CN115562371A - 一种智能水族系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能水族系统，包括顶端开口的基座，基座内固定有隔板，隔板上方设置有从基座的顶端开口插入的水族箱；隔板上设置有包含半导体片的制水组件，制水组件的正下方为基座的水槽；基座内还设置有补水模块和水循环模块，补水模块用于连通基座的水槽和水族箱并将水槽内的水补充到水族箱中，水循环模块用于将水族箱内的水进行加热除菌后重新输送回水族箱中；水族箱内设置有液位传感器和温度传感器；还公开了一种智能水族系统的控制方法。本发明采用半导体片的温差效应将空气中的水分收集到水槽中，再利用抽水泵从水槽向水族箱中输送新鲜水分，从而保证水族箱系统中的水分充足，并且不需要人工补水。

Description

一种智能水族系统及控制方法
技术领域
本发明涉及水族箱技术领域，尤其是涉及一种智能水族系统及控制方法。
背景技术
水族箱是大众家庭中常见的饲养鱼类的容器，也是家庭中的装饰品。水族养殖领域的智能化设备层出不穷，但目前绝大多数的水族养殖产品只能提供一定的温度环境，需要养殖者人工定期更换和消毒水系统，十分的不便捷。
在中国专利文献上公开的“水族箱加热装置、智能终端及系统”，其公开号为CN106386653A，公开日期为2017-02-15，所述水族箱加热装置包括加热模块和控制器，所述水族箱加热装置和智能终端通信连接。所述水族箱加热装置在设定所述水族箱的水温范围后，自动加热所述水族箱的水至预设温度范围，并使水温恒定在预设的温度范围内。所述智能终端可实现大规模监控所述水族箱的状况，所述智能终端可将监测的历史信息和实时信息通过图表形式呈现给用户。所述水族箱加热装置和智能终端分别设有警报模块，用于提醒用户水温超出预设的温度阈值。该技术只能用于保证水族箱内的水温稳定，但是当水族箱内水量不足时需要人工进行加水，无法自动完成补水工作。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的水族箱系统无法自动完成补水工作，需要人工补水的问题，提供了一种智能水族系统及控制方法，采用半导体片的温差效应将空气中的水分收集到水槽中，再利用抽水泵从水槽向水族箱中输送新鲜水分，从而保证水族箱系统中的水分充足，并且不需要人工补水。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种智能水族系统，包括顶端开口的基座，所述基座内固定有隔板，所述隔板上方设置有从基座的顶端开口插入的水族箱；所述隔板上设置有包含半导体片的制水组件，所述制水组件的正下方为基座的水槽；所述基座内还设置有补水模块和水循环模块，所述补水模块用于连通基座的水槽和水族箱并将水槽内的水补充到水族箱中，所述水循环模块用于将水族箱内的水进行加热除菌后重新输送回水族箱中；所述水族箱内设置有液位传感器和温度传感器。
本发明中采用半导体温差效应产生的水经过收集后储存在水槽中，通过补水模块中的抽水泵将水槽中的水补充到水族箱中，既避免了人工进行加水的繁琐过程，同时通过收集空气中的水资源作为补水来源，节约了水资源降低了成本；此外本发明中还设置有水循环模块，可以对水族箱内的水通过加热的方式进行除菌后重新输送回水族箱中，既能保证水族箱内的水温稳定，也能对水族箱内的水进行消毒处理，避免了传统紫外线和消毒液等除菌手段对水族生态系统产生的破坏；水族箱内设置的液位传感器和温度传感器可以检测水族箱中的水温和液位。
作为优选，所述基座为长方体，其内壁上设置有若干隔板固定柱，所述隔板固定柱的顶端与隔板的底面相连接；所述基座的内壁的每个拐角处都设置有支撑块，所述支撑块与隔板顶角处的凹槽相匹配，所述支撑块的顶端与水族箱的底面相连接。
