CN114027212B - 一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，包括以下步骤：S1，启动自吸泵，将储水罐中的水送入杀菌罐中罐中进行杀菌，之后送入到恒温池中进行预热，最后打开电磁阀进入到水槽中；S2，通过在水槽内设置的液位传感器，当水槽中的液位达到设定高位时，关闭电磁阀停止加水，当水槽中液位达到设定低位时，打开电磁阀进行加水；S3，将浮游球置于输水管道中，浮游球利用水的自由流动在输水管中任意位置流动，浮游球采集水的温度、PH、浊度数据传递至上位机；S4，水槽中的水需要清理时，将水槽中的水经过过滤板过滤之后进行回收净化处理，同时启动伺服电机通过驱动机构带动移动板和滚轴对水槽的内外壁同时进行清理，并通过收集斗进行收集。

Description

一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法
技术领域
本发明属于畜牧养殖的供水设备领域，尤其涉及一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法。
背景技术
随着人们的畜牧产品质量要求的提高，传统的散户养殖已经渐渐不适合现代畜牧业的发展，传统的散户养殖由于养殖成本高，应变能力若，畜牧产品抵抗风险能力弱，已经逐渐被现代化、规模化的养殖场代替，目前国家十分重视畜牧禽养殖业的发展，并且只需加大其政策、财政扶持力度，全国的养殖场已经向规模化的养殖模式过渡，畜牧养殖正在走向正规化和规范化。
规模化的养殖场就需要规模化、自动化的养殖环境需求，由于规模化的养殖数量大，基数大，就需要通过设置自动化的供水系统进行供水，并且保证供水的卫生要求达标、温度合理化等，保证家畜的健康情况；对于目前的养殖供水系统，大多是直接采用恒压泵将自来水通过管道泵如水槽中，经过简单的杀菌处理，直接供家畜饮用，现有的养殖水槽一般为塑料或者不锈钢材质的容器，对于容器中的剩水或者食物残渣难以清理，清理过程需要占用大量的人力将剩余的水清理出去，在对水槽进行冲洗，过程繁琐，如果清理不及时，剩余食物滋生细菌，影响家畜的健康状况；并且对于清理水槽的废水一般直接弃用，造成水资源的浪费。
现有的家畜水质监测也不够完善，如果水温、水质不合理，会导致家畜的肠胃不适、腹胀、消化酶活性不高，营养吸收率过低，影响家畜的正常生长。
中国专利申请号201721599448.5公开了一种便携畜牧养殖供水槽，其结构包括脚轮、控制箱、启动按钮、脚轮连接器、支撑块、进水口、隔板、水槽、恒温机体、恒温装置，隔板为长方体结构且安装于水槽内侧，水槽与恒温机体为一体化结构，进水口为圆柱体结构且安装于恒温机体下端，水槽安装于恒温装置上端，启动按钮嵌入于控制箱内侧，脚轮安装于脚轮连接器下端，脚轮水平设有两个。上述现有技术方案，通过在水槽内部设置调温装置，虽然达到了调温功能，但是在水槽中设置电子元件，家畜在饮水过程中造成水泄露，会发生漏电或者短路现象，使用寿命较低。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，通过设置杀菌罐、恒温池减少水质的细菌，保证家畜饮用水的合理温度，提供一个良好健康的供水环境；通过在水槽内设置驱动机构，能够使水槽自动进行内外的清理，并将食物残渣收集到收集斗中，不仅大大提高清洁效率，节省人力，同时保障家畜饮水的健康条件；同时通过双层的设计，自动过滤食物残渣，有助于快速将剩余的水进行收集处理，便于后续的水质净化再利用；通过设置的水检测系统，有助于对整个供水进行全面检测，保证家畜用水的质量，同时通过设置定位模块，便于对问题水源及时定位，有助于及时发现和解决问题水源。
本发明提供如下技术方案：
一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，包括以下步骤：
S1，启动自吸泵，将储水罐中的水送入杀菌罐中罐中进行杀菌，之后送入到恒温池中进行预热，最后通过打开电磁阀进入到水槽中；
S2，通过在水槽内设置的液位传感器，当水槽中的液位达到设定高位时，关闭电磁阀停止加水，当水槽中液位达到设定低位时，打开电磁阀进行加水；
S3，将浮游球置于输水管道中，浮游球利用水的自由流动在输水管中任意位置流动，浮游球通过无线通信连接有上位机，浮游球采集水的温度、PH、浊度数据传递至上位机，通过上位机进行分析处理，上位机及时判断输水管中的水质情况，并检测输水管中“生长环”，便于及时处理；
