一种循环水养殖气体传质动态平衡控制系统

1.本发明属于循环水养殖动态平衡技术领域，具体是一种循环水养殖气体传质动态平衡控制系统。


背景技术：

2.循环水养殖系统是一种新型养殖模式，通过一系列水处理单元将养殖池中产生的废水处理后再次循环回用。循环水养殖系统的主要原理是去除养殖水体中残饵粪便、氨氮(tan)、亚硝酸盐氮(no2
‑‑
n)等有害污染物,净化养殖环境为目的，利用物理过滤、生物过滤、去除co2、消毒、增氧、调温等处理将净化后的水体重新输入养殖池。
3.其中氨氮(tan)和亚硝酸盐氮(no2
‑‑
n)作为耗氧污染物在水中分解会消耗水中的大量氧气，而水中的溶解氧量对水产品的生长至关重要，溶解氧与水生动物的生存、生长关系密切，池水溶解氧高可以促进养殖动物的食欲，提高饲料的利用率，加快生长发育，反之，水中的溶解氧低，其摄食率和饲料利用率就会受到不同程度的抑制。
4.为了便于循环水养殖，中国专利文献cn106508773b公开了一种智能循环水养殖系统，包括养殖池、物理滤池、履带式过滤机、蛋白分离器、曝气生物滤池、制冷机和氧水混合器，若干个并联的养殖池出水口均与物理滤池的进水口管线连通，履带式过滤机倾斜固定设置在物理滤池内，物理滤池的出水口与蛋白分离器的进水口连通，蛋白分离器的出水口与曝气生物滤池的进水口连通，曝气生物滤池出水口与制冷机连通，氧气混合器分别与制冷机和氧气罐连通实现氧气和水的充分混合。系统装置结构简单，机械过滤成效好；在曝气生物滤池和氧水混合器两个阶段实现循环水氧气的溶解，提高了氧气的利用率，减少总供氧量；装置实现自动化控制；养殖池模块化设计，根据需要增设养殖池。
5.上述技术方案能够有效的解决循环水养殖过程中水净化、消毒以及溶氧整个流程，但是仍然存在以下问题：循环水养殖过程中溶氧过程占据了循环水养殖的大部分成本，不进行精准的溶氧会消耗大量成本；溶氧的速率过慢会降低循环水效率，且在溶氧超出正常范围值再进行供氧会使循环水养殖池内溶解氧长期存在较大波动，还会出现循环水养殖池短时间处于溶氧不足状态，长期如此影响水产品生长以及饲料利用率。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，能够对循环水养殖中各个养殖池的溶解氧精准控制，对循环水调节过程中氧气传质速率进行动态平衡控制，减少成本；且经过多次水质调节后能够对每次水质调节时间点进行预测，提前对养殖池内水质进行维持减小循环水养殖池内溶解氧波动，提升循环水养殖的养殖效果。
7.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
8.一种循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，包括监测单元，数据处理单元、水处理单元和气体传质控制单元；
9.监测单元包括图像采集设备、第一溶解氧传感器、ph传感器和波浪传感器，图像采
集设备分布安装于各个养殖池顶部，用于监测养殖池内水产品状态，第一溶解氧传感器、ph传感器和波浪传感器均分布式安装于各个养殖池内，第一溶解氧传感器用于监测养殖池内水中的溶解氧，ph传感器用于监测养殖池内水的ph值，波浪传感器用于监测养殖池内的水波情况；
10.数据处理单元包括处理模块、时钟模块和存储模块，处理模块、时钟模块和存储模块之间相互通信，处理模块用于实时获取监测单元所监测的数据判断是否需要对养殖池内水质进行调节，并在需要进行水质调节时生成控制信号，时钟模块用于记录控制信号产生的时间点，存储模块用于记录控制信号和控制信号生产前检测单元所监测的数据，并生成对应的控制信号包；
11.水处理单元包括过滤池、杀菌池和溶氧池，过滤池通过第一管道与各个养殖池并联，第一管道与各养殖池之间均连通有第一电磁阀，过滤池与杀菌池通过第二管道连通，杀菌池与溶氧池通过第三管道连通，溶氧池通过第四管道与各个养殖池并联，第四管道与各养殖池之间均连通有第二电磁阀；
