球阀座中，其内部形成有供颗粒物饵料通过的T型通道，且在所述T型通道的背部设有自T型通道延伸至球阀芯外部的通孔，所述球阀芯配置成受控地转动，以利用T型通道使第一通道、第二通道、第三通道中的至少两个相导通；
以及，可编程逻辑控制器（PLC）；
其中，所述分给水管路的数量与蟹笼的矩阵行数相同，且逐一对应；所有分给水管路的一侧端部合并至主给水管路后与循环净水装置的出水口相对接，其另一侧端部则合并至回水管路后与循环净水装置的进水口相对接；
其中，变频增压泵串接在主给水管路上，可实现不同流量水流输送，其作用主要为在原有循环水系统流量基础上，通过流量变化，满足颗粒物饵料起动流速需求，实现液力输送，变频增压泵频率变化根据颗粒物颗粒物饵料不同，可通过手动或自动调节；
其中，电磁流量计与分给水管路逐一对应，且每个电磁流量计均设在其对应的分给水管路上，监测对应分给水管路内的实时水流量；
其中，透空式T型电磁三通球阀串接在分给水管路上，且第一通道和第三通道的轴线与串接位置的分给水管路的轴线相重合，且在水流经方向上第一通道位于第三通道的前方；每个分给水管路上的透空式T型电磁三通球阀的数量与其对应行的蟹笼数量相同，且逐一对应，每个透空式T型电磁三通球阀的第二通道与其对应蟹笼的供颗粒物饵料通过的进水管路相对接；
其中，光电传感器与蟹笼逐一对应，且每个光电传感器均设在其对应蟹笼的进水管路上，监测实时进入对应进水管路内的颗粒物饵料；所有蟹笼的出水管路均对接至回水管路上；
其中，颗粒物饵料加料斗与分给水管路逐一对应，每个颗粒物饵料加料斗均设在其对应分给水管路上，且与其对应的分给水管路相贯通，且在水流经方向上每个分给水管路上的颗粒物饵料加料斗均位于透空式T型电磁三通球阀的前方；
其中，变频增压泵，电磁流量计，透空式T型电磁三通球阀以及光电传感器均独立与可编程逻辑控制器电信号连接；可编程逻辑控制器通过电磁流量计监测对应分给水管路内的水流量实时值，并与水流量设定值比较后调节变频增压泵流量，直至水流量实时值大于等于水流量设定值，可编程逻辑控制器逐个控制对应分给水管路上的单个透空式T型电磁三通球阀或同步控制对应分给水管路上的多个透空式T型电磁三通球阀的第一通道与第二通道通过T型通道相导通，而第一通道与第三通道通过仅供循环水流经的通孔相导通；若此时处于投饵周期内，对应分给水管路内的颗粒物饵料被大部分循环水送入对应的蟹笼，仅有极小部分循环水流经通孔，以保证蟹笼矩阵循环水的持续性；可编程逻辑控制器通过光电传感器监测实时进入对应进水管路内的颗粒物饵料并计数，直至颗粒物饵料的计数值等于设定值，可编程逻辑控制器控制该进水管路对应透空式T型电磁三通球阀的第一通道与第三通道通过T型通道相导通，而第一通道与第二通道通过仅供循环水流经的通孔相导通，若此时处于投饵周期内，颗粒物饵料则无法再继续流入该进水管路，而是沿着对应分给水管路流向下一个蟹笼。
本发明中所述变频增压泵在主给水管路上的具体串接方式可采用管口与管口的螺纹密封连接，管口与管口法兰盘密封连接等机械密封连接结构。同理的，所述透空式T型电磁三通球阀在分给水管路上的串接结构亦如前所述。
本发明中所述变频增压泵，电磁流量计，透空式T型电磁三通球阀以及光电传感器与可编程逻辑控制器的具体电信号连接方式可采用RS485方式有线控制。
本发明中所述循环净水装置采用常规的现有技术即可，例如具备常规物理化学过滤及水循环功能的净水装置、设备或系统。
本发明中投饵系统的循环水管路（特别是给水管路）能够供颗粒物饵料通过，通过加设变频增压泵，实现水流提速达到输送颗粒物饵料的目的。上述管路的直径优先选择为2.5㎝及以上，例如3㎝及以上、4㎝及以上等，上述管路直径的最大值不进行限制，但为了减少空间占用率和提高集成度，提高循环效率，一般采用5㎝以下。上述管路可以通过蛤蜊、杂鱼等大颗粒物饵料。