S4，水槽中的水需要清理时，打开排水管的阀门，将水槽中的水经过过滤板过滤之后进行回收净化处理，同时启动伺服电机通过驱动机构带动移动板和滚轴对水槽的内外壁同时进行清理，并通过收集斗进行收集。
优选的，步骤S3中，所述上位机连接有液位传感器，通过液位传感器开工至水槽内的液位变化，当低于设定液位时，打开电磁阀自动加水，当高位设定液位时，关闭电磁阀停止加水；上位机还连接有温度传感器，通过检测恒温池内水的温度控制恒温加热器，当恒温池内温度低于设定温度时，进行加热，当达到设定的温度时，停止加热。
优选的，步骤S3中，由于养殖场面积较大，对于浮游球检测出的问题水质还需要进行快速定位，防止输水管内部出现“生长环”，生长环”为含有大量的金属铁、锰、铝、锌和各种细菌藻类，从而影响水质的安全，从而有效解决问题水源，快速解决供水问题，在检测出问题水源对浮游球进行定位时，从而确定不合格的问题水源，在对浮游球进行定位时，上位机通过无线通信连接声音收发转换器，声音收发转换器内设置声脉冲接收器，浮游球内部的单片机设有声脉冲发射器，通过声脉冲发射器定时发出的声波，声脉冲接收器进行接收，声脉冲接收器采用带有GPS定位的声脉冲接收器，在接收声脉冲信号的同时，向上位机传输位置信息。
优选的，所述声脉冲接收器设置在输水管的外壁，每间隔10-15m设置一个。
优选的，上位机对接收的声脉冲信号进行特征参数提取，声脉冲信号的特征参数提取方法包括，a，声脉冲接收器接收到生脉冲信号之后，上位机读取声脉冲信号的幅值、能量数据信息；b，读取声脉冲信号数据与设定的阈值进行比较，大于设定阈值，记录振铃开始时间，振铃计数加1；c，将获取的能量数据与之前存储的最大值进行比较，若大于最大值，则将其进行替换，记录最大值时间为上升时间；将记录的声脉冲信号振铃计数值、能量数据、幅值存储并输出。
优选的，步骤S4中，在伺服电机驱动移动板和滚轴清扫的过程中，伺服电机顺时针转动时，转轴带动第一锥齿轮和第三锥齿轮转动，第一锥齿轮带动第二锥齿轮转动，第三锥齿轮带动第四锥齿轮转动，从而实现第二锥齿轮带动第一丝杆转动的同时第四锥齿轮带动第二丝杆同步转动；在第一丝杆和第二丝杆转动的过程中，内螺纹管带动移动板在水槽中做正向运动，当伺服电机逆时针转动时，内螺纹管带动移动板在水槽中做反向运动，移动板通过设置的刮板和刮毛反复清理水槽底部，并将食物残渣集中推到收集斗中进行收集。
优选的，刮板在进行刮动的过程中，通过设置的连接件，当刷毛与水槽壁摩擦力大的时候，通过设置的地二导杆带动第二弹簧在第二筒体内进行移动，并通过弹簧进行缓冲，同时第二弹簧带动套管进行移动，在第二套管移动时，带动连接的第一导杆，此时第一弹簧受到向上的弹力作用，不仅使刮板得到良好的缓冲，而且能够对刮板提供向上的缓冲力带动刮板向上，从而减小刮板与水槽的摩擦力，防止刮板发生碰撞、损坏。
优选的，所述连接件在移动板的底部设置两个，两侧壁各设置两个。
一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法采用一种畜牧养殖的供水处理系统；包括储水罐；所述储水罐连接有输水管，储水罐通过输水管连接杀菌罐，所述杀菌罐通过输水管连接恒温池，所述恒温池通过输水管连接有水槽，所述储水罐与杀菌罐之间的输水管设有自吸泵，杀菌罐与恒温池的之间的输水管上设有电子流量计，恒温池与水槽之间设有电磁阀；所述水槽包括长方体结构的外壳，所述外壳内部设有内壁，所述内壁的截面呈倒梯形结构，且内壁的底部设过滤板，所述水槽的一端设有驱动机构，驱动机构驱动连接有移动板，驱动机构驱动移动板在水槽内的进行往复运动，移动板的周侧设有刮板，通过刮板对水槽内部进行清理；
所述水槽的外壳与内壁之间靠近底部的位置设有滚轴，所述滚轴的周侧设有刷毛，对外壳和内壁之间进行清理，所述滚轴的两端均连接有连杆，所述连杆连接驱动机构，驱动机构对滚轴进行驱动；所述水槽远离输水管的一端设有收集斗，对刮板和滚轴清理物进行收集，所述水槽底部设有排水口，排水口设有磁阀。
优选的，所述水槽的一端设有盒体，驱动机构设置在所述盒体内，驱动机构包括伺服电机，所述伺服电机的连接有转轴，转轴另一端与盒体通过轴承转动连接，所述转轴上对称设有第一锥齿轮和第三锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合连接有第二锥齿轮，第二锥齿轮连接第一丝杆，第一丝杆的另一端贯穿壳体且转动连接有固定块，固定块设置在水槽的上部远离盒体的一端，所述第三锥齿轮啮合连接有第四锥齿轮，第四锥齿轮连接第二丝杆，第二丝杆的另一端贯穿壳体且转动连接有固定块。
