TWI743903B - 養殖水域環境監測系統 - Google Patents

Abstract

一種養殖水域環境監測系統，包含一養殖單元、一供電模組、一環境檢測模組，及一監測模組。該養殖單元包括一養殖池，及一設置於該養殖池中之增氧機，該供電模組提供該增氧機所需之動力，其包括一設置於該養殖池上方之太陽能板，及一與該太陽能板電連接之蓄電池，該太陽能板將太陽光轉換為電能，再傳輸至該蓄電池中儲存，該環境檢測模組設置於該養殖池中，用以檢測該養殖池的水質，以取得一檢測數據，該監測模組與該環境檢測模組訊號連接，以接收該檢測數據，並判定水質是否異常。

Description

養殖水域環境監測系統

本發明是有關一種環境監測系統，特別是指一種養殖水域環境監測系統。

在水產養殖中，水中含氧量的多寡對於魚類生長是一個至關重要的條件。當水中含氧量低於魚類生存標準值時，魚類會停止生長、厭食甚至死亡，當含氧量升高，魚類的生長速度、攝食能力、代謝能力都將隨之上升，因此，水中含氧量的管理對於水產養殖業而言是非常重要的環節之一。

人工養殖池無法像河水或海水一樣流動，因此容易受到細微環境變化而無法掌控，需要隨時關注與監控水質狀況，致使傳統水產養殖幾乎全靠人力監看、餵食、量測，以及控制水車、水質、水循環等，且無法及時監控水質狀況以及養殖的水文數據，此外，經營者大多依賴經驗法則判斷養殖現場狀況，無法掌握環境的準確性，造成養殖品質無法管控，而提高養殖成本，甚至導致魚類大量暴斃，而損失慘重。再者，為維持魚池的水質，必需持續且穩定地對魚池進行曝氣作業，除了會增加養殖成本外，更需具有可長期穩定供給動力的設備，亦為目前需克服技術以及解決課題之一。

有鑑於傳統的水產養殖存在的諸多缺點，隨著AI智能時代的來臨，智慧養殖監測分析已是勢在必行，因此，實有必要發展一種新穎的與創新的智慧養殖監控系統來解決上述的問題。

本發明之目的，係提供一種養殖水域環境監測系統，包含一養殖單元、一供電模組、一環境檢測模組，及一監測模組。

該養殖單元包括一養殖池，及一設置於該養殖池中之增氧機，該供電模組提供該增氧機所需之動力，其包括一設置於該養殖池上方之太陽能板，及一與該太陽能板電連接之蓄電池，該太陽能板將太陽光轉換為電能，再傳輸至該蓄電池中儲存，該環境檢測模組設置於該養殖池中，用以檢測該養殖池的水質，以取得一檢測數據，該監測模組與該環境檢測模組訊號連接，以接收該檢測數據，並判定水質是否異常。

較佳地，該供電模組更包括一市電電源，及一分別與該蓄電池及該市電電源電連接之切換器，當該蓄電池所能提供之功率小於該增氧機所需的功率時，該切換器使該市電電源與該增氧機形成通路，以補足該增氧機作動所需之功率。

