CN114340384A - 养殖池用水质管理装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种养殖池用水质管理装置，其具备存储部、判定部和显示部，所述存储部存储由设置在养殖池的外部传感器以适当的时间间隔测定的与水质相关的测定值，所述判定部基于所述测定值的变动来计算将来的预测值，判定所述预测值超过表示水质恶化的基准值的时期，所述显示部显示超过所述基准值的时期，所述时期是需要更换池水的时期。

Description

养殖池用水质管理装置和方法
技术领域
本发明涉及养殖池用水质管理装置和方法。
背景技术
关于养殖池的水质管理，已知专利文献1所示的养殖池的水质评价方法。该水质评价方法提供了利用氧化还原电位作为评价鲤鱼养殖的水质的指标，维持鲤鱼健康的水质评价方法和水质检查表。但是，该方法仅以氧化还原电位为指标来判断当前的水质，并不是掌握将来的水质恶化倾向，事先告知池水的更换时期。另外，其是混凝土制养殖池那样的特殊例子，水质条件也不同，因此难以适用于被土包围的天然养殖池。
专利文献2所示的养殖池水质净化系统等也是已知的。该水质净化系统是监视多个养殖池，选择其中水质最差的养殖池进行净化的系统，与专利文献1同样地不是掌握将来的水质恶化倾向，事先告知池水的更换时期。
如上所述，虽然已知混凝土制养殖池的水质评价方法、养殖池水质净化系统，但并不知晓掌握养殖池的水质恶化倾向，事先告知池水的更换时期的系统。
因此，难以掌握将来的养殖池的恶化倾向，以往，对于将来的养殖池的恶化倾向的掌握，依赖于管理养殖池的专家(职业人士)的直觉和经验。另外，根据环境条件等，养殖池的水质也会急剧恶化，从而无法有效地进行池水的更换、养殖池的清扫作业。
作为涉及养殖池以外的水质管理的技术，专利文献3公开了金鱼钵的水质监视系统。该系统是一般家庭的观赏鱼用水槽的水质监视系统，能够通过警报来通知水质的恶化。另外，专利文献4公开了一种水槽用的水质监视系统，其能够在养殖鱼水槽的水质脱离正常范围的情况下发出警报。但是，专利文献3和4的水质监视系统，并没有事先告知水的更换时期。再者，在水槽和养殖池中，作为对象的鱼、规模、水质环境等完全不同，因此在这些水槽用的监视系统中，不需要事先告知水的更换时期。
如上所述，虽然已知进行养殖池的水质评价、进行水质净化的装置、以及水槽的水质监视系统，但是不存在准确掌握养殖池的环境状态，预测池的水质恶化倾向，由此事先告知需要更换池水的时期的技术或装置。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2017-116561号公报
专利文献2：日本特开2018-33418号公报
专利文献3：中国实用新型第203101372号说明书
专利文献4：日本特表2018-506108号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种涉及养殖池的水质管理，基于各水质变动值而准确掌握池的环境状态，进行池的水质恶化倾向的预测，并事先告知恶化的装置或方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明涉及的养殖池用水质管理装置，具备存储部、判定部和显示部，所述存储部存储由设置在养殖池的外部传感器以适当的时间间隔测定的与水质相关的测定值，所述判定部基于所述测定值的变动来计算将来的预测值，判定所述预测值超过表示水质恶化的基准值的时期，所述显示部显示超过所述基准值的时期，所述时期是需要更换池水的时期。
根据本发明涉及的养殖池用水质管理装置，能够基于与养殖池的水质相关的变动值而准确掌握池的环境状态，进行池的水质恶化倾向的预测，并事先告知恶化。
本发明中，外部传感器的测定可以一天一次定时进行。