优选的，所述第一丝杆和第二丝杆上均设有内螺纹管，第一丝杆和第二丝杆的内螺纹管的外侧壁与移动板连接，刮板设置在第一丝杆和第二丝杆之间。
优选的，所述移动板的底部和侧壁上连接有多个连接件，通过连接件连接有刮板，所述刮板上设有刮毛；所述连接件包括第一筒体、第二筒体；第一筒体与第二筒体垂直连接，所述第一筒体内设有第一导杆，第一导杆贯穿第一筒体壁且与移动板连接，第一导杆另一端延伸至第二筒体的内部，且第一导杆与第二筒体壁间隙滑动连接，所述第一导杆上设有第一弹簧，弹簧一端与第一筒体壁连接，另一端与第一导杆连接。
优选的，所述第二筒体内设有套管，所述套管的外侧壁与第一导杆连接，套管内部贯穿设有第二导杆，所述第二导杆的的两端贯穿第二筒体壁且与所述刮板连接，所述第二导杆上设有第二弹簧，所述第二弹簧设在套管的两侧，第二弹簧的一端与套管连接，另一端与第二导杆连接。
优选的，所述第一丝杆和第二丝杆上方设有保护壳，所述第一丝杆和第二丝杆上的内螺纹管外侧壁均连接有连杆，所述第一丝杆和第二丝杆的下方对应开设有通槽，所述连杆贯穿设置在通槽内，连杆能够在通槽内做水平滑动；所述连杆的底部连接有滚轴，所述滚轴的周侧设有刷毛，刷毛与外壳内壁和过滤板底部紧密贴合；所述外壳的内壁设有液位传感器，监测水槽内部的水位。
优选的，所述杀菌罐的一端设有紫外线驱动器，杀菌罐内部设有石英管，所述石英管的一端与紫外线驱动器连接，杀菌罐的出水端设有电子流量计。
优选的，所述恒温池包括壳体，壳体的内壁设有保温层，壳体的顶部设有驱动电机，驱动电机的输出轴连接有搅拌叶，对恒温池内的液体进行搅拌，恒温池内部靠近上方的位置设有温度传感器，恒温池底部设有恒温加热器。
优选的，水检测系统包括浮游球，浮游球通过无线通信连接有上位机，通过将浮游球至于输水管中，随水流运动，采集水的温度、PH、浊度，通过上位机进行分析；所述浮游球内置有单片机，所述单片机连接有数据采集模块、无线通信模块、数据处理模块、定位模块，所述通信模块为无线射频通信或者LoRa模块无线通信。
优选的，所述数据采集模块包括数据采集卡、温度传感器、PH传感器、浊度传感器；所述定位模块包括声脉冲发射器、声脉冲接收器、声音收发转换器；声脉冲发射器设置在浮游球内部，声脉冲接收器设置在输水管道外壁，声脉冲接收器通过有线或者无线的方式连接声音收发转换器，声音收发转换器与上位机串口通信连接。
优选的，通过在杀菌罐中设置石英管进行紫外线杀菌，提高杀菌效率，并且不影响水管内的压力，保证正常供水。为了进一步提高杀菌效果，保证净水效果，所述紫外线灯的石英管的直径D满足10-14cm,长度L为115-155cm，所以为满足杀菌效果，则杀菌罐的容积V满足V=π（D/2）2L；为了提升杀菌效果则停留在杀菌罐内水的消毒时间t满足，t=k ·(Qr)/(wL),杀菌罐内的水流量δ满足δ=π（D/2）2L /t；上述公式中，r为紫外线辐射系数（R/10cm），Q为紫外线额定量（10000μW/cm2）；w为紫外线强度（μW/cm2），L为紫外线灯的石英管有效长度，k为安全系数。通过以上数据。根据电子流量计能够控制水流量，保证杀菌效果。为了验证杀菌质量，采用辐射强度为100μW/cm2的紫外线灯照射，设杀菌罐的容积为50L，则若流量为30L/s时，需要的杀菌时长为1.87s，若流量为35L/s时，需要的杀菌时长为1.36s，若流量为40L/s时，需要的杀菌时长为1.17s，若流量为45L/s时，需要的杀菌时长为1.99s，若流量为50L/s时，需要的杀菌时长为3.22s，由以上数据可知，采用采用辐射强度为100μW/cm2的紫外线灯照射，设杀菌罐的容积为50L时进行杀菌处理，流量δ为40L/s时杀菌效果最好。
优选的，所述温度传感器采用热敏电阻，为了增加测温的准确性，热敏电阻的阻值Rt与温度T之间满足：Rt=R0exp(β（1/T）-（1/T0）)；上述关系式中，R0为温度为T0时热敏电阻的阻值；β为热敏电阻的材料系数，T0为基准温度。
对浮游球定位的过程中，采用n个声脉冲接收器设置在输水管外侧，根据相近三声脉冲接收器获取声脉冲信号的时间差，并通过上位机进行记录时间差，将两个声脉冲接收器所在位置建立空间坐标系，设d（n）为第一声脉冲接收器与浮游球声脉冲发射器之间最短的距离，d（n-1）为第二声脉冲接收器与浮游球声脉冲发射器之间最短的距离，d（n-2）为第三声脉冲接收器与浮游球声脉冲发射器之间最短的距离；漏点的空间坐标为（x，y，z）；第一传感器空间坐标表示为（x1，y1，z1），第二传感器空间坐标表示为（x2，y2，z2），第三传感器空间坐标表示为（x3，y3，z3），则d（n）满足