12.气体传质控制单元包括控制器、曝气箱、若干微孔直径不同的曝气管和控温设备，控温设备与第三管道连通，曝气管均设置于溶氧池底部，曝气箱用于供给曝气，曝气箱连通有加压设备，加压设备通过第五管道与各个曝气管并联，第五管道与曝气管之间均连通有第三电磁阀，控制器与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、控温设备和加压设备信号连接，控制器用于接收控制信号，并根据控制信号对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、控温设备和加压设备进行控制。
13.上述方案的技术原理如下：
14.通过监测单元对养殖池内的水产品的图像、水中溶解氧、水ph值和水波数据进行采集，数据处理单元接收到监测单元所采集的各项数据，并在各项数据符合对养殖池进行水质调节时通过水处理单元对需要进行水质调节的养殖池内的水进行循环，在对水中溶解氧进行调节时，通过传质控制单元对循环水中的溶解氧进行调节。
15.采用上述方案有以下有益效果：
16.1、与现有技术相比，本方案在对养殖池内的溶解氧和ph值进行检测的基础上引入了对养殖池的图像和水波情况进行采集，通过结合养殖池内图像判断水产品是否有“浮头”情况，以及养殖池内的水波判断水产品在养殖池内的活跃情况，根据水产品的实际情况综合判断是否需要进行养殖池内的水质调节，而不仅限于通过养殖池内溶解氧和ph值这类固定的数值来进行判断，从而提高了对是否需要水质调节判断的准确性。
17.此外，通过监测养殖池内图像以及水波情况，水波和图像结合分析，水产品所处于的时间段以及水产品的活跃度，当水产品处于进食时间段和活跃时间段其耗氧量会明显增加，此时即使养殖池内溶解氧充足也会在短时间内大量被消耗，通过气体传质控制单元提前对养殖池内的水质进行调节，使养殖池维持在适宜的溶解氧范围内，减小养殖池内溶解氧波动幅度。
18.2、与现有技术相比，本方案通过第一电磁阀和第二电磁阀的设置可单独对需要进行水质调节的养殖池进行水质调节，节约能源；通过控制器根据控制信号对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、控温设备和加压设备进行控制，能够对氧气传质的速率进行动态调节，通过调节第三电磁阀通过微孔直径不同的曝气管向循环水中通入氧气，微孔直径越小
氧气传质速度越快，在一定范围内氧气的压力越大氧气传质的速度也越快，以及适宜的温度也会增加氧气传质的速度，从而能够根据养殖池水质情况调节氧气传质的速率，对于水质较差的养殖池提高氧气传质的速率，可使养殖池内水质尽快得到改善。
19.此外，本发明通过引入时钟模块和存储模块，对每次进行水质调节的时间点以及水质调节前养殖池内的数据进行获取，生产大量的控制信号包，通过计算能够有效获取水质调节规律，从而对水质调节的下一时间点进行预测，提前对水质进行调节，从而减少水质不达标的情况发生，并随着水产品的生长不断更新每次水质调节时氧气传质的速度，减少气体传质控制单元高负荷运行的频率，进而降低氧气传质过程的成本消耗。
20.综上所述，本发明对循环水养殖中各个养殖池的溶解氧精准控制，对循环水调节过程中氧气传质速率进行动态平衡控制，减少成本；且经过多次水质调节后能够对每次水质调节时间点进行预测，提前对养殖池内水质进行维持减小循环水养殖池内溶解氧波动，提升循环水养殖的养殖效果。
21.进一步，第一管道均与各个养殖池底部连通，第四管道均与各个养殖池顶部连通。
22.有益效果：当需要进行水质调节时，由于养殖池底部的溶解氧更低，所以通过第一管道将养殖池底部的水优先进行循环，并将循环后的水从养殖池顶部输入，从而能够尽快将养殖池内溶解氧不达标的水进行循环。
23.进一步，养殖池内均设置有两个第一溶解氧传感器，分别设置于养殖池下侧壁和养殖池上侧壁。