本发明中隔板固定柱用于支撑固定隔板的位置，使其与基座底部存在一定距离用于放置水槽、补水模块和水循环模块；同时支撑块与隔板顶角处的凹槽相匹配可以使得隔板装入基座的过程中不会被支撑块挡住；支撑块用于支撑固定水族箱的位置；此外支撑块的顶端高于隔板固定柱的顶端，两者的距离差大于隔板的高度，从而形成风道利于散热。
作为优选，所述半导体片固定在隔板的通孔上，所述半导体片的下侧面设置有与隔板下侧面相连接的冷凝器，所述半导体片的上侧面设置有与隔板上侧面相连接的散热器；所述隔板上侧面还设置有与散热器相连接的风机。
本发明中采用半导体的温差效应收集空气中的水分，将半导体片镶嵌在隔板的通孔上，其中半导体片的制冷面朝下，使得其工作时下表面产生的冷量被冷凝器吸收，在冷凝器表面凝结大量的冷凝水，并通过冷凝器的倒金字塔结构将冷凝水收集到水槽中；半导体片的上表面在工作时产生的热量被散热器吸收后通过风机的吹动从基座的通风口处散至空气中，提高散热效率。
作为优选，所述补水模块包括抽水泵，抽水泵的入水口通过第一水管与水槽连通，抽水泵的出水口通过第二水管与水族箱连通；所述水循环模块包括循环泵，循环泵的入水口通过第三水管与水族箱连通，循环泵的出水口与加热除菌组件的入水口连通，加热除菌组件的出水口通过第四水管与水族箱连通。
本发明中抽水泵和循环泵都固定在基座内部的底面上，第一水管一端连通抽水泵的入水口，另一端与水槽靠近基座底面的部分连通，减少抽水后水槽中底部死水的量；水循环模块中，水族箱内的水通过第三水管进入循环泵，然后通过加热除菌组件加热除菌以后从第四水管回到水族箱中，采用物理加热的方式，既能保证水族箱内得到水温稳定，还能对循环水起到消毒的作用。
作为优选，所述水族箱内的底部设置有管路层，所述管路层的上侧设置有砂石层；所述水族箱的底部设置有与第三水管连接的第一出水口、与第二水管连接的第一入水口和与第四水管连接的第二入水口。所述管路层中，环绕水族箱的内壁设置有出水管，所述出水管面向砂石层一侧开设有若干出水孔；所述管路层还设置有均匀分布的热水输送管，所述热水输送管用于联通第二入水口和出水管。
本发明中由于循环水通过加热除菌组件加热除菌后返回到水族箱中，因此刚开始返回进入水族箱内的水是高温水，所以设置有管路层，使高温水通过管路层中均匀分布的热水输送管输送到出水管中，并从出水管的大量出水孔中排除汇集到水族箱内的水中；在高温水的输送过程中通过热水输送管内的高温水与管外的低温水的热交换使得水族箱内各处的水温均匀上升，同时设置有大量的出水孔也是为了保证水温的稳定均匀；此外在管路层上设置有砂石层，既可以对水起到过滤的作用，同时在一定程度上隔离砂石层下侧的相对高温和砂石层上侧的相对低温，并且砂石层能使得热量分布更均匀。
一种智能水族系统的控制方法，包括：
设置水族箱内的水温上限、水温下限、液位上限和液位下限，并通过液位传感器和温度传感器检测水族箱内的实时水温和实时液位；
当实时水温低于水温下限时，启动水循环模块对水族箱内的水进行循环除菌加热，当实时水温达到水温上限时停止水循环模块；
当实时液位低于液位下限时，启动补水模块从水槽中抽水对水族箱进行补水，当实时液位达到液位上限时停止补水模块。
本发明中可以在基座内设置有控制模块控制智能水族系统的工作，同时可以在基座表面设置人机交互面板，便于使用者对水温上下限和液位上下限的设置；水族箱内的水族生存需要的水温有特定的温度范围，在设置时需要使水温下限大于温度范围的最小值，水温上限小于温度范围的最大值；同样的道理，水族箱内的液位也有合理的高度范围，设置时需要使液位下限大于高度范围的最小值，液位上限小于高度范围的最大值；存在一定的调节和误差空间可以使水族箱内的环境参数始终保持适合的条件。
作为优选，在水槽中设置有水位传感器，并设置水槽内的水位上限和水位下限，当水槽内的水位低于水位下限时启动制水组件，当水槽内的水位达到水位上限时停止制水组件。
本发明中对水槽内的水位也进行水位上限和水位下限的设置，使得水槽内的水位一直保持在合适的范围内，既能保证在水族箱需要补水时水槽能提供足够的水，也能避免水槽内因水量过多长时间留存水导致的死水和水质下降的问题。