d（n）2=( z1-z)2 +arccos(((y1-y)2+( x1-x)2)1/2/s)2；
d（n-1）2=( z2-z)2 +arccos (((y2-y)2+( x2-x)2)1/2/ s)2；
d（n-2）2=( z3-z)2 +arccos (((y3-y)2+( x3-x)2)1/2/ s)2；上述式中，s为输水管的直径；结合以上公式，根据两个相邻声脉冲接收器的时间差，和声脉冲的传播速度，既能得出浮游球的空间坐标位置。对浮游球进行转却的定位，便于及时发现为题水源，以及发现管道内部的生长环，及时清理或者更换，保证家畜饮水安全。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，通过设置杀菌罐、恒温池减少水质的细菌，保证家畜饮用水的合理温度，提供一个良好健康的供水环境。
（2）本发明一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，通过在水槽内设置驱动机构，能够使水槽自动进行内外的清理，并将食物残渣收集到收集斗中，不仅大大提高清洁效率，节省人力，同时保障家畜饮水的健康条件。
（3）本发明一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，同时通过双层的设计，自动过滤食物残渣，有助于快速将剩余的水进行收集处理，便于后续的水质净化再利用；通过设置的水检测系统，有助于对整个供水进行全面检测，保证家畜用水的质量。
（4）本发明一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，同时通过设置定位模块，利用声音定位结合三维时差定位，对浮游球进行转却的定位，便于及时发现为题水源，以及发现管道内部的生长环，及时清理或者更换，保证家畜饮水安全。
（5）本发明一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，通过对声源信号特征参数提取实现声源参数的提取，便于浮游球的定位的声脉冲信号分析处理，增加定位准确性。
（6）本发明一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，通过限定杀菌罐容积、流量、杀菌时间之间的关系，进一步通过控制水流量提高杀菌效果，保证净水效果；通过限定热敏电阻的阻值与温度的关系，增加测温的准确性。
（7）本发明一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，通过设置的连接件，当刷毛与水槽壁摩擦力大的时候，通过设置的地二导杆带动第二弹簧在第二筒体内进行移动，并通过弹簧进行缓冲，同时第二弹簧带动套管进行移动，在第二套管移动时，带动连接的第一导杆，此时第一弹簧受到向上的弹力作用，不仅使刮板得到良好的缓冲，而且能够对刮板提供向上的缓冲力带动刮板向上，从而减小刮板与水槽的摩擦力，有效防止刮板发生碰撞、损坏，延长使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的恒温池结构示意图。
图3是本发明的水槽结构示意图。
图4是本发明的盒体内部结构示意图。
图5是本发明的水槽截面结构示意图。
图6是本发明的移动板与刮板连接结构示意图。
图7是本发明的连接件示意图。
图8是本发明的连接件内部结构示意图。
图9是本发明的上位机系统框图。
图10是本发明的浮游球的功能框图。
图11是本发明的定位模块框图。
图12是本发明的方法流程图。
图中：1、储水罐；2、杀菌罐；3、恒温池；4、水槽；5、自吸泵；6、输水管；7、紫外线驱动器；8、石英管；9、电子流量计；10、电磁阀；11、外壳；12、内壁；13、过滤板；14、盒体；15、伺服电机；16、转轴；17、第一锥齿轮；18、第二锥齿轮；19、第一丝杆；20、第三锥齿轮；21、第四锥齿轮；22、第二丝杆；23、内螺纹管；24、移动板；25、通槽；26、收集斗；27、排水口；28、连杆；29、滚轴；30、刷毛；31、液位传感器；32、连接件；33、刮板；34、刮毛；35、固定块；321、第一筒体；322、第二筒体；323、第一导杆；324、第一弹簧；325、套管；326、第二导杆；327、第二弹簧；301、壳体；302、保温层；303、驱动电机；304、搅拌叶；305、温度传感器；306、恒温加热器。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图12，一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，包括以下步骤：