本发明中投饵系统的电磁流量计、透空式T型电磁三通球阀、光电传感器以及与其电信号连接的可编程逻辑控制器，通过预设定可编程逻辑控制器的控制程序（即控制逻辑），实现定时和定量及投饵过程控制各方面。其中，定时是根据养殖蟹种摄食需求在循环水管路的投料口处投放颗粒物饵料（例如前述中提到的蛤蜊、杂鱼等），具体而言就是当非投喂周期，管路正常进行循环水，变频增压泵不工作（不增压），在投喂周期，人工向投料口加入颗粒物饵料，变频增压泵工作（增压），等待自动投喂程序开始。定量就是可编程逻辑控制器通过光电传感器监测实时进入对应进水管路内的颗粒物饵料并计数，并对循环水颗粒物饵料输送方向进行有序控制。通过上述投饵的定时定量控制，实现液力投饵过程的精准化及高效化。
本发明一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，其与蟹笼矩阵的循环水养殖系统高度集成，简单的通过流动循环水加压实现投喂颗粒物饵料的分布式输送，并通过预编程的可编程逻辑控制器（PLC）与本发明专用透空式T型电磁三通球阀实现不同蟹笼的单个依次投喂或多个异行同步投喂。
优选的，上述一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，其还包括：电磁截止阀，其与蟹笼逐一对应，且每个电磁截止阀均串接在其对应蟹笼的出水管路上；电磁截止阀与可编程逻辑控制器信号连接，可编程逻辑控制器切换电磁截止阀的导通与截止。
同时，本发明中还设计了一种蟹笼矩阵分布式液力投饵方法，其采用上述一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，以投喂开始为起点，投喂结束为终点，依次是到达投喂时间，确定投放颗粒物饵料种类，变频增压泵、电磁流量计、透空式T型电磁三通球阀、光电传感器以及可编程逻辑控制器通电工作，根据颗粒物饵料种类调节变频增压泵流量以设定分给水管路内的水流量，电磁流量计监测分给水管路内的实时水流量，待水流量达标后从颗粒物饵料加料斗投放颗粒物饵料，通过可编程逻辑控制器控制透空式T型电磁三通球阀切换，同行的蟹笼逐个投喂，异行的蟹笼独行或并行投喂，每个蟹笼完成投喂，光电传感器反馈信号，透空式T型电磁三通球阀复位，待所有蟹笼完成投喂，变频增压泵、电磁流量计、透空式T型电磁三通球阀、光电传感器以及可编程逻辑控制器断电停止工作。
本发明与现有技术的主要区别在于提供一套与循环水养殖高度集成的分布式液力投饵系统及方法，通过流动循环水加压实现投喂颗粒物饵料的分布式输送，通过预编程的可编程逻辑控制器与本发明专用透空式T型电磁三通球阀实现不同蟹笼的单个依次投喂或多个同步投喂，提供了一套完整的矩阵分布式且独立循环水养殖蟹笼的液力投喂半自动化方案。相比较于现有技术，本发明还具备以下的优点：
1、本发明投饵系统及投饵方法能够实现大批量独立循环水养殖蟹笼的分布式液力投饵；
2、本发明投饵系统是基于蟹笼矩阵的循环水养殖系统整合投喂系统得到，具备低成本、高集成度、少空间占用等特点，另外本发明的结构简单，低故障率；
3、本发明投饵系统通过可编程逻辑控制器（PLC）与变频增压泵，电磁流量计，颗粒物饵料加料斗，专用透空式T型电磁三通球阀以及光电传感器的协同工作，能够对矩阵蟹笼整体定时定量进行颗粒物饵料投喂，投喂精准高效。
附图说明
图1是一种投饵系统的系统示意图；
图2是一种透空式T型电磁三通球阀的结构示意图；