24.有益效果：通过对不同高度的养殖池内溶解氧进行监测，由于水面与空气接触溶解氧高于水底，当仅检测到养殖池下侧的溶解氧不满足阈值时通过水处理单元对养殖池内的水进行循环，无需对养殖池内的水进行增氧，从而减少气体传质控制单元不必要的运行，节约养殖成本。
25.进一步，溶氧池内设置有第二溶解氧传感器，第二溶解氧传感器用于检测溶氧池内水的溶解氧，处理模块还用于接收第二溶解氧传感器采集的数据，并结合第二溶解氧传感器采集的数据对气体传质控制单元的氧气传质速率进行控制。
26.有益效果：在预测需要水质调节时间点到来前，提前将养殖池内的部分水输送至水处理单元内，在溶氧池内进行溶氧，并根据养殖池内的溶解氧以及养殖池内的图像，对溶氧的速率进行调节，即对氧气传质速率进行调节，从而保证养殖池内溶解氧含量维持在适宜范围内。
27.进一步，养殖池内还均设置有氨氮传感器，氨氮传感器用于对养殖池内氨氮含量进行监测，处理模块还用于接收氨氮传感器采集的数据。
28.有益效果：处理模块在检测到养殖池内氨氮含量高于阈值时，通过水处理单元以及气体传质控制单元及时对养殖池内的水质进行调节，避免氨氮含量长期过高对水产品造成伤害。
29.进一步，时钟模块还用于检测处理模块的控制信号产生的时间点是否为水产品休息时间，若处理模块的控制信号在水产品休息时间产生，则通过控制器对第三电磁阀、控温设备和加压设备进行调节降低氧气传质速率。
30.有益效果：水产品休息时耗氧量较低，所以只需要较低的氧气传质速率即可满足，氧气传质速率低时，控温设备和加压设备的工作强度也会更低，减少杂音对水产品休息的
干扰。
31.进一步，养殖池内均设置有温度传感器，温度传感器用于监测养殖池内水温，处理模块还用于接收温度传感器采集的数据。
32.有益效果：在养殖池内水温过低时，通过水处理单元内的控温设备对水温进行调节通过对养殖池内的水温调节不但有能够为水产品提供适宜的生存温度，同时随着水温升高水的粘度会下降，液膜厚度减小，扩散系数提高，有利于氧气的传质，更易使水中溶解氧浓度增大。
33.进一步，养殖池内均设置有液位传感器，液位传感器用于监测养殖池内的水位高度，处理模块还用于接收液位传感器采集的数据。
34.有益效果：在提前对养殖池内水进行循环时，保证水产品能够正常生活，通过液位传感器对养殖池内的水位进行监测，使养殖池内水位维持在适宜水产品生活范围内，避免对水产品生活造成影响。
35.进一步，养殖池内均设置有控温子设备，控温子设备包括温度调节管，温度调节管内部被分割为进水腔和出水腔，进水腔与出水腔相互连通，温度调节管均连通有第四电磁阀，温度调节管内套设有药剂添加管，药剂添加管后端连通有药剂泵，药剂泵用于向药剂添加管内供给过氧化物，药剂泵与处理模块信号连接；药剂添加管侧壁设置有若干微孔，微孔连通有微管，微管贯穿温度调节管与养殖池内部连通，温度调节管的进水腔和出水腔均与控温设备连通，控温设备输出水依次经过进水腔和出水腔循环回控温设备；
36.处理模块根据实时获取的监测单元所监测的数据控制控温设备、药剂泵和第四电磁阀的运行。
37.有益效果：通过控温设备将加热或者降温后的水通入温度调节管内，热水或者冷水进入到位于养殖池内的温度调节管后，通过热交换的方式对养殖池内的水进行温度调节，通过药剂添加管可直接向养殖池内的水中投放过氧化物，利用过氧化物在水中分解的过程实现对养殖池水质调节。
38.由于常用的过氧化物例如过氧化氢在水中分解过程中只会产生氧气和水两种产物，在提高养殖池内水的溶解氧并在水中分解的过程中对养殖池内的水进行杀菌消毒的同时，不会对养殖池内的水造成污染。
39.由于过氧化物通过微管通入到养殖池内的水中，并在水中逐渐分解产生的氧气从水中逐渐上浮，相较于常用的喷水式增氧机，对水产品产生的干扰更小，且氧气从水中上升过程中即开始扩散到水中，能够对相对下侧的水中溶解氧含量也进行提高，降低养殖池内不同深度的溶解氧含量差异；相较于传统的微孔增氧机，本方案通过逐渐向养殖池内通入过氧化物对水产品造成的干扰较小且产生的噪声基本不会影响水产品。