S1，启动自吸泵，将储水罐中的水送入杀菌罐中罐中进行杀菌，之后送入到恒温池中进行预热，猪加热到25-35℃，最后通过打开电磁阀进入到水槽中；
S2，通过在水槽内设置的液位传感器，当水槽中的液位达到设定高位时，关闭电磁阀停止加水，当水槽中液位达到设定低位时，打开电磁阀进行加水；
S3，将浮游球置于输水管道中，浮游球利用水的自由流动在输水管中任意位置流动，浮游球通过无线通信连接有上位机，浮游球采集水的温度、PH、浊度数据传递至上位机，通过上位机进行分析处理，上位机及时判断输水管中的水质情况，并检测输水管中“生长环”，便于及时处理；
S4，水槽中的水需要清理时，打开排水管的阀门，将水槽中的水经过过滤板过滤之后进行回收净化处理，同时启动伺服电机通过驱动机构带动移动板和滚轴对水槽的内外壁同时进行清理，并通过收集斗进行收集。
步骤S3中，所述上位机连接有液位传感器，通过液位传感器开工至水槽内的液位变化，当低于设定液位时，打开电磁阀自动加水，当高位设定液位时，关闭电磁阀停止加水；上位机还连接有温度传感器，通过检测恒温池内水的温度控制恒温加热器，当恒温池内温度低于设定温度时，进行加热，当达到设定的温度时，停止加热。
步骤S3中，由于养殖场面积较大，对于浮游球检测出的问题水质还需要进行快速定位，防止输水管内部出现“生长环”，生长环”为含有大量的金属铁、锰、铝、锌和各种细菌藻类，从而影响水质的安全，从而有效解决问题水源，快速解决供水问题，在检测出问题水源对浮游球进行定位时，从而确定不合格的问题水源，在对浮游球进行定位时，上位机通过无线通信连接声音收发转换器，声音收发转换器内设置声脉冲接收器，浮游球内部的单片机设有声脉冲发射器，通过声脉冲发射器定时发出的声波，声脉冲接收器进行接收，声脉冲接收器采用带有GPS定位的声脉冲接收器，在接收声脉冲信号的同时，向上位机传输位置信息。所述声脉冲接收器设置在输水管的外壁，每间隔10-15m设置一个。
上位机对接收的声脉冲信号进行特征参数提取，声脉冲信号的特征参数提取方法包括，a，声脉冲接收器接收到生脉冲信号之后，上位机读取声脉冲信号的幅值、能量数据信息；b，读取声脉冲信号数据与设定的阈值进行比较，大于设定阈值，记录振铃开始时间，振铃计数加1；c，将获取的能量数据与之前存储的最大值进行比较，若大于最大值，则将其进行替换，记录最大值时间为上升时间；将记录的声脉冲信号振铃计数值、能量数据、幅值存储并输出。
步骤S4中，在伺服电机驱动移动板和滚轴清扫的过程中，伺服电机顺时针转动时，转轴带动第一锥齿轮和第三锥齿轮转动，第一锥齿轮带动第二锥齿轮转动，第三锥齿轮带动第四锥齿轮转动，从而实现第二锥齿轮带动第一丝杆转动的同时第四锥齿轮带动第二丝杆同步转动；在第一丝杆和第二丝杆转动的过程中，内螺纹管带动移动板在水槽中做正向运动，当伺服电机逆时针转动时，内螺纹管带动移动板在水槽中做反向运动，移动板通过设置的刮板和刮毛反复清理水槽底部，并将食物残渣集中推到收集斗中进行收集。
刮板在进行刮动的过程中，通过设置的连接件，当刷毛与水槽壁摩擦力大的时候，通过设置的地二导杆带动第二弹簧在第二筒体内进行移动，并通过弹簧进行缓冲，同时第二弹簧带动套管进行移动，在第二套管移动时，带动连接的第一导杆，此时第一弹簧受到向上的弹力作用，不仅使刮板得到良好的缓冲，而且能够对刮板提供向上的缓冲力带动刮板向上，从而减小刮板与水槽的摩擦力，防止刮板发生碰撞、损坏。所述连接件在移动板的底部设置两个，两侧壁各设置两个。
实施例二：
如图1-3所示，一种畜牧养殖的供水及处理系统；包括储水罐1；所述储水罐1连接有输水管6，储水罐1通过输水管6连接杀菌罐2，所述杀菌罐2通过输水管6连接恒温池3，所述恒温池3通过输水管6连接有水槽4，所述储水罐1与杀菌罐2之间的输水管6设有自吸泵5，杀菌罐2与恒温池3的之间的输水管6上设有电子流量计9，恒温池3与水槽4之间设有电磁阀10；所述水槽4包括长方体结构的外壳11，所述外壳11内部设有内壁12，所述内壁12的截面呈倒梯形结构，且内壁12的底部设过滤板13，所述水槽4的一端设有驱动机构，驱动机构驱动连接有移动板24，驱动机构驱动移动板24在水槽4内的进行往复运动，移动板24的周侧设有刮板33，通过刮板33对水槽4内部进行清理；