通过每天定时地、例如在一天一次的给饵前或一天多次的给饵中的1次给饵前进行测定，能够不受一天24小时的变动的影响，特别是不受给饵前与给饵后的变动的影响，实现准确的测定。
本发明中，判定部可以通过统计方法计算预测值，判定需要更换池水的时期。
通过采用公知的统计方法进行分析，判定部能够基于测定值进行准确的预测。
本发明中，判定部可以预测基于测定值计算出的预测值相对于时间轴的斜率成为预定值以上或预定值以下的时间点，判定超过基准值的时期。
判定部通过预测基于测定值计算出的预测值相对于时间轴的斜率成为预定值以上或预定值以下的时间点，能够进行准确的预测。
本发明中，外部传感器可以是氨传感器，测定值可以是氨浓度。
通过使用氨传感器作为外部传感器，能够基于氨浓度来判定需要更换池水的时期。
本发明中，外部传感器可以是pH值传感器，测定值可以是氢离子浓度(pH值)。
通过使用pH值传感器作为外部传感器，能够基于氢离子浓度(pH值)来判定需要更换池水的时期。
本发明中，外部传感器可以是氧化还原电位计，测定值可以是氧化还原电位(ORP)。
通过使用氧化还原电位计作为外部传感器，能够基于氧化还原电位(ORP)来判定需要更换池水的时期。
本发明中，外部传感器可以是导电率计，测定值可以是导电率(EC)。
通过使用导电率计作为外部传感器，能够基于导电率(EC)来判定需要更换池水的时期。
本发明中，外部传感器可以是氧浓度传感器，测定值可以是氧浓度(DO)。
通过使用氧浓度传感器作为外部传感器，能够基于氧浓度(DO)来判定需要更换池水的时期。
本发明涉及的养殖池用水质管理装置，可以设为：作为外部传感器使用氨传感器、pH值传感器、氧化还原电位计、导电率计、氧浓度传感器中的2种以上，基于作为测定值而接收的氨浓度、氢离子浓度(pH值)、氧化还原电位(ORP)、导电率(EC)、氧浓度(DO)中的2种以上测定值，判定超过表示水质恶化的基准值的时期。通过使用两种以上测定值，判定部能够基于测定值进行更准确的判定。
另外，本发明涉及的养殖池用水质管理方法，包括以下步骤：将由设置在养殖池的外部传感器以适当的时间间隔测定的与水质相关的测定值存储于存储部的步骤；基于所述测定值的变动，由判定部计算将来的预测值，判定所述预测值超过显示水质恶化的基准值的时期的步骤；以及将超过所述基准值的时期显示于显示部的步骤，所述时期是需要更换池水的时期。
本发明涉及的养殖池用水质管理方法中，外部传感器是氨传感器、pH值传感器、氧化还原电位计、导电率计、氧浓度传感器中的至少一种，所述测定值是氨浓度、氰离子浓度(pH)、氧化还原电位(ORP)、导电率(EC)、氧浓度(DO)中的至少一种。
发明的效果
根据本发明，通过事先告知养殖池的恶化倾向，能够不浪费地(高效地)进行养殖池的维护保养。
根据本发明，通过日常确保适合饲养的水质，除了能够防止养殖鱼的死亡以外，还能够有效且经济地进行养殖鱼的饲养。另外，能够将此前依赖于职业人员的直觉和经验的管理方法与水质的变动进行核对，将养殖鱼的技术诀窍即“最佳的饲养方法”以数据的形式积累起来。
养殖池的清扫是将堆积在过滤槽中的残留饲料或排泄物等除去的作业。通常会进行换水，但如果进行清扫，则过滤槽的水几乎全部排出，水会大量消失。根据本发明，通过该作业，防止水质大幅恶化，因此能够减少因水的大量更换而导致的能源损失和经济损失。
附图说明
图1是表示包括本发明涉及的水质管理装置和养殖池的设备的整体结构的概略图。
图2是表示作为本发明的前提的养殖池的水质变化的主要原因及其相互关系的示意图。
图3是表示给饵后的pH值和DO(氧浓度)的变动的图表。
图4是与本发明的实施例1和2相关联地表示不同饲养方法的pH值的变动和氨浓度的变动的图表。
图5是与本发明的实施例3相关联地表示pH值的变动和ORP(氧化还原电位)的变动的图表。
