[发明专利]一种工业化鱼池循环水溶氧自动调控系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水产养殖领域，具体涉及到一种工业化鱼池循环水溶氧自动调控系统及方法。

背景技术

养殖水体中溶解氧的调控是工业化循环水养殖系统的关键技术之一，当水中的溶氧量低于鱼类呼吸需求时，往往出现浮头现象，过低时会引起窒息死亡。在工业化水产养殖系统中利用增氧手段向养殖系统供氧，从而实现鱼类或虾类的高密度养殖。

目前我国在工业化循环水养殖过程中，对于溶解氧的调控基本是靠机械增氧，增氧处理环节的能耗普遍偏高；利用纯氧增氧方式，也存在能源浪费情况。而低压纯氧混合装置则根据气液传质的双膜理论，通过连续、多次吸收来提高氧气的吸收效率，其纯氧利用率高、能耗低，克服了现有设备的共性问题，具有较为显著的先进性。目前我国在工业化循环水养殖过程中，对于溶解氧的自动化控制水平也不高，自动控制方法主要是采用基于PID控制算法，其灵活性和适应性不强，精度较低，对于非线性变化的溶解氧控制效果也不理想。

目前，国内外主要使用的纯氧混合装置有U型管、加压填充筒、锥型氧接触器、射流增氧等。Losordo等报道了U型管需要埋人地下10m以产生大约100kPa的工作压力；锥型氧接触器吸收腔的工作压力在100kPa左右。这些特点都使得循环水养殖系统中增氧处理环节的能耗偏高。

在工业化循环水养殖操作中，现有的溶解氧增氧处理环节的能耗普遍偏高，自动化控制水平偏低。系统在动态自动调节溶解氧浓度时，由于养殖水体溶氧浓度波动大，时常出现供养不足或供氧量偏大的情况，造成经济损失与能源浪费。故需要提高控制精度，进行精准调控与趋势预判、设置预警与更多智能化功能来提供养殖对象最优的生长环境，降低能耗。

发明内容

本专利基于现有的工业化循环水养殖系统，在鱼池中安装溶解氧传感器，并在氧气输入端安装数字流量计与流量控制装置，并与氧气源设备相连。在电气控制柜中安装数据采集与控制模块，通过模块把采集到的溶解氧和温度等参数传输给软件控制设备，通过控制程序进行分析处理，发布命令给流量控制装置进行调节。具体方案如下：

一种工业化鱼池循环水溶氧自动调控系统，包括：

氧气源；

流量控制装置，与所述氧气源相连，用于调整所述氧气源的输出流量；

低压纯氧混合装置，与所述流量控制装置相连，所述低压纯氧混合装置设有进水口和出水口，所述低压纯氧混合装置将氧气与水混合后，将溶氧的水通过出水口排出；

数字流量计，设置在流量控制装置和低压纯氧混合装置之间，用于实时反馈氧气源的输出流量；

溶解氧传感器，设置在鱼池中，用于实时监测水中的溶氧量；

动态输出控制系统，与所述流量控制装置、所述溶解氧传感器以及流量控制装置相连，所述动态输出控制系统以建立的溶解氧变化曲线为调控算法模型，动态输出控制系统内置的控制程序根据氧气源输出流量、水中的溶氧量以及输入的鱼池水体量、鱼池循环量以及设定的溶氧值进行数据分析与趋势预判，并发出相应指令来控制流量控制装置，从而调节进入低压溶氧装置的纯氧流量，使得鱼池中的溶解氧含量维持在设定的范围内，实现养殖水体溶解氧的精准调控。

进一步的，在鱼池中养鱼之前，先进行增氧环节的预实验，在环境相似的条件下，进行不同浓度的氧气进气量梯度实验，从而获得溶解氧浓度变化曲线作为溶解氧变化曲线。

进一步的，所述自动调控系统还包括预警装置，与所述动态输出控制系统相连，所述动态输出控制系统感应到溶解氧浓度有异常变化时，发送指令至预警装置进行报警。

进一步的，动态输出控制系统内置的控制程序预设有氧气源的最低输出流量，若数字流量计的反馈氧气源输出流量低于最低输出流量，动态输出控制系统发送指令至预警装置进行报警。

进一步的，低压纯氧混合装置的进水口设置有水处理装置，鱼池中的水经过水处理装置进行处理后进入所述低压纯氧混合装置。

同时本发明还提供了一种工业化鱼池循环水溶氧自动调控方法，包括如下步骤：

步骤S1、进行增氧环节的预实验，在环境相似的条件下，进行不同浓度的氧气进气量梯度实验，获得溶解氧浓度变化曲线作为溶解氧变化曲线；

步骤S2、输入鱼池水体量及循环量；

步骤S3、输入设定的溶氧值；