40.通过该方式单独的对养殖池内水进行调节的方式，能够有效的降低整个系统的运行成本，当只需要对单个养殖池内的温度进行较小范围调节时，则通过向温度调节管内循环冷/热水的方式即可调节，相应的只需要对单个养殖池内的溶解氧含量进行较小范围调节时，则通过药剂添加管通入过氧化物即可调节。
41.对于高温天气，养殖池中溶解氧含量会由于水产品的耗氧量增加而消耗速度加快，通常情况下由于要对养殖池进行降温，由于药剂添加管套设于温度调节管内，温度调节管内的冷水能够避免药剂添加管内的过氧化物分解，而通入到养殖池内后由于温度的显著
增加过氧化为可以快速的进行分解，以满足水产品的耗氧量的需求；相反对于低温天气，水产品耗氧量降低，但由于温度过低过氧化物难以有效分解，温度调节管内的热水可以有效提升通入到温度较低的养殖池内的过氧化物的分解速度，使其能够有效的进行分解，满足水产品的耗氧量的需求。
42.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
43.图1为本发明循环水养殖气体传质动态平衡控制系统实施例的结构示意图；
44.图2为本发明循环水养殖气体传质动态平衡控制系统实施例的电路示意图；
45.图3为本发明循环水养殖气体传质动态平衡控制系统实施例的养殖池剖视图。
具体实施方式
46.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
47.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
48.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
49.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
50.说明书附图中的附图标记包括：养殖池1、图像采集设备2、第一溶解氧传感器3、ph传感器4、波浪传感器5、第一管道6、氨氮传感器7、第四管道8、循环水泵9、溶氧池10、曝气箱11、加压设备12、第三电磁阀13、曝气管14、第二溶解氧传感器15、控温设备16、第三管道17、杀菌池18、过滤池19、第二管道20、第二电磁阀21、液位传感器22、温度传感器23、温度调节管24、药剂添加管25。
51.实施例一：如附图1和附图2所示：一种循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，包括监测单元，数据处理单元、水处理单元和气体传质控制单元。
52.监测单元包括图像采集设备2、第一溶解氧传感器3、ph传感器4和波浪传感器5，其中图像采集设备2采用摄像监控设备，图像采集设备2分布安装于各个养殖池1顶部，摄像监控设备的摄像头对准养殖池1确保能够采集到整个养殖池1内情况，其用于监测养殖池1内水产品状态。第一溶解氧传感器3、ph传感器4和波浪传感器5均分布式安装于各个养殖池1内，其中第一溶解氧传感器3和ph传感器4均通过螺钉固定安装于养殖池1侧壁，第一溶解氧传感器3的型号为rdo-406，ph传感器4的型号为mik-ph160s，第一溶解氧传感器3用于监测
养殖池1内水中的溶解氧，ph传感器4用于监测养殖池1内水的ph值；其中波浪传感器5悬浮于养殖池1内水面上，波浪传感器5型号为hy-cgqi，波浪传感器5用于监测养殖池1内的水波情况。