图3是一种透空式T型电磁三通球阀的局部结构剖视图；
图4是一种球阀芯的结构剖视图；
图5是一种投饵方法的逻辑框图；
图6是另一种投饵系统的系统示意图；
图7是第三种投饵系统的系统示意图。
图中：蟹笼1、进水管路1-1、出水管路1-2、可编程逻辑控制器2、循环净水装置3、主给水管路4、分给水管路5、回水管路6、变频增压泵7、电磁流量计8、颗粒物饵料加料斗9、透空式T型电磁三通球阀10、电磁控制部分10-1、阀体10-2、球阀芯10-3、球阀座10-4、第一通道10-5、第二通道10-6、第三通道10-7、T型通道10-8、通孔10-9、光电传感器11、电磁截止阀12。
具体实施方式
下面将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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，作为本发明的一种实施方式，本实施例中提供的一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，包括矩阵排布的蟹笼1，循环水系统以及可编程逻辑控制器2。其中，循环水系统包括循环净水装置3；供颗粒物饵料通过的给水管路，其包括主给水管路4与分给水管路5；回水管路6；变频增压泵7；电磁流量计8；颗粒物饵料加料斗9；透空式T型电磁三通球阀10以及光电传感器11。
其中，如图2-4所示，所述透空式T型电磁三通球阀10包括电磁控制部分10-1、阀体10-2和球阀芯10-3，所述阀体10-2设有球阀座10-4以及与球阀座10-4相贯通的第一通道10-5、第二通道10-6、第三通道10-7，所述第一通道10-5、所述第二通道10-6和所述第三通道10-7的轴线经过所述球阀座10-4的球心，且所述第一通道10-5和所述第三通道10-7的轴线均与所述第二通道10-6的轴线相垂直，球阀芯10-3活动地设置在球阀座10-4中，其内部形成有供颗粒物饵料通过的T型通道10-8，且在所述T型通道10-8的背部矩阵排布自T型通道10-8延伸至球阀芯10-3外部的通孔10-9，所述球阀芯10-3配置成受控地转动，以利用T型通道10-8使第一通道10-5、第二通道10-6、第三通道10-7中的至少两个相导通。
其中，所述分给水管路5的数量与蟹笼1的矩阵行数相同，且逐一对应，如图1所示，本实施例中蟹笼1的矩阵行数为两行，对应的分给水管路5的数量也为两个，每个分给水管路5均位于其对应行的蟹笼1的单侧，且两行蟹笼1位于两个分给水管路5之间；所有分给水管路5的一侧端部合并至主给水管路4后与循环净水装置3的出水口相对接，其另一侧端部则合并至回水管路6后与循环净水装置3的进水口相对接。
其中，变频增压泵7串接在主给水管路4上；
其中，电磁流量计8与分给水管路5逐一对应，且每个电磁流量计8均设在其对应的分给水管路5上，监测对应分给水管路5内的实时水流量；
其中，透空式T型电磁三通球阀10串接在分给水管路5上，且第一通道10-5和第三通道10-7的轴线与串接位置的分给水管路5的轴线相重合，且在水流经方向上第一通道10-5位于第三通道10-7的前方；每个分给水管路5上的透空式T型电磁三通球阀10的数量与其对应行的蟹笼1数量相同，且逐一对应，每个透空式T型电磁三通球阀10的第二通道10-6与其对应蟹笼1的供颗粒物饵料通过的进水管路1-1相对接；
其中，光电传感器11与蟹笼1逐一对应，且每个光电传感器11均设在其对应蟹笼1的进水管路1-1上，监测实时进入对应进水管路1-1内的颗粒物饵料；所有蟹笼1的出水管路1-2均对接至回水管路6上；