較佳地，該養殖水域環境監測系統更包含一與該監測模組訊號連接之換水模組，當該監測模組判定水質異常時，即控制該換水模組對該養殖池進行換水。

較佳地，該養殖水域環境監測系統更包含一與該監測模組訊號連接之增氧模組，當該監測模組判定水質異常時，即控制該增氧模組對該養殖池進行增氧。

較佳地，該養殖水域環境監測系統更包含一與該監測模組訊號連接之投料單元，該監測模組控制該投料單元投入該養殖池的飼料量，以計算出養殖的換肉率。

較佳地，該養殖水域環境監測系統更包含一與該監測模組訊號連接之溫度調節模組，當該監測模組判定水質溫度異常時，該監測模組控制該溫度調節模組對該養殖池進行溫度調節。

較佳地，該養殖水域環境監測系統更包含一與該監測模組訊號連接之監控平台，供使用者透過無線網路遠端登入該監控平台。

較佳地，該養殖水域環境監測系統更包含一與該監測模組訊號連接之警示模組，當該監測模組判定水質或該供電模組異常時，即控制該警示模組發出一警示訊號。

較佳地，該監測模組包括一用以儲存所接收之檢測數據資料與該養殖池之水質檢驗報告的資料庫。

較佳地，該環境檢測模組選自於酸度計(pH meter)、氧化還原計(ORP meter)、溶氧計(DO meter)、溫度計等其中之一或其組合。

本發明之有益功效在於，當該太陽能板所得電量超過該養殖監控系統需求的用電量，可達到零碳養殖之環保概念，並將剩餘電力轉賣，得到額外收入，該監控平台讓使用者可隨時隨地掌控該養殖池的即時狀況，供使用者隨時調整養殖環境，透過該監測模組長期監測並儲存養殖相關資料，可判別外在環境影響魚體的因素，將環境對魚體的不良影響降到最低，進而改善魚體健康，提升該養殖池的環境品質與產量，並同時降低人力資源與時間成本，達到智慧養殖之功效。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1、2，為本發明應用於養殖台灣鯛的養殖水域環境監測系統的較佳實施例，其包含一監控平台10、一養殖單元11、一供電模組12、一環境檢測模組13、一監測模組14、一換水模組15、一增氧模組16、一投料單元17、一溫度調節模組18，及一警示模組19。

該監控平台10與該監測模組14訊號連接，供使用者透過無線網路遠端登入該監控平台10，可透過電腦或手機App或平板進行即時遠端監測各項水質參數、落實自行管控數據分析、確保養殖參數條件供後續內部養殖數據使用等功效。

該養殖單元11包括一養殖池111，及一設置於該養殖池111中之增氧機112，該養殖池111可依需求設置多個，該增氧機112可以是水車、抽水馬達等，用以擾動池水產生氣泡，增加池水內的含氧量。

該供電模組12提供該增氧機112所需之動力，其包括一設置於該養殖池111上方之太陽能板121，及一與該太陽能板121電連接之蓄電池122，該太陽能板121將太陽光轉換為電能，再傳輸至該蓄電池122中儲存，以供連續陰天或連續雨季沒有陽光時使用。較佳地，透過設置於該養殖池111上方的太陽能板121設計，能為該養殖池111提供遮陽功能，降低池水溫度，提升水產養殖之存活率。再者，當該太陽能板121所得電量超過該養殖監控系統需求的用電量，可達到零碳養殖之環保概念，並將剩餘電力轉賣，得到額外收入來源。

進一步地，該供電模組12更包括一市電電源123，及一分別與該蓄電池122及該市電電源123電連接之切換器124，當該蓄電池122所能提供之功率小於該增氧機112所需的功率時，該切換器124使該市電電源123與該增氧機112形成通路，以補足該增氧機112作動所需之功率。藉由該切換器124分別與該蓄電池122或該市電電源123形成通路，可做為不同時間點或是季節的用電準備，以及避免位於偏僻地區的養殖池111因供電不穩而經常跳電所衍生的困擾。

該環境檢測模組13設置於該養殖池111中，用以檢測該養殖池111的水質，以取得一檢測數據。其中，該環境檢測模組13選自於酸度計(pH meter)、氧化還原計(ORP meter)、溶氧計(DO meter)、溫度計等其中之一或其組合。亦或是導電度、液位、濁度、鹽度、葉綠素傳感器等。

該監測模組14與該環境檢測模組13訊號連接，以接收該檢測數據，並判定水質是否異常。水質異常標準會依不同的養殖水產種類而有所不同，於此不特別舉例說明。其中，該監測模組14包括一用以儲存所接收之檢測數據資料與該養殖池之水質檢驗報告的資料庫141，供後續檢視，且該監測模組14將檢測數據、餵食狀態等資訊進行分析。

該換水模組15與該監測模組14訊號連接，當該監測模組14判定水質異常時，即控制該換水模組15對該養殖池111進行換水。過程中該監測模組14啟動排水系統及該抽水馬達將該養殖池111中的池水抽出2/3，移到過濾池中進行沉澱、過濾、使用益生菌將氨氮降低後，調整水質參數回到正常值時，再將處理過的水放入該養殖池111中，關閉該排水系 統及該抽水馬達，以達回收再使用之環保概念。此外，抽出的池水進入沉澱池後分為上層與下層，上層的池水可作為層架的水耕蔬菜之灌溉用，且灌溉後的水透過植物吸收降低水中的氨氮含量，再流向淨化池中，而下層的池水進行發酵，所取得之發酵液體儲存另一儲存槽中，供水耕蔬菜之灌溉用。