所述水槽4的外壳11与内壁12之间靠近底部的位置设有滚轴29，所述滚轴29的周侧设有刷毛30，对外壳11和内壁12之间进行清理，所述滚轴29的两端均连接有连杆28，所述连杆28连接驱动机构，驱动机构对滚轴29进行驱动；所述水槽4远离输水管6的一端设有收集斗26，对刮板33和滚轴29清理物进行收集，所述水槽4底部设有排水口27，排水口27设有磁阀。
实施例三：
如图4-8所示，在实施例一的基础上，所述水槽4的一端设有盒体14，驱动机构设置在所述盒体14内，驱动机构包括伺服电机15，所述伺服电机15的连接有转轴16，转轴16另一端与盒体14通过轴承转动连接，所述转轴16上对称设有第一锥齿轮17和第三锥齿轮20，所述第一锥齿轮17啮合连接有第二锥齿轮18，第二锥齿轮18连接第一丝杆19，第一丝杆19的另一端贯穿壳体301且转动连接有固定块35，固定块35设置在水槽4的上部远离盒体14的一端，所述第三锥齿轮20啮合连接有第四锥齿轮21，第四锥齿轮21连接第二丝杆22，第二丝杆22的另一端贯穿壳体301且转动连接有固定块35。
所述第一丝杆19和第二丝杆22上均设有内螺纹管23，第一丝杆19和第二丝杆22的内螺纹管23的外侧壁与移动板24连接，刮板33设置在第一丝杆19和第二丝杆22之间。
所述移动板24的底部和侧壁上连接有多个连接件32，通过连接件32连接有刮板33，所述刮板33上设有刮毛34；所述连接件32包括第一筒体321、第二筒体322；第一筒体321与第二筒体322垂直连接，所述第一筒体321内设有第一导杆323，第一导杆323贯穿第一筒体321壁且与移动板24连接，第一导杆323另一端延伸至第二筒体322的内部，且第一导杆323与第二筒体322壁间隙滑动连接，所述第一导杆323上设有第一弹簧324，弹簧一端与第一筒体321壁连接，另一端与第一导杆323连接。
所述第二筒体322内设有套管325，所述套管325的外侧壁与第一导杆323连接，套管325内部贯穿设有第二导杆326，所述第二导杆326的的两端贯穿第二筒体322壁且与所述刮板33连接，所述第二导杆326上设有第二弹簧327，所述第二弹簧327设在套管325的两侧，第二弹簧327的一端与套管325连接，另一端与第二导杆326连接。
所述第一丝杆19和第二丝杆22上方设有保护壳，所述第一丝杆19和第二丝杆22上的内螺纹管23外侧壁均连接有连杆28，所述第一丝杆19和第二丝杆22的下方对应开设有通槽25，所述连杆28贯穿设置在通槽25内，连杆28能够在通槽25内做水平滑动；所述连杆28的底部连接有滚轴29，所述滚轴29的周侧设有刷毛30，刷毛30与外壳11内壁12和过滤板13底部紧密贴合；所述外壳11的内壁12设有液位传感器31，监测水槽4内部的水位。
所述杀菌罐2的一端设有紫外线驱动器7，杀菌罐2内部设有石英管8，所述石英管8的一端与紫外线驱动器7连接，杀菌罐2的出水端设有电子流量计9。
所述恒温池3包括壳体301，壳体301的内壁12设有保温层302，壳体301的顶部设有驱动电机303，驱动电机303的输出轴连接有搅拌叶204，对恒温池3内的液体进行搅拌，恒温池3内部靠近上方的位置设有温度传感器305，恒温池3底部设有恒温加热器306。
实施例四：
如图9-11所示，在实施例一的基础上，水检测系统包括浮游球，浮游球通过无线通信连接有上位机，通过将浮游球至于输水管6中，随水流运动，采集水的温度、PH、浊度，通过上位机进行分析；所述浮游球内置有单片机，所述单片机连接有数据采集模块、无线通信模块、数据处理模块、定位模块，所述通信模块为无线射频通信或者LoRa模块无线通信。
所述数据采集模块包括数据采集卡、温度传感器305、PH传感器、浊度传感器；所述定位模块包括声脉冲发射器、声脉冲接收器、声音收发转换器；声脉冲发射器设置在浮游球内部，声脉冲接收器设置在输水管6道外壁，声脉冲接收器通过有线或者无线的方式连接声音收发转换器，声音收发转换器与上位机串口通信连接。
在进行定位的过程中，为了便于后续定位的准确性，上位机对接收的声脉冲信号进行特征参数提取，声脉冲信号的特征参数提取方法包括，a，声脉冲接收器接收到生脉冲信号之后，上位机读取声脉冲信号的幅值、能量数据信息；b，读取声脉冲信号数据与设定的阈值进行比较，大于设定阈值，记录振铃开始时间，振铃计数加1；c，将获取的能量数据与之前存储的最大值进行比较，若大于最大值，则将其进行替换，记录最大值时间为上升时间；将记录的声脉冲信号振铃计数值、能量数据、幅值存储并输出；通过对声源信号特征参数提取实现声源参数的提取，便于浮游球的定位的声脉冲信号分析处理，增加定位准确性。