53.数据处理单元包括处理模块、时钟模块和存储模块，处理模块、时钟模块和存储模块之间相互通信，其中处理模块采用单片机，具体型号采用stm32f103，时钟模块和存储模块采用数据库，处理模块用于实时获取监测单元所监测的数据判断是否需要对养殖池1内水质进行调节，并在需要进行水质调节时生成控制信号，该控制信号包括水处理单元的启停以及气体传质控制单元的氧气传质速率控制，时钟模块用于记录控制信号产生的时间点，存储模块用于记录控制信号和控制信号生产前检测单元所监测的数据，并生成对应的控制信号包，控制信号包内包括有本次水质调节的触发时间点、触发条件、本次水质调节过程中氧气传质速率的控制以及本次水质调节所消耗时间。
54.水处理单元包括过滤池19、杀菌池18和溶氧池10，过滤池19通过第一管道6与各个养殖池1并联，第一管道6与各养殖池1之间均连通有第一电磁阀(附图未示出)，过滤池19与杀菌池18通过第二管道20连通，杀菌池18与溶氧池10通过第三管道17连通，溶氧池10通过第四管道8与各个养殖池1并联，第四管道8与各养殖池1之间均连通有第二电磁阀21，第一管道6、第二管道20、第三管道17和第四管道8均联通有循环水泵9。
55.气体传质控制单元包括控制器、曝气箱11、若干微孔直径不同的曝气管14和控温设备16，其中控制器采用simatic s7-1200，该控制器具备网络传输功能，便于通过移动终端实时对养殖情况监测获取，控温设备16采用merlin冷水机；控温设备16与第三管道17连通，用于对循环至溶氧池10内的水温控制；曝气管14均通过螺栓固定连接于溶氧池10底部，曝气管14的数量为三且均布于溶氧池10底部；曝气箱用于供给曝气，曝气箱11连通有加压设备12，加压设备12通过第五管道与各个曝气管14并联，第五管道与曝气管14之间均连通有第三电磁阀13，控制器与第一电磁阀、第二电磁阀21、第三电磁阀13、控温设备16和加压设备12信号连接，控制器用于接收控制信号，并根据控制信号对第一电磁阀、第二电磁阀21、第三电磁阀13、控温设备16和加压设备12进行控制。
56.具体实施过程如下：
57.首先，通过第一溶解氧传感器3和ph传感器4对养殖池1内的溶解氧含量以及ph进行监测，同时通过图像采集设备2和波浪传感器5采集养殖池1内水产品状况以及水产品活跃程度，当检测到某一养殖池1内溶解氧含量过低，但水产品未有异常时，处理模块产生控制信号，该控制信号控制水处理单元内的各个循环水泵9启动，开始对养殖池1内的水进行循环，依次进行过滤、杀菌和温度调节后进入到溶氧池10内，此时控温设备16不对水的温度进行调节，控制器控制第三电磁阀13选择微孔直径较大的曝气管14且加压设备12采用较小的压力进行增氧，此时氧气传质的速率较慢，但是能够满足养殖池1内需求，无需通入过量氧气时溶解氧过高。
58.当检测到某一养殖池1内溶解氧含量过低，且水产品未有“浮头”现象时，处理模块产生控制信号，该控制信号控制水处理单元内的各个循环水泵9启动，开始对养殖池1内的水进行循环，依次进行过滤、杀菌和温度调节后进入到溶氧池10内，此时控温设备16开始对水的温度进行调节，将水温调节至适宜氧气传质的温度，控制器控制第三电磁阀13选择微孔直径较小的曝气管14且加压设备12采用较大的压力进行增氧，此时氧气传质的速率较
高，能够迅速的使氧气传质入水中，从而使养殖池1内溶解氧迅速恢复正常值。通过上述动态调节的方式，避免了氧气传质过程中能源的浪费，节约了成本。
59.随着对同一养殖池1的多次水质调节，通过存储模块和时钟模块(数据库)能够对该养殖池1的水质调节规律进行获取，基于此规律对下一水质调节时间点进行预测，并在下一水质调节时间点到来前提前开始对该养殖池1进行水质调节，从而减小养殖池1内溶解氧含量的波动，避免其低于阈值，同时气体传质控制单元高负荷下运行的次数会得到减少。
60.实施例二：如附图1所示：与实施例一相比，不同之处在于，第一管道6均与各个养殖池1底部连通，第四管道8均与各个养殖池1顶部连通。
61.具体实施过程如下：