該增氧模組16與該監測模組14訊號連接，當該監測模組14判定水質異常時，例如溶氧過高，即控制該增氧模組16對該養殖池111進行增氧。增氧過程中除了可透過該增氧機112之外，當斷電時可透過盛裝有純氧的鋼氣瓶利用一管體將氧打入該養殖池111中，並利用流量閥控制流量，提升養殖存活率。

該投料單元17與該監測模組14訊號連接，該監測模組14控制該投料單元17投入該養殖池111的飼料量，除了可改變養殖方式降低人力資源與時間成本，更可計算出養殖的換肉率，並促進現代化養殖管理。實際實施時，利用一儲存飼料的儲料桶，及一與該儲料桶連接並設置於該養殖池111上之投料盒，由該監測模組14控制該儲料桶投入該投料盒的飼料重量，再由該投料盒將飼料直接投入該養殖池中，且該投料盒上有刻度供使用者檢視。

該溫度調節模組18與該監測模組14訊號連接，當該監測模組14判定水質溫度異常時，該監測模組14控制該溫度調節模組18對該養殖池111進行溫度調節。當冬天或寒流來臨時，由於該養殖池111內的水溫會下降，當該監測模組14判定水質溫度過低，會啟動一製熱器調節水池的水溫，反之，當天氣炎熱則啟動一製冷器，提升養殖存活率。

該警示模組19與該監測模組14訊號連接，當該監測模組14判定水質或該供電模組12異常時，即控制該警示模組19發出一警示訊號至管理者的手機，或警報聲響通知管理者，讓管理者能更有效率掌握監控即時狀況。

配合參閱圖3，為該監控平台10的主頁面態樣，頁面上之即時監測於此稱監測模組14，圖4右側下方選項由上至下分別為系統開關、登入、警報設定，登入供使用者輸入帳號密碼登入，警報設定可設定警報通知訊息，點選主頁面上之即時監測，可檢視所有養殖池111的水質狀況，例如正常、異常、換水、投藥等，並可查看其中一個養殖池111的魚量、魚重、飼料種類、放養天數、水質參數等監測值與輸入資訊。

圖5為點選主頁面上之趨勢查詢，瀏覽每一養殖池111在不同時間點的監測值趨勢變化，主頁面上之遠端控制，可控制該養殖單元11、該投料單元17的啟閉、投入的飼料重量。點選主頁面上之輸入資訊，可自行輸入水質、魚體相關資訊，作為趨勢查詢的趨勢圖或是統計資訊，亦可紀錄換水及投藥時間，進行時間管理。圖6為點選主頁面上之監測設定，為該環境檢測模組13的感測器，可設定感測器的新增/修改/刪除，及各項監測值的監測門檻。

點選主頁面上之參數校正，可進行每一感測器的參數校正，提升監測準確性。圖7為點選主頁面上之檢測報告文件，為該監測模組14之資料庫141，可檢視數據資料或相關檢驗報告，提升管理之便利性。主頁面上之發電總計統計該太陽能板121每日的發電量資訊、時間、預估的電力轉賣收入等資訊。

綜上所述，本發明養殖水域環境監測系統，藉由該監控平台10、該養殖單元11、該供電模組12、該環境檢測模組13、該監測模組14、該換水模組15、該增氧模組16、該投料單元17、該溫度調節模組18，及該警示模組19間相互設置，當該太陽能板121所得電量超過該養殖監控系統需求的用電量，可達到零碳養殖之環保概念，並將剩餘電力轉賣，得到額外收入，該監控平台10讓使用者可隨時隨地掌控該養殖池111的即時狀況，供使用者隨時調整養殖環境，且透過該監測模組14長期監測並儲存養殖相關資料，可判別外在環境影響魚體的因素，將環境對魚體的不良影響降到最低，進而改善魚體健康，提升該養殖池111的環境品質與產量，並同時降低人力資源與時間成本，達到智慧養殖之功效，故確實可以達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10:監控平台 11:養殖單元 111:養殖池 112:增氧機 12:供電模組 121:太陽能板 122:蓄電池 123:市電電源 124:切換器 13:環境檢測模組 14:監測模組 141:資料庫 15:換水模組 16:增氧模組 17:投料單元 18:溫度調節模組 19:警示模組