图6是与本发明的实施例4相关联地表示EC(导电率)的变动倾向和水的更换时期的图表。
图7是与本发明的实施例5相关联地表示养殖鱼饲养的日常管理中氧浓度控制的图表。
具体实施方式
图1是表示包括本发明涉及的养殖池用水质管理装置和养殖池的设备的整体结构的概略图。水质管理装置1具备存储部2、判定部3和显示部4。养殖池设有氨浓度传感器11、pH值传感器12、氧化还原电位计(ORP计)13、导电率计(EC计)14和氧浓度传感器(DO计，溶解氧传感器)15作为外部传感器11～15。再者，图1中记载了5个外部传感器11～15，但如以下的实施例所述，不需要在养殖池设置所有的外部传感器，只要设置至少一种外部传感器即可。
外部传感器11～15分别通过电通信单元而与水质管理装置1连接，或者通过手动等对水质管理装置1输入测定值，由此将外部传感器11～15各自的测定结果即各种与水质相关的测定值(氨浓度、氢离子浓度(pH值)、氧化还原电位(ORP)、导电率(EC)和氧浓度(DO))存储于存储部2。判定部3基于存储部2中存储的测定值的变动，计算将来的预测值，判定所述预测值超过表示水质恶化的基准值的时期。显示部4基于判定部3的判定结果，显示超过基准值的时期，即需要更换池水的时期。
在养殖池的周边设置有各种养殖池用管理设备21～25。养殖池用管理设备21～25包括：用于测定向池供给的水的pH值的pH值传感器21；用于向池供水的供水阀22；用于使池的氧浓度增加的氧溶解机23；基于池的状态进行指示或警报的指示警报装置24；以及用于吹入空气的曝气水轮25。这些管理设备分别是例示，在各养殖池中可以附加适当的设备，也可以省略设备。这些养殖池用管理设备21～25分别可以由水质管理装置1统一管理控制，也可以基于显示部4的显示等通过手动操作。再者，以下的实施方式的说明中，作为养殖鱼以鳗鱼为例，但本发明并不限于鳗鱼。
在详细说明实施方式之前，首先，对养殖池的水质管理进行说明。
图2是表示养殖池的水质变化的主要原因、相互关系性的示意图。这是本发明人根据迄今为止的养殖鱼的饲养经验而归纳的。图2中，pH值是氢离子浓度，DO是氧溶解度(氧浓度)，Temp是水温，ORP是氧化还原电位，EC是导电率。以下，基于图2进行说明。
在养殖池中，鱼的排泄物等被微生物分解而产生氨。氨(NH3)通过过滤细菌(硝化菌)的硝化反应而被氧化，变化为毒性低的亚硝酸(NO2)，进而从亚硝酸(NO2)向毒性更低的硝酸(NO3)变化。但是，如果进行养殖鱼的长期饲养，则池中蓄积污泥，硝化反应降低。通过氨的氧化分解，pH值降低，如果产生作为生成物的硝酸，则会引起导电率的上升。该氨的氧化分解需要氧，温度越高，硝化菌的活性越高。另一方面，当由于污泥的蓄积而使还原反应变得比氧化反应更强时，会发生硝酸的还原反应，pH值变高，导电率降低。此时，养殖池的水的氧化还原电位(ORP)下降。在这样的见解下，在污泥的清扫等以池的状态恢复为目的的池的管理业务中，能够基于氧化还原电位(ORP)和pH值来掌握池的状态。但是，在氧充分存在并且也存在反应场、氨的状态下，当pH值降低(5.5以下)时，硝化菌的活性降低，因此氧化还原电位(ORP)变得极高。
图3(A)(B)是表示给饵后的pH值和DO(氧浓度、溶解氧)的变动的图表。从图中可以看出，从给饵t0开始随着时间t的推移，pH值和DO发生变动。图中的虚线的内侧是允许变动的范围A，但存在超过该范围的时期(t＞t1)。因此，一天中的水质变动也是管理养殖池的重要因素。在给饵量不适当的情况下，pH值过度下降或DO过度下降，从而对养殖鱼产生负担，生病的风险变高。因此，通过确认数日间的池的给饵后的状态变动，能够掌握最佳的给饵量的大致标准，进而能够事先通过DO下降时的氧溶解机23的输出上升、通过pH调整剂进行应对。这样，通过收集并分析关于给饵量和水质的数据，能够将以往根据职业人员的直觉和经验进行的技术数据化。