其中，颗粒物饵料加料斗9与分给水管路5逐一对应，每个颗粒物饵料加料斗9均设在其对应分给水管路5上，且与其对应的分给水管路5相贯通，且在水流经方向上每个分给水管路5上的颗粒物饵料加料斗9均位于透空式T型电磁三通球阀10的前方；
其中，变频增压泵7，电磁流量计8，透空式T型电磁三通球阀10以及光电传感器11均独立与可编程逻辑控制器2电信号连接；可编程逻辑控制器2通过电磁流量计8监测对应分给水管路5内的水流量实时值，并与水流量设定值比较后调节变频增压泵7流量，直至水流量实时值大于等于水流量设定值，可编程逻辑控制器2逐个控制对应分给水管路5上的单个透空式T型电磁三通球阀10或同步控制对应分给水管路5上的多个透空式T型电磁三通球阀10的第一通道10-5与第二通道10-6通过T型通道10-8相导通，而第一通道10-5与第三通道10-7通过仅供循环水流经的通孔10-9相导通；可编程逻辑控制器2通过光电传感器11监测实时进入对应进水管路1-1内的颗粒物饵料并计数，直至颗粒物饵料的计数值等于设定值，可编程逻辑控制器2控制该进水管路1-1对应透空式T型电磁三通球阀10的第一通道10-5与第三通道10-7通过T型通道10-8相导通，而第一通道10-5与第二通道10-6通过仅供循环水流经的通孔10-9相导通。
本实施例中还提供一种蟹笼1矩阵分布式液力投饵方法，其采用上述一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，其逻辑框图如图5所示，具体为以投喂开始为起点，投喂结束为终点，依次是到达投喂时间，确定投放颗粒物饵料种类，变频增压泵7、电磁流量计8、透空式T型电磁三通球阀10、光电传感器11以及可编程逻辑控制器2通电工作，根据颗粒物饵料种类调节变频增压泵7流量以设定分给水管路5内的水流量，电磁流量计8监测分给水管路5内的实时水流量，待水流量达标后从颗粒物饵料加料斗9投放颗粒物饵料，通过可编程逻辑控制器2控制透空式T型电磁三通球阀10切换，同行的蟹笼1逐个投喂，异行的蟹笼1独行或并行投喂，每个蟹笼1完成投喂，光电传感器11反馈信号，透空式T型电磁三通球阀10复位，待所有蟹笼1完成投喂，变频增压泵7、电磁流量计8、透空式T型电磁三通球阀10、光电传感器11以及可编程逻辑控制器2断电停止工作。
当然在蟹笼矩阵分布式液力投饵系统的实际设计中，上述蟹笼1矩阵的行数可根据实际养殖要求与养殖条件进行合理调整布局，如图6所示，例如本发明的另一种实施方案中所提供的一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，其结构中蟹笼1的矩阵行数为三行，对应的分给水管路5的数量也为三个，每个分给水管路5均位于其对应行的蟹笼1的单侧，且两行蟹笼1位于两个分给水管路5之间，另一行蟹笼1单独位于另两个分给水管路5之间。
作为本发明的第三种实施方式，本实施例中提供一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，其大体结构与前述实施例相一致，如图7所示，但是本实施例中投饵系统还包括电磁截止阀12，其与蟹笼1逐一对应，且每个电磁截止阀12均串接在其对应蟹笼1的出水管路1-2上；电磁截止阀12与可编程逻辑控制器2信号连接，可编程逻辑控制器2切换电磁截止阀12的导通与截止，当蟹笼1的进水管路1-1不再有循环水进入时，位于出水管路1-2上的电磁截止阀12关闭可对蟹笼1内的水压进行保压。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均应该落在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，其特征是包括：