圖1是一示意圖，說明本發明養殖水域環境監測系統的較佳實施例； 圖2是一示意圖，說明該較佳實施例中一供電模組與一養殖單元之電連接態樣；及 圖3~7是一示意圖，說明一監控平台的使用態樣。

10:監控平台

12:供電模組

13:環境檢測模組

14:監測模組

141:資料庫

15:換水模組

16:增氧模組

17:投料單元

18:溫度調節模組

19:警示模組

Claims (8)

1. 一種養殖水域環境監測系統，包含：一養殖單元，包括一養殖池，及一設置於該養殖池中之增氧機；一供電模組，提供該增氧機所需之動力，其包括一設置於該養殖池上方之太陽能板，及一與該太陽能板電連接之蓄電池，該太陽能板將太陽光轉換為電能，再傳輸至該蓄電池中儲存；一環境檢測模組，設置於該養殖池中，用以檢測該養殖池的水質，以取得一檢測數據；一監測模組，與該環境檢測模組訊號連接，以接收該檢測數據，並判定水質是否異常；一監控平台，其係與該監測模組訊號連接，可供使用者透過無線網路遠端登入該監控平台，其中，該監控平台具有一主頁面，其中該主頁面顯示至少有一圖標，藉由點擊該圖標可連結至對應該圖標之相關資訊，其中該圖標包含：一輸入資料圖標，其連結至一輸入資料資訊，可自行輸入水質、魚體相關資訊與紀錄換水及投藥時間；以及一趨勢查詢圖標，其可連結至一趨勢查詢資訊，其中該趨勢查詢資訊係將該輸入資料資訊彙整、分析，做成一趨勢分析圖或是一統計資訊；以及一換水模組，與該監測模組訊號連接，當該監測模組判定水質異常時，即控制該換水模組對該養殖池進行換水，其中該換水模組包含：一沉澱池，其可用於容置由該養殖池抽出之池水，並且流入該沉澱池之池水會分為上層與下層；一淨化池，其中，該沉澱池上層的池水可作為層架的水耕蔬菜之灌溉用，且灌溉後的水透過植物吸收降低水中的氨氮含量再流向該淨化池中； 以及一儲存槽，其係用於儲存該沉澱池下層的池水發酵後所取得之發酵液體，以供水耕蔬菜之灌溉用。
2. 依據請求項1所述之養殖水域環境監測系統，其中，該供電模組更包括一市電電源，及一分別與該蓄電池及該市電電源電連接之切換器，當該蓄電池所能提供之功率小於該增氧機所需的功率時，該切換器使該市電電源與該增氧機形成通路，以補足該增氧機作動所需之功率。
3. 依據請求項1所述之養殖水域環境監測系統，更包含一與該監測模組訊號連接之增氧模組，當該監測模組判定水質異常時，即控制該增氧模組對該養殖池進行增氧。
4. 依據請求項2所述之養殖水域環境監測系統，更包含一與該監測模組訊號連接之投料單元，該監測模組控制該投料單元投入該養殖池的飼料量，以計算出養殖的換肉率。
5. 依據請求項2所述之養殖水域環境監測系統，更包含一與該監測模組訊號連接之溫度調節模組，當該監測模組判定水質溫度異常時，該監測模組控制該溫度調節模組對該養殖池進行溫度調節。
6. 依據請求項2所述之養殖水域環境監測系統，更包含一與該監測模組訊號連接之警示模組，當該監測模組判定水質或該供電模組異常時，即控制該警示模組發出一警示訊號。
7. 依據請求項2所述之養殖水域環境監測系統，其中，該監測模組包括一用以儲存所接收之檢測數據資料與該養殖池之水質檢驗報告的資料庫。
8. 依據請求項1所述之養殖水域環境監測系統，其中，該環境檢測模組選自於酸度計(pH meter)、氧化還原計(ORP meter)、溶氧計(DO meter)、溫度計等其中之一或其組合。

Images