本发明具有如下有益效果：采用半导体片的温差效应将空气中的水分收集到水槽中，再利用抽水泵从水槽向水族箱中输送新鲜水分，从而保证水族箱系统中的水分充足，并且不需要人工补水；对水族箱内的水通过物理加热的方式进行除菌后重新输送回水族箱中，既能保证水族箱内的水温稳定，也能对水族箱内的水进行消毒处理，避免了传统紫外线和消毒液等除菌手段对水族生态系统产生的破坏。
附图说明
图1是本发明智能水族系统的爆炸图；
图2是本发明智能水族系统的结构示意图；
图3是本发明智能水族系统中水族箱的示意图；
图中：1、水族箱；2、基座；3、隔板；4、半导体片；5、风机；6、循环泵；7、抽水泵；8、加热除菌组件；9、水位传感器；11、砂石层；12、管路层；21、支撑块；22、隔板固定柱；23、传感器固定件；24、水槽隔离板；25、通风口；31、通孔；41、冷凝器；42、散热器；61、第三水管；71、第一水管；72、第二水管；81、第四水管；121、出水管；122、出水孔；123、热水输送管。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1和图2所示，一种智能水族系统，包括顶端开口的基座2，基座2内固定有隔板3，隔板3上方设置有从基座2的顶端开口插入的水族箱1；隔板3上设置有包含半导体片4的制水组件，制水组件的正下方为基座2的水槽，水槽由水槽隔离板24和基座2的内壁合围而成；基座2内在水槽以外的部分还设置有补水模块和水循环模块，补水模块用于连通基座的水槽和水族箱1并将水槽内的水补充到水族箱中1，水循环模块用于将水族箱1内的水进行加热除菌后重新输送回水族箱1中；水族箱1内设置有液位传感器和温度传感器，在水槽中设置有传感器固定件23，用于固定和放置水位传感器9。
基座2为长方体，其内壁上设置有若干隔板固定柱22，隔板固定柱22的顶端与隔板3的底面相连接；基座2的内壁的每个拐角处都设置有支撑块21，支撑块21与隔板3顶角处的凹槽相匹配，支撑块21的顶端与水族箱1的底面相连接。水族箱也为长方体，水族箱外侧的尺寸与基座内侧的尺寸相吻合。
半导体片4固定在隔板3的通孔31上，半导体片4的下侧面设置有与隔板3下侧面相连接的冷凝器41，冷凝器41为倒金字塔形，半导体片4的上侧面设置有与隔板3上侧面相连接的散热器42；隔板3上侧面还设置有与散热器42相连接的风机5。散热器42和风机5之间通过带有贯通孔的竖直板连接，竖直板固定在隔板3上侧面，同时竖直板与隔板3的两侧都通过三角板固定连接，提升隔板3的强度；在基座2靠近散热器42一侧的相应位置设置有通风口25。
补水模块包括抽水泵7，抽水泵7的入水口通过第一水管71与水槽连通，抽水泵7的出水口通过第二水管72与水族箱1连通；水循环模块包括循环泵6，循环泵6的入水口通过第三水管61与水族箱连通，循环泵6的出水口与加热除菌组件8的入水口连通，加热除菌组件8的出水口通过第四水管81与水族箱连通。第二水管72、第三水管61、第四水管81都穿过隔板3与水族箱连通。
如图3所示，水族箱1内的底部设置有管路层12，管路层12的上侧设置有砂石层11；水族箱的底部设置有与第三水管61连接的第一出水口、与第二水管72连接的第一入水口和与第四水管81连接的第二入水口。管路层12中，环绕水族箱1的内壁设置有出水管121，出水管121面向砂石层11一侧开设有若干出水孔122；管路层12还设置有均匀分布的热水输送管123，热水输送管123用于联通第二入水口和出水管121；多根热水输送管123可以同时连接第二入水口，并在管路层分布设置后连通出水管121的不同位置。
本发明中采用半导体温差效应产生的水经过收集后储存在水槽中，通过补水模块中的抽水泵将水槽中的水补充到水族箱中，既避免了人工进行加水的繁琐过程，同时通过收集空气中的水资源作为补水来源，节约了水资源降低了成本；此外本发明中还设置有水循环模块，可以对水族箱内的水通过加热的方式进行除菌后重新输送回水族箱中，既能保证水族箱内的水温稳定，也能对水族箱内的水进行消毒处理，避免了传统紫外线和消毒液等除菌手段对水族生态系统产生的破坏；水族箱内设置的液位传感器和温度传感器可以检测水族箱中的水温和液位。