在鳗鱼的养殖中，已知有“亚硝酸饲养法”和“氨饲养法”。这些饲养方法的养殖池的设备(沉淀槽的大小、砂砾的有无)、饲养期间(40～50天或90～120天)以及给饵方法(一天的给饵次数)等不同，并且水质特征(亚硝酸浓度或氨浓度的允许范围)也不同。因此，这些已知的饲养方法各自由各种外部传感器得到的测定值的变动倾向不同。另外，通过各种饲养方法预测的变动倾向和表示水质恶化的基准值等也不同。
图4是基于实际的饲养结果，表示pH值的变动和氨浓度的变动的图表，(A)是采用亚硝酸饲养法的图表，(B)是采用氨饲养法的图表。图表中的原点t0是饲养的开始时间点，时期txx是由于水质恶化的状态而换水的时期。在结束池的清扫后，从t1开始饲养(t0＜t1＜tx，未图示t1)。该图中，例如通过将传感器的测定设为给饵前一天一次等，排除一天中的变动。再者，传感器的测定除了设为一天一次以外，还可以定时测定多次并采用平均值等，采用适当的测定方法。
如上所述，在亚硝酸饲养法和氨饲养法中，水质管理的方法不同。例如，在亚硝酸饲养法中，如后所述通过投入碳酸钙来进行pH值的调整(参照图4(A)的C点)，而在氨饲养法中不进行pH值的调整。但是，从图4的曲线图(A)(B)可以看出，在两种饲养方法中都会随着时间的经过而使pH值上升，在水的更换时期txx，氨浓度达到表示水质恶化的基准值XX，从达到时期txx之前开始减少给饵量。这样，无论是哪种饲养方法，都能够基于例如与积累的过去的数据的比较等，根据pH值的变动倾向或氨浓度的变动倾向来预测将来的水质，预测池水的更换时期。有关基于pH值或氨浓度的变动倾向的实施例，在以下的实施例1和实施例2中说明。
关于将来的水质变动的预测，可以采用包括统计方法的公知分析手段，例如使用表格计算软件的函数功能基于图表的近似曲线或回归直线进行预测等。另外，可以将过去的饲养结果作为数据积累，参照数据进行判定，而且，也可以设定作为用于根据数据判定水质恶化倾向的基准的基准值。另外，关于水质变动的预测，除了对预测值达到基准值的时期进行预测以外，也可以对预测值的变动倾向相对于时间轴的斜率、即预测值的单位时间的变动率成为预定值以上或预定值以下的时期进行预测，判定为需要更换池水的时期。
实施例
(实施例1)
实施例1以一定时间(以日为单位)监视氨浓度的变化，根据其浓度到目前为止的推移来预测成为预定的数值，事先告知水的更换(池的极限寿命)。例如，通过使用分析单元，能够基于事先进行告知的时期tx的氨浓度的上升率，预测氨浓度到达表示水质恶化的基准值XX的时期txx。
具体而言，从图4的氨浓度的变动可知，从饲养期间开始，氨浓度以低数值推移，该期间无法预测水的更换时期。但是，如果氨浓度开始上升，则能够根据其上升倾向，在时期tx预测氨浓度达到表示水质恶化的基准值XX的时期txx。由于在氨浓度的上升开始的阶段无法进行很准确的预测，因此事先进行告知的时期tx例如也可以设为氨浓度超过XX/3(基准值XX的三分之一)的时期以后。从时期tx到时期txx之间的氨的上升是由于氧化反应的降低(pH值为5.5以下，温度降低，氧不足，碳酸根离子不足)以及还原反应的增加(污泥蓄积、厌氧性状态)。水质管理装置1事先告知氨浓度上升而超过基准值XX的时期txx，因此操作者能够判断需要改善氧化反应的降低和还原反应的增加。由于随着事先进行告知的时期tx越接近时期txx，预告越准确，因此操作者除了改善池的环境的作业以外，能够在到达时期txx之前开始换水。再者，由于氨浓度也会由于给饵量的增加而上升，因此需要根据给饵量进行校正，必须判断当前时刻的氨浓度是否相当于基准值。水质管理装置1也可以通过存储与给饵量相关的数据，从而根据给饵量进行校正。
(实施例2)