62.当养殖池1内水质需要进行调节时，养殖池1内下侧的水会优先通过第一管道6进行水质调节，并从养殖池1上方输送入养殖池1内，由此可以将养殖池1下侧溶解氧含量较低的水优先进行水质调节，使养殖池1内溶解氧含量尽快恢复正常范围。
63.实施例三：如附图1所示：与实施例二相比，不同之处在于，养殖池1内均设置有两个第一溶解氧传感器3，分别通过螺钉固定连接于养殖池1下侧壁和养殖池1上侧壁，分别对养殖池1内下侧水和上测水的溶解氧进行监测。
64.具体实施过程如下：
65.当检测到养殖池1上侧水和下侧水的溶解氧均低于阈值时，则直接对该养殖池1的水质进行调节，当养殖池1上侧水的溶解氧含量高于阈值，养殖池1下侧水的溶解氧含量低于阈值时，则结合养殖池1内水产品的图像进行判断是否需要进行水质调节；其次通过进行水循环无需进行增氧的调节方式即可将养殖池1内的溶解氧混合均匀。
66.实施例四：如附图1所示：与实施例三相比，不同之处在于，溶氧池10内设置有第二溶解氧传感器15，第二溶解氧传感器15同样采用rdo-406，第二溶解氧传感器1515通过螺钉与溶氧池10侧壁固定连接，第二溶解氧传感器15用于检测溶氧池10内水的溶解氧，处理模块还用于接收第二溶解氧传感器15采集的数据，并结合第二溶解氧传感器15采集的数据对气体传质控制单元的氧气传质速率进行控制。
67.具体实施过程如下：
68.由于经过过滤和杀菌后的水可能溶解氧含量会发生变化，通过第二溶解氧传感器15再次对循环水的溶解氧含量进行检测，从而对氧气的传质速率进行准确的控制，从而保证溶解氧调节的有效性，同时对于过滤和杀菌后溶解氧含量提高的水也能够节约成本。
69.实施例五：如附图1所示：与实施例四相比，不同之处在于，养殖池1内均还设置有氨氮传感器7，氨氮传感器7的型号为y560-a，氨氮传感器7通过螺钉与养殖池1侧壁固定连接，氨氮传感器7用于对养殖池1内氨氮含量进行监测，处理模块还用于接收氨氮传感器7采集的数据。
70.具体实施过程如下：
71.当氨氮传感器7检测到所属养殖池1内氨氮含量超过阈值时，为了减少氨氮对水产品养殖的影响，通过处理模块及时的生成控制信号对该养殖池1的水质进行调节。
72.实施例六：如附图1所示：与实施例五相比，不同之处在于，时钟模块还用于检测处理模块的控制信号产生的时间点是否为水产品休息时间，若处理模块的控制信号在水产品休息时间产生，则通过控制器对第三电磁阀13、控温设备16和加压设备12进行调节降低氧
气传质速率。
73.具体实施过程如下：
74.当水产品休息时其耗氧量较低，所以只需满足基本溶解氧含量即可，采用较低的氧气传质速率对循环水进行增氧，此时空气传质控制单元的负荷更低，产生的噪声更小，也不会影响水产品休息。
75.实施例七：如附图1所示：与实施例六相比，不同之处在于，养殖池1内均设置有温度传感器23，温度传感器23型号为10k3a11b，温度传感器23通过螺钉与养殖池1侧壁固定连接，温度传感器23用于监测养殖池1内水温，处理模块还用于接收温度传感器23采集的数据。
76.具体实施过程如下：
77.温度传感器23对养殖池1内的水温进行监测，当水温过低时由于其粘度较大，会使氧气传质速率下降，通过提前对水温进行加热，使氧气更容易传质到循环水内，从而提升溶氧过程速率；同时对水温进行加热使水产品能够在适宜的温度下进行养殖。
78.实施例八：如附图1所示：与实施例七相比，不同之处在于，养殖池1内均设置有液位传感器22，液位传感器22采用红外传感器，具体型号为mik-rd908，液位传感器22通过螺钉与养殖池1侧壁固定连接，液位传感器22用于监测养殖池1内的水位高度，处理模块还用于接收液位传感器22采集的数据。
79.具体实施过程如下：
80.预测下一水质调节点即将来临时，提前对水质进行调节过程中，通过液位传感器22的水位进行监测，避免将过量的水进行循环，使水产品的基本需水量不足，导致水产品短时间缺水。