本发明中隔板固定柱用于支撑固定隔板的位置，使其与基座底部存在一定距离用于放置水槽、补水模块和水循环模块；同时支撑块与隔板顶角处的凹槽相匹配可以使得隔板装入基座的过程中不会被支撑块挡住；支撑块用于支撑固定水族箱的位置；此外支撑块的顶端高于隔板固定柱的顶端，两者的距离差大于隔板的高度，从而形成风道利于散热。
本发明中采用半导体的温差效应收集空气中的水分，将半导体片镶嵌在隔板的通孔上，其中半导体片的制冷面朝下，使得其工作时下表面产生的冷量被冷凝器吸收，在冷凝器表面凝结大量的冷凝水，并通过冷凝器的倒金字塔结构将冷凝水收集到水槽中；半导体片的上表面在工作时产生的热量被散热器吸收后通过风机的吹动从基座的通风口处散至空气中，提高散热效率。
本发明中抽水泵和循环泵都固定在基座内部的底面上，第一水管一端连通抽水泵的入水口，另一端与水槽靠近基座底面的部分连通，减少抽水后水槽中底部死水的量；水循环模块中，水族箱内的水通过第三水管进入循环泵，然后通过加热除菌组件加热除菌以后从第四水管回到水族箱中，采用物理加热的方式，既能保证水族箱内得到水温稳定，还能对循环水起到消毒的作用。
本发明中由于循环水通过加热除菌组件加热除菌后返回到水族箱中，因此刚开始返回进入水族箱内的水是高温水，所以设置有管路层，使高温水通过管路层中均匀分布的热水输送管输送到出水管中，并从出水管的大量出水孔中排除汇集到水族箱内的水中；在高温水的输送过程中通过热水输送管内的高温水与管外的低温水的热交换使得水族箱内各处的水温均匀上升，同时设置有大量的出水孔也是为了保证水温的稳定均匀；此外在管路层上设置有砂石层，既可以对水起到过滤的作用，同时在一定程度上隔离砂石层下侧的相对高温和砂石层上侧的相对低温，并且砂石层能使得热量分布更均匀。
一种智能水族系统的控制方法，包括：预先设置水族箱内的水温上限、水温下限、液位上限和液位下限，并通过液位传感器和温度传感器检测水族箱内的实时水温和实时液位。
当实时水温低于水温下限时，启动水循环模块对水族箱内的水进行循环除菌加热，水族箱内的水通过第三水管61流入循环泵6后，在进入加热除菌组件8中进行加热并除菌，然后通过第四水管81返回水族箱的管路层中，通过管路层对水族箱内的水均匀加热从而提升水温；当实时水温达到水温上限时停止水循环模块。
当实时液位低于液位下限时，启动补水模块从水槽中抽水对水族箱进行补水，水槽中的水通过第一水管71进入抽水泵7中，并通过第二水管72进入水族箱中；当实时液位达到液位上限时停止补水模块。
当实时水温低于水温下限且实时液位低于液位下限时，首先启动水循环模块对水族箱内的水进行循环除菌加热，当实时水温达到水温上限时停止水循环模块并启动补水模块对水族箱进行补水，由于水槽中的水温是低于水族箱内的水温的，因此在补水后水族箱内的水温会下降，若完成补水后的实时水温处在水温上下限范围内时即完成补水和稳定水温的操作；若补水过程中实时水温重新低于水温下限时，停止补水并启动水循环模块进行加热直到实时水温重新达到水温上限后在进行补水，如此循环直到水温和液位都满足条件。
在水槽中设置有水位传感器9，并设置水槽内的水位上限和水位下限，当水槽内的水位低于水位下限时启动制水组件，当水槽内的水位达到水位上限时停止制水组件。
本发明中可以在基座内设置有控制模块控制智能水族系统的工作，同时可以在基座表面设置人机交互面板，便于使用者对水温上下限和液位上下限的设置；水族箱内的水族生存需要的水温有特定的温度范围，在设置时需要使水温下限大于温度范围的最小值，水温上限小于温度范围的最大值；同样的道理，水族箱内的液位也有合理的高度范围，设置时需要使液位下限大于高度范围的最小值，液位上限小于高度范围的最大值；存在一定的调节和误差空间可以使水族箱内的环境参数始终保持适合的条件。