实施例2以日为单位监视pH值的变化，预测其数值成为预定值，事先告知换水时期txx。与实施例1中的氨浓度表示水质恶化的基准值XX同样地，能够预测pH值达到基准值的时期txx并事先告知。在养殖池的水质恶化之前的饲养期间，当pH值的预测值有降低倾向时，水质管理装置1能够显示添加pH调整剂(碳酸钙、小苏打等)的指示，当有增加倾向时显示进行水的更换、堆积物的除去的指示。如上所述，在亚硝酸饲养法中，在图4(A)的pH值的变动的C点，将碳酸钙投入池中进行pH值的调整。这样，通过pH值调整，pH值发生变动，在有峰和谷的时期无法预测水的更换时期。因此，水质管理装置1可以设定为在有峰和谷的时期不进行水质恶化时期的预测。
(实施例3)
实施例3以一定时间(以日为单位)监视ORP的变化，当持续监测到数值的减少时，告知池的氧化能力降低，也就是接近水的更换(池的极限寿命)时期。在ORP超过300mV的情况下，pH值变为5.5以下，处于难以发生氧化反应的状态的可能性高，因此添加pH调整剂。
与实施例3相关联地，图5是表示pH值的变动和ORP(氧化还原电位)的变动的图表。由图5可知，ORP在正和负之间反复变动，但此后，在ORP为负的状态下持续养殖的期间T之后，观察到pH值上升的倾向。该状态表示养殖池的寿命将尽(接近极限寿命)，因此通过监视ORP，检测ORP的负状态持续的期间T，能够预测池水的更换时期。再者，基于积累的过去的数据，仅根据ORP的测定值就能够预测池水的更换时期，但如上所述，也可以组合其他测定值来进行更准确的预测。
(实施例4)
实施例4以一定时间监视EC(导电率)的变化，当其数值有减少倾向时，根据减少变化量预测成为预定的数值，事先告知水的更换(池的极限寿命)。与实施例4相关联地，图6是表示EC(导电率)的变动倾向和水的更换时期的图表。如图6所示，已知在一般的氨饲养法的情况下，如果硝酸浓度下降，则此后氨浓度上升，池的状态变差。这样，由于硝酸浓度与EC存在相关关系，因此替代检测氨浓度达到XX的时期txx，通过监视EC的变化，预测EC的减少率、即EC的变化相对于经过时间的斜率(负斜率)成为预定值以下(绝对值成为预定值以上)的时期txx，能够事先告知水的更换时期。另外，水质管理装置1除了基于积累的过去的数据进行分析以外，还可以通过增加给饵量等其他因素，进行更准确的预测。
在进行实施例5的说明之前，基于养殖鳗鱼的情况，对养殖鱼饲养的日常管理进行说明。作为养殖鱼饲养的日常管理，例如可举出以下事项。
·在即使驱动氧溶解机23也无法使氧浓度成为预定值的情况下，驱动曝气水轮25。
·在pH值急剧降低时，操作供水阀22供水。
·在pH值急剧降低时，指示碳酸钙的投入。
·如果pH值低于5.5则氨的分解能力降低，因此管理pH值为5.5以上。
如上所述，在饲养的日常管理中，氧浓度是重要的指标。
图7是表示养殖鱼饲养的日常管理中的氧浓度控制的图表。
首先，作为日常管理，在氧浓度(DO)急剧降低时，进食活跃的情况较多，该情况下需要增加氧气供给量。氧浓度的急剧降低可能会导致大量养殖鱼死亡，因此需要防止氧浓度的降低。如图7所示，在氧急剧降低时，以ΔT时间驱动氧溶解机23，进行使氧浓度上升的控制。在即使驱动氧溶解机23也无法使氧浓度成为预定值的情况下，驱动曝气水轮25。
(实施例5)
实施例5以一定时间监视氧浓度(DO)的变化，在DO的减少率与预定值相比降低时，例如成为Δ1ppm/hr以上的情况下进行告知。水质管理装置1可以设定为不仅在DO与预定值相比降低时进行告知，而且在接近预定值时、处于DO降低了30分钟以上的状态的情况下也进行告知。
在上述中以鳗鱼为例对实施例1～5进行了说明。如各实施例中说明的那样，仅根据一个外部传感器的测定值就能够判定需要更换池水的时期，但也可以根据两个以上传感器的测定值进行更准确的判定。另外，也可以加入给饵量等与饲养有关的数据进行判定。