对浮游球定位的过程中，采用n个声脉冲接收器设置在输水管外侧，根据相近三声脉冲接收器获取声脉冲信号的时间差，并通过上位机进行记录时间差，将两个声脉冲接收器所在位置建立空间坐标系，设d（n）为第一声脉冲接收器与浮游球声脉冲发射器之间最短的距离，d（n-1）为第二声脉冲接收器与浮游球声脉冲发射器之间最短的距离，d（n-2）为第三声脉冲接收器与浮游球声脉冲发射器之间最短的距离；漏点的空间坐标为（x，y，z）；第一传感器空间坐标表示为（x1，y1，z1），第二传感器空间坐标表示为（x2，y2，z2），第三传感器空间坐标表示为（x3，y3，z3），则d（n）满足
d（n）2=( z1-z)2 +arccos(((y1-y)2+( x1-x)2)1/2/s)2；
d（n-1）2=( z2-z)2 +arccos (((y2-y)2+( x2-x)2)1/2/ s)2；
d（n-2）2=( z3-z)2 +arccos (((y3-y)2+( x3-x)2)1/2/ s)2；上述式中，s为输水管的直径；结合以上公式，根据两个相邻声脉冲接收器的时间差，和声脉冲的传播速度，既能得出浮游球的空间坐标位置。对浮游球进行转却的定位，便于及时发现为题水源，以及发现管道内部的生长环，及时清理或者更换，保证家畜饮水安全。
实施例五：
在实施例一的基础上，
通过在杀菌罐中设置石英管进行紫外线杀菌，提高杀菌效率，并且不影响水管内的压力，保证正常供水。为了进一步提高杀菌效果，保证净水效果，所述紫外线灯的石英管的直径D满足10-14cm,长度L为115-155cm，所以为满足杀菌效果，则杀菌罐的容积V满足V=π（D/2）2L；为了提升杀菌效果则停留在杀菌罐内水的消毒时间t满足，t=k ·(Qr)/(wL),杀菌罐内的水流量δ满足δ=π（D/2）2L /t；上述公式中，r为紫外线辐射系数（R/10cm），Q为紫外线额定量（10000μW/cm2）；w为紫外线强度（μW/cm2），L为紫外线灯的石英管有效长度，k为安全系数。通过以上数据。根据电子流量计能够控制水流量，保证杀菌效果。为了验证杀菌质量，采用辐射强度为100μW/cm2的紫外线灯照射，设杀菌罐的容积为50L，则若流量为30L/s时，需要的杀菌时长为1.87s，若流量为35L/s时，需要的杀菌时长为1.36s，若流量为40L/s时，需要的杀菌时长为1.17s，若流量为45L/s时，需要的杀菌时长为1.99s，若流量为50L/s时，需要的杀菌时长为3.22s，由以上数据可知，采用采用辐射强度为100μW/cm2的紫外线灯照射，设杀菌罐的容积为50L时进行杀菌处理，流量δ为40L/s时杀菌效果最好。
所述温度传感器采用热敏电阻，为了增加测温的准确性，热敏电阻的阻值Rt与温度T之间满足：Rt=R0exp(β（1/T）-（1/T0）)；上述关系式中，R0为温度为T0时热敏电阻的阻值；β为热敏电阻的材料系数，T0为基准温度。
通过上述技术方案得到的装置是一种畜牧养殖的供水及处理方法，通过设置合理的水处理方法，保证家畜饮用水的合理温度，提供一个良好健康的供水环境，有效节约水资源。通过在水槽内设置驱动机构，能够使水槽自动进行内外的清理，并将食物残渣收集到收集斗中，不仅大大提高清洁效率，节省人力，同时保障家畜饮水的健康条件。同时通过双层的设计，自动过滤食物残渣，有助于快速将剩余的水进行收集处理，便于后续的水质净化再利用；通过设置的水检测系统，有助于对整个供水进行全面检测，保证家畜用水的质量。同时通过设置定位模块，利用声音定位结合三维时差定位，对浮游球进行转却的定位，便于及时发现为题水源，以及发现管道内部的生长环，及时清理或者更换，保证家畜饮水安全。通过对声源信号特征参数提取实现声源参数的提取，便于浮游球的定位的声脉冲信号分析处理，增加定位准确性。通过限定杀菌罐容积、流量、杀菌时间之间的关系，进一步通过控制水流量提高杀菌效果，保证净水效果；通过限定热敏电阻的阻值与温度的关系，增加测温的准确性。通过设置的连接件，当刷毛与水槽壁摩擦力大的时候，通过设置的地二导杆带动第二弹簧在第二筒体内进行移动，并通过弹簧进行缓冲，同时第二弹簧带动套管进行移动，在第二套管移动时，带动连接的第一导杆，此时第一弹簧受到向上的弹力作用，不仅使刮板得到良好的缓冲，而且能够对刮板提供向上的缓冲力带动刮板向上，从而减小刮板与水槽的摩擦力，有效防止刮板发生碰撞、损坏，延长使用寿命。