本发明中对水槽内的水位也进行水位上限和水位下限的设置，使得水槽内的水位一直保持在合适的范围内，既能保证在水族箱需要补水时水槽能提供足够的水，也能避免水槽内因水量过多长时间留存水导致的死水和水质下降的问题。
上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能水族系统，其特征在于，包括顶端开口的基座（2），所述基座（2）内固定有隔板（3），所述隔板（3）上方设置有从基座（2）的顶端开口插入的水族箱（1）；所述隔板（3）上设置有包含半导体片（4）的制水组件，所述制水组件的正下方为基座（2）的水槽；所述基座（2）内还设置有补水模块和水循环模块，所述补水模块用于连通基座的水槽和水族箱（1）并将水槽内的水补充到水族箱中（1），所述水循环模块用于将水族箱（1）内的水进行加热除菌后重新输送回水族箱（1）中；所述水族箱（1）内设置有液位传感器和温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种智能水族系统，其特征在于，所述基座（2）为长方体，其内壁上设置有若干隔板固定柱（22），所述隔板固定柱（22）的顶端与隔板（3）的底面相连接；所述基座（2）的内壁的每个拐角处都设置有支撑块（21），所述支撑块（21）与隔板（3）顶角处的凹槽相匹配，所述支撑块（21）的顶端与水族箱（1）的底面相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能水族系统，其特征在于，所述半导体片（4）固定在隔板（3）的通孔（31）上，所述半导体片（4）的下侧面设置有与隔板（3）下侧面相连接的冷凝器（41），所述半导体片（4）的上侧面设置有与隔板（3）上侧面相连接的散热器（42）；所述隔板（3）上侧面还设置有与散热器（42）相连接的风机（5）。
4.根据权利要求1所述的一种智能水族系统，其特征在于，所述补水模块包括抽水泵（7），抽水泵（7）的入水口通过第一水管（71）与水槽连通，抽水泵（7）的出水口通过第二水管（72）与水族箱（1）连通；所述水循环模块包括循环泵（6），循环泵（6）的入水口通过第三水管（61）与水族箱连通，循环泵（6）的出水口与加热除菌组件（8）的入水口连通，加热除菌组件（8）的出水口通过第四水管（81）与水族箱连通。
5.根据权利要求1或4所述的一种智能水族系统，其特征在于，所述水族箱（1）内的底部设置有管路层（12），所述管路层（12）的上侧设置有砂石层（11）；所述水族箱的底部设置有与第三水管（61）连接的第一出水口、与第二水管（72）连接的第一入水口和与第四水管（81）连接的第二入水口。
6.根据权利要求5所述的一种智能水族系统，其特征在于，所述管路层（12）中，环绕水族箱（1）的内壁设置有出水管（121），所述出水管（121）面向砂石层（11）一侧开设有若干出水孔（122）；所述管路层（12）还设置有均匀分布的热水输送管（123），所述热水输送管（123）用于联通第二入水口和出水管（121）。
7.一种智能水族系统的控制方法，适用于如权利要求1-6任一项所述的智能水族系统，其特征在于，包括：
设置水族箱内的水温上限、水温下限、液位上限和液位下限，并通过液位传感器和温度传感器检测水族箱内的实时水温和实时液位；
当实时水温低于水温下限时，启动水循环模块对水族箱内的水进行循环除菌加热，当实时水温达到水温上限时停止水循环模块；
当实时液位低于液位下限时，启动补水模块从水槽中抽水对水族箱进行补水，当实时液位达到液位上限时停止补水模块。
8.根据权利要求7所述的一种智能水族系统的控制方法，其特征在于，在水槽中设置有水位传感器（9），并设置水槽内的水位上限和水位下限，当水槽内的水位低于水位下限时启动制水组件，当水槽内的水位达到水位上限时停止制水组件。
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