81.实施例九：如附图3所示，养殖池1内均设置有控温子设备，控温子设备包括温度调节管24，温度调节管24内部被分割为进水腔和出水腔，进水腔与出水腔相互连通，温度调节管24均连通有第四电磁阀，温度调节管24内套设有药剂添加管25，药剂添加管25后端连通有药剂泵(附图未示出)，药剂泵用于向药剂添加管25内供给过氧化物，其中过氧化物可设置为过氧化氢、过氧化钠和过氧化尿素中任意一类，药剂泵与处理模块信号连接；药剂添加管25侧壁设置有若干微孔，微孔连通有微管，微管贯穿温度调节管24与养殖池1内部连通，温度调节管24的进水腔和出水腔均与控温设备16连通，控温设备输出水依次经过进水腔和出水腔循环回控温设备；
82.处理模块根据实时获取的监测单元所监测的数据控制控温设备、药剂泵和第四电磁阀的运行。
83.具体实施过程如下：
84.当检测单元检测到需要对养殖池内水温进行小范围调节时，控温设备16将加热或者降温后的水通入温度调节管24内，热水或者冷水在温度调节管24内的进水腔和出水腔内进行循环，热水或者冷水进入到位于养殖池1内的温度调节管24后，通过热交换的方式对养殖池1内的水进行温度调节，通过该方式不用对养殖池1内的水进行循环即可实现温度调节，适宜养殖池1内仅需要温度调节的场景。
85.当检测单元检测到需要对养殖池内溶解氧含量进行小范围调节时，药剂添加管25向养殖池1内的水中投放过氧化氢，过氧化氢在养殖池1内分解过程中从养殖池下侧开始逐
渐产生氧气，氧气逐渐向养殖池表面上浮，能够有效的提升养殖池1内的溶氧量，且能够过氧化氢能够对养殖池1内的水进行杀菌消毒处理，适用养殖池1内仅需小量调节水中溶氧量的场景。
86.在温度调节的同时通入过氧化氢，利用热量对过氧化物加热提高其分解速率，实现对养殖池1内水质的快速调节，结合水产品在养殖池1内的活跃程度，在水产品活跃时通入过氧化物，通过水产品带动过氧化物在养殖池1内部扩散，也可快速的对养殖池1内整体水质进行调节。
87.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，其特征在于：包括监测单元，数据处理单元、水处理单元和气体传质控制单元；监测单元包括图像采集设备、第一溶解氧传感器、ph传感器和波浪传感器，图像采集设备分布安装于各个养殖池顶部，用于监测养殖池内水产品状态，第一溶解氧传感器、ph传感器和波浪传感器均分布式安装于各个养殖池内，第一溶解氧传感器用于监测养殖池内水中的溶解氧，ph传感器用于监测养殖池内水的ph值，波浪传感器用于监测养殖池内的水波情况；数据处理单元包括处理模块、时钟模块和存储模块，处理模块、时钟模块和存储模块之间相互通信，处理模块用于实时获取监测单元所监测的数据判断是否需要对养殖池内水质进行调节，并在需要进行水质调节时生成控制信号，时钟模块用于记录控制信号产生的时间点，存储模块用于记录控制信号和控制信号生产前检测单元所监测的数据，并生成对应的控制信号包；水处理单元包括过滤池、杀菌池和溶氧池，过滤池通过第一管道与各个养殖池并联，第一管道与各养殖池之间均连通有第一电磁阀，过滤池与杀菌池通过第二管道连通，杀菌池与溶氧池通过第三管道连通，溶氧池通过第四管道与各个养殖池并联，第四管道与各养殖池之间均连通有第二电磁阀；气体传质控制单元包括控制器、曝气箱、若干微孔直径不同的曝气管和控温设备，控温设备与第三管道连通，曝气管均设置于溶氧池底部，曝气箱用于供给曝气，曝气箱连通有加压设备，加压设备通过第五管道与各个曝气管并联，第五管道与曝气管之间均连通有第三电磁阀，控制器与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、控温设备和加压设备信号连接，控制器用于接收控制信号，并根据控制信号对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、控温设备和加压设备进行控制。2.