本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，启动自吸泵，将储水罐中的水送入杀菌罐中进行杀菌，之后送入到恒温池中进行预热，最后通过打开电磁阀进入到水槽中；
S2，通过在水槽内设置的液位传感器，当水槽中的液位达到设定高位时，关闭电磁阀停止加水，当水槽中液位达到设定低位时，打开电磁阀进行加水；
S3，将浮游球置于输水管道中，浮游球利用水的自由流动在输水管中任意位置流动，浮游球通过无线通信连接有上位机，浮游球采集水的温度、PH、浊度数据传递至上位机，通过上位机进行分析处理，上位机及时判断输水管中的水质情况，并检测输水管中“生长环”，便于及时处理；
S4，水槽中的水需要清理时，打开排水管的阀门，将水槽中的水经过过滤板过滤之后进行回收净化处理，同时启动伺服电机通过驱动机构带动移动板和滚轴对水槽的内外壁同时进行清理，并通过收集斗进行收集；
步骤S3中，由于养殖场面积较大，对于浮游球检测出的问题水质还需要进行快速定位，防止输水管内部出现“生长环”，生长环”为含有大量的金属铁、锰、铝、锌和各种细菌藻类，从而影响水质的安全，从而有效解决问题水源，快速解决供水问题，在检测出问题水源对浮游球进行定位时，从而确定不合格的问题水源，在对浮游球进行定位时，上位机通过无线通信连接声音收发转换器，声音收发转换器内设置声脉冲接收器，浮游球内部的单片机设有声脉冲发射器，通过声脉冲发射器定时发出的声波，声脉冲接收器进行接收，声脉冲接收器采用带有GPS定位的声脉冲接收器，在接收声脉冲信号的同时，向上位机传输位置信息；
所述声脉冲接收器设置在输水管的外壁，每间隔10-15m设置一个；
上位机对接收的声脉冲信号进行特征参数提取，声脉冲信号的特征参数提取方法包括，a，声脉冲接收器接收到声脉冲信号之后，上位机读取声脉冲信号的幅值、能量数据信息；b，读取声脉冲信号数据与设定的阈值进行比较，大于设定阈值，记录振铃开始时间，振铃计数加1；c，将获取的能量数据与之前存储的最大值进行比较，若大于最大值，则将其进行替换，记录最大值时间为上升时间；将记录的声脉冲信号振铃计数值、能量数据、幅值存储并输出；
步骤S4中，在伺服电机驱动移动板和滚轴清扫的过程中，伺服电机顺时针转动时，转轴带动第一锥齿轮和第三锥齿轮转动，第一锥齿轮带动第二锥齿轮转动，第三锥齿轮带动第四锥齿轮转动，从而实现第二锥齿轮带动第一丝杆转动的同时第四锥齿轮带动第二丝杆同步转动；在第一丝杆和第二丝杆转动的过程中，内螺纹管带动移动板在水槽中做正向运动，当伺服电机逆时针转动时，内螺纹管带动移动板在水槽中做反向运动，移动板通过设置的刮板和刮毛反复清理水槽底部，并将食物残渣集中推到收集斗中进行收集。
2.根据权利要求1所述一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，其特征在于，步骤S3中，所述上位机连接有液位传感器，通过液位传感器检测水槽内的液位变化，当低于设定液位时，打开电磁阀自动加水，当高于设定液位时，关闭电磁阀停止加水；上位机还连接有温度传感器，通过检测恒温池内水的温度控制恒温加热器，当恒温池内温度低于设定温度时，进行加热，当达到设定的温度时，停止加热。
3.根据权利要求1所述一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，其特征在于，刮板在进行刮动的过程中，通过设置的连接件，当刷毛与水槽壁摩擦力大的时候，通过设置的第二导杆带动第二弹簧在第二筒体内进行移动，并通过弹簧进行缓冲，同时第二弹簧带动套管进行移动，在第二套管移动时，带动连接的第一导杆，此时第一弹簧受到向上的弹力作用，不仅使刮板得到良好的缓冲，而且能够对刮板提供向上的缓冲力带动刮板向上，从而减小刮板与水槽的摩擦力，防止刮板发生碰撞、损坏。
4.根据权利要求3所述一种用于畜牧养殖的供水及水处理方法，其特征在于，所述连接件在移动板的底部设置两个，两侧壁各设置两个。
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Applicant before: Luohe animal disease prevention and control center

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