再者，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，包括在不脱离本发明主旨的范围内对上述实施方式添加各种变更的实施方式。即、实施方式中列举的具体构成只是一个例子，可以适当变更。
产业可利用性
本发明涉及的养殖池的水质管理装置，并不限定于鳗鱼，也可以适用于虹鳟鱼、鲤鱼等各种养殖鱼以及虾、贝之类的鱼贝类等。
附图标记说明
1 水质管理装置
2 存储部
3 判定部
4 显示部
11～15 外部传感器
21～25 养殖池用管理设备。

Claims (12)

1.一种养殖池用水质管理装置，具备存储部、判定部和显示部，
所述存储部存储由设置在养殖池的外部传感器以适当的时间间隔测定的与水质相关的测定值，
所述判定部基于所述测定值的变动来计算将来的预测值，判定所述预测值超过表示水质恶化的基准值的时期，
所述显示部显示超过所述基准值的时期，
所述时期是需要更换池水的时期。
2.根据权利要求1所述的养殖池用水质管理装置，
所述外部传感器的测定一天一次定时进行。
3.根据权利要求1或2所述的养殖池用水质管理装置，
所述判定部通过统计方法计算所述预测值，判定所述时期。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的养殖池用水质管理装置，
所述判定部预测基于所述测定值计算出的所述预测值相对于时间轴的斜率成为预定值以上或预定值以下的时间点，判定超过所述基准值的时期。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的养殖池用水质管理装置，
所述外部传感器是氨传感器，所述测定值是氨浓度。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的养殖池用水质管理装置，
所述外部传感器是pH值传感器，所述测定值是氢离子浓度即pH值。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的养殖池用水质管理装置，
所述外部传感器是氧化还原电位计，所述测定值是氧化还原电位即ORP。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的养殖池用水质管理装置，
所述外部传感器是导电率计，所述测定值是导电率即EC。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的养殖池用水质管理装置，
所述外部传感器是氧浓度传感器，所述测定值是氧浓度即DO。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的养殖池用水质管理装置，
作为所述外部传感器使用氨传感器、pH值传感器、氧化还原电位计、导电率计、氧浓度传感器中的2种以上，基于作为所述测定值而接收的氨浓度、氢离子浓度即pH值、氧化还原电位即ORP、导电率即EC、氧浓度即DO中的2种以上测定值，判定超过表示水质恶化的基准值的时期。
11.一种养殖池用水质管理方法，包括以下步骤：
将由设置在养殖池的外部传感器以适当的时间间隔测定的与水质相关的测定值存储于存储部的步骤；
基于所述测定值的变动，由判定部计算将来的预测值，判定所述预测值超过表示水质恶化的基准值的时期的步骤；以及
将超过所述基准值的时期显示于显示部的步骤，
所述时期是需要更换池水的时期。
12.根据权利要求11所述的养殖池用水质管理方法，
外部传感器是氨传感器、pH值传感器、氧化还原电位计、导电率计、氧浓度传感器中的至少一种，所述测定值是氨浓度、氢离子浓度即pH值、氧化还原电位即ORP、导电率即EC、氧浓度即DO中的至少一种。
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