矩阵排布的蟹笼；
循环水系统，包括循环净水装置；供颗粒物饵料通过的给水管路，其包括主给水管路与分给水管路；回水管路；变频增压泵；电磁流量计；颗粒物饵料加料斗；透空式T型电磁三通球阀以及光电传感器；
其中，所述透空式T型电磁三通球阀包括电磁控制部分、阀体和球阀芯，所述阀体设有球阀座以及与球阀座相贯通的第一通道、第二通道、第三通道，所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道的轴线经过所述球阀座的球心，且所述第一通道和所述第三通道的轴线均与所述第二通道的轴线相垂直，球阀芯活动地设置在球阀座中，其内部形成有供颗粒物饵料通过的T型通道，且在所述T型通道的背部设有自T型通道延伸至球阀芯外部的通孔，所述球阀芯配置成受控地转动，以利用T型通道使第一通道、第二通道、第三通道中的至少两个相导通；
以及，可编程逻辑控制器；
其中，所述分给水管路的数量与蟹笼的矩阵行数相同，且逐一对应；所有分给水管路的一侧端部合并至主给水管路后与循环净水装置的出水口相对接，其另一侧端部则合并至回水管路后与循环净水装置的进水口相对接；
其中，变频增压泵串接在主给水管路上；
其中，电磁流量计与分给水管路逐一对应，且每个电磁流量计均设在其对应的分给水管路上，监测对应分给水管路内的实时水流量；
其中，透空式T型电磁三通球阀串接在分给水管路上，且第一通道和第三通道的轴线与串接位置的分给水管路的轴线相重合，且在水流经方向上第一通道位于第三通道的前方；每个分给水管路上的透空式T型电磁三通球阀的数量与其对应行的蟹笼数量相同，且逐一对应，每个透空式T型电磁三通球阀的第二通道与其对应蟹笼的供颗粒物饵料通过的进水管路相对接；
其中，光电传感器与蟹笼逐一对应，且每个光电传感器均设在其对应蟹笼的进水管路上，监测实时进入对应进水管路内的颗粒物饵料；所有蟹笼的出水管路均对接至回水管路上；
其中，颗粒物饵料加料斗与分给水管路逐一对应，每个颗粒物饵料加料斗均设在其对应分给水管路上，且与其对应的分给水管路相贯通，且在水流经方向上每个分给水管路上的颗粒物饵料加料斗均位于透空式T型电磁三通球阀的前方；
其中，变频增压泵，电磁流量计，透空式T型电磁三通球阀以及光电传感器均独立与可编程逻辑控制器电信号连接；可编程逻辑控制器通过电磁流量计监测对应分给水管路内的水流量实时值，并与水流量设定值比较后调节变频增压泵流量，直至水流量实时值大于等于水流量设定值，可编程逻辑控制器逐个控制对应分给水管路上的单个透空式T型电磁三通球阀或同步控制对应分给水管路上的多个透空式T型电磁三通球阀的第一通道与第二通道通过T型通道相导通，而第一通道与第三通道通过仅供循环水流经的通孔相导通；可编程逻辑控制器通过光电传感器监测实时进入对应进水管路内的颗粒物饵料并计数，直至颗粒物饵料的计数值等于设定值，可编程逻辑控制器控制该进水管路对应透空式T型电磁三通球阀的第一通道与第三通道通过T型通道相导通，而第一通道与第二通道通过仅供循环水流经的通孔相导通。
2.根据权利要求1所述的一种蟹笼矩阵分布式液力投饵系统，其特征是其还包括：
电磁截止阀，其与蟹笼逐一对应，且每个电磁截止阀均串接在其对应蟹笼的出水管路上；
电磁截止阀与可编程逻辑控制器信号连接，可编程逻辑控制器切换电磁截止阀的导通与截止。
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