根据权利要求1所述的循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，其特征在于：第一管道均与各个养殖池底部连通，第四管道均与各个养殖池顶部连通。3.根据权利要求2所述的循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，其特征在于：养殖池内均设置有两个第一溶解氧传感器，分别设置于养殖池下侧壁和养殖池上侧壁。4.根据权利要求3所述的循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，其特征在于：溶氧池内设置有第二溶解氧传感器，第二溶解氧传感器用于检测溶氧池内水的溶解氧，处理模块还用于接收第二溶解氧传感器采集的数据，并结合第二溶解氧传感器采集的数据对气体传质控制单元的氧气传质速率进行控制。5.根据权利要求4所述的循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，其特征在于：养殖池内还均设置有氨氮传感器，氨氮传感器用于对养殖池内氨氮含量进行监测，处理模块还用于接收氨氮传感器采集的数据。6.根据权利要求5所述的循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，其特征在于：时钟模块还用于检测处理模块的控制信号产生的时间点是否为水产品休息时间，若处理模块的控制信号在水产品休息时间产生，则通过控制器对第三电磁阀、控温设备和加压设备进行调节降低氧气传质速率。7.根据权利要求6所述的循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，其特征在于：养殖池内均设置有温度传感器，温度传感器用于监测养殖池内水温，处理模块还用于接收温度传
感器采集的数据。8.根据权利要求7所述的循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，其特征在于：养殖池内均设置有液位传感器，液位传感器用于监测养殖池内的水位高度，处理模块还用于接收液位传感器采集的数据。9.根据权利要求8所述的循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，其特征在于：养殖池内均设置有控温子设备，控温子设备包括温度调节管，温度调节管内部被分割为进水腔和出水腔，进水腔与出水腔相互连通，温度调节管均连通有第四电磁阀，温度调节管内套设有药剂添加管，药剂添加管后端连通有药剂泵，药剂泵用于向药剂添加管内供给过氧化物，药剂泵与处理模块信号连接；药剂添加管侧壁设置有若干微孔，微孔连通有微管，微管贯穿温度调节管与养殖池内部连通，温度调节管的进水腔和出水腔均与控温设备连通，控温设备输出水依次经过进水腔和出水腔循环回控温设备；处理模块根据实时获取的监测单元所监测的数据控制控温设备、药剂泵和第四电磁阀的运行。

技术总结
本发明公开了循环水养殖动态平衡技术领域的一种循环水养殖气体传质动态平衡控制系统，包括监测单元，数据处理单元、水处理单元和气体传质控制单元；监测单元包括图像采集设备、第一溶解氧传感器、pH传感器和波浪传感器；水处理单元包括过滤池、杀菌池和溶氧池；气体传质控制单元包括控制器、曝气箱、若干微孔直径不同的曝气管和控温设备。本发明对循环水养殖中各个养殖池的溶解氧精准控制，对循环水调节过程中氧气传质速率进行动态平衡控制，减少成本；且经过多次水质调节后能够对每次水质调节时间点进行预测，提前对养殖池内水质进行维持减小循环水养殖池内溶解氧波动，提升循环水养殖的养殖效果。养殖的养殖效果。养殖的养殖效果。


技术研发人员：尹文洁 黎康坪 张冰 周月明 申渝
受保护的技术使用者：重庆工商大学
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/9