本發(fā)明涉及一種溶解氧裝備，具體涉及一種基于風(fēng)光互補發(fā)電的工業(yè)化水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣推流系統(tǒng)和控制方法。

背景技術(shù)：

溶解氧是池塘養(yǎng)殖中非常重要的一個環(huán)境因子，對溶解氧的調(diào)控也是養(yǎng)殖管理工作中的一個重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前國內(nèi)外常用的池塘增氧設(shè)備有葉輪式增氧機、水車式增氧機、射流式增氧機、涌浪機和微孔曝氣式增氧機，但現(xiàn)有的這些增氧機械都只是在水體表層進(jìn)行增氧，無法實現(xiàn)對水底的增氧效果，同時也無法消除池塘下層的有害氣體。近年來，微孔曝氣式增氧機在魚塘中的使用變得越來越普遍，它利用風(fēng)機將空氣輸送到池塘底部，以溶解氧氣，雖然這樣的增氧效果有所提高，但是空氣進(jìn)入水底后所受的浮力很大，使得氣泡在垂直方向快速上升，這樣空氣與水體接觸的時間會很短，導(dǎo)致不能最大程度上溶氧，同時也不能推動水流的前進(jìn)。且由于水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中必須時刻保持一定的溶解氧，所以增氧機械必須24小時持續(xù)工作，這就導(dǎo)致了需要大量的消耗電能。本發(fā)明的一種基于風(fēng)光互補發(fā)電的工業(yè)化養(yǎng)魚曝氣推流系統(tǒng)，能實現(xiàn)在底層多點增氧，形成大范圍曝氣對流，解決現(xiàn)有曝氣增氧機能耗高、曝氣范圍小的弊端，并實現(xiàn)推流作用。另一方面，可以實時監(jiān)測水中的含氧量和流速，通過這些實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)曝氣量和水流速度，使魚塘達(dá)到最佳的生存環(huán)境和最佳的循環(huán)效果。另外通過風(fēng)光互補發(fā)電來提供電能，大大利用了自然界的風(fēng)能和太陽能，減少了對電網(wǎng)的供電需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于目前國內(nèi)外的增氧機能耗高、曝氣范圍小等缺點，本發(fā)明提供了一種基于風(fēng)光互補發(fā)電的工業(yè)化養(yǎng)魚曝氣推流系統(tǒng)和控制方法，能有效的保證魚塘中的含氧量，水底也不會產(chǎn)生厭氧層，同時能保證水流的持續(xù)流動，使得水體能最后形成循環(huán)，保證魚生存的最佳環(huán)境，也節(jié)約了水資源。另外由于使用的是風(fēng)光互補發(fā)電，所以充分的利用了可再生能源，運行成本低，綠色環(huán)保。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于風(fēng)光互補發(fā)電的工業(yè)化水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣推流系統(tǒng)，包括工業(yè)化水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣推流系統(tǒng)和風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)；

所述曝氣推流系統(tǒng)主要包括置于支架上的曝氣盤、可調(diào)式擋水板、軟管、通氣總管、羅茨鼓風(fēng)機、三相異步電動機；

曝氣盤上方放置著可自動調(diào)節(jié)角度的擋水板，軟管的一側(cè)連接著曝氣盤，軟管的另一側(cè)連接著通氣總管，軟管和通氣總管之間裝有一個自動控制閥；通氣總管的輸入端連接有立式出口消聲器的輸出端，立式出口消聲器的輸入端連接有羅茨鼓風(fēng)機，立式出口消聲器和羅茨鼓風(fēng)機之間設(shè)有安全閥和壓力表；羅茨鼓風(fēng)機由三相異步電動機通過傳動帶帶動運轉(zhuǎn)；

所述的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機組，太陽能電池組，立柱，電力柜，逆變器；立柱上依次設(shè)有電力柜、風(fēng)力發(fā)電機組、太陽能電池組，風(fēng)力發(fā)電機組和太陽能電池組通過導(dǎo)線和電力柜相連，電力柜通過導(dǎo)線和逆變器相連，逆變器分別為PLC控制柜和三相異步電動機提供相應(yīng)電源；

在魚塘中設(shè)有溶氧監(jiān)測儀和流速儀，溶氧監(jiān)測儀和流速儀與PLC控制柜連接，獲取壓力、溶氧量和魚塘流速信息；PLC控制柜和安全閥相連，調(diào)節(jié)壓力大?。煌ㄟ^控制柜來調(diào)節(jié)自動控制閥，進(jìn)而控制曝氣盤的進(jìn)氣量的大小；PLC控制柜和擋水板相連，擋水板的角度可以根據(jù)流速的變化來調(diào)節(jié)角度。

進(jìn)一步，所述風(fēng)力發(fā)電機組和太陽能電池組依靠立柱支撐，電力柜設(shè)置于立柱的外壁上。

進(jìn)一步，所述立柱和風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)為多個，分布在魚塘周邊。

進(jìn)一步，所述電力柜包括風(fēng)光互補控制器，通過導(dǎo)線分別于蓄電池組、逆變器連接，所述蓄電池組由多個依次串聯(lián)的蓄電池組成。

本發(fā)明的方法的技術(shù)方案為：一種基于風(fēng)光互補發(fā)電的工業(yè)化水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣推流系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟1，壓力變送器采集壓力信號，溶解氧檢測器采集溶解氧信息，流速儀采集魚塘的流速信息，并將上述信息轉(zhuǎn)換成模擬量信號送入PLC控制柜；

步驟2，PLC控制柜根據(jù)上位檢測平臺設(shè)定好的預(yù)定值與輸入的模擬量信號進(jìn)行比較，并輸出相應(yīng)的控制信號；

當(dāng)輸入的壓力信號大于60kpa時，PLC控制柜便會輸出壓力控制信號到安全閥，安全閥便會打開泄氣；

當(dāng)輸入的溶氧量模擬信號低于設(shè)定值時，PLC控制柜便會輸出流量控制信號到自動控制閥，自動控制閥便會開大，使進(jìn)入軟管的氣量增大；

當(dāng)輸入的流速模擬信號低于設(shè)定值時，PLC控制柜便會輸出流速控制信號到可調(diào)式擋水板，可調(diào)式擋水板便會減小擋水板與水平線的角度，來加快池塘中水流速度；

當(dāng)輸入的溶氧量模擬信號和流速模擬信號都低于設(shè)定值時，PLC控制柜便會首先輸出流量控制信號到自動控制閥，直至溶氧量達(dá)到要求；由于增大曝氣量也有一定的加快流速作用，則若此時流速仍然低于設(shè)定值，則PLC控制柜便會輸出流量控制信號到可調(diào)式擋水板；若此時流速已經(jīng)達(dá)到設(shè)定值，則不會有流量控制信號傳遞到擋水板；

步驟3，當(dāng)輸入PLC控制柜的壓力信號低于60kpa，PLC控制柜便會輸出壓力控制信號，使安全閥停止泄氣；

當(dāng)輸入PLC控制柜的溶解氧模擬信號大于設(shè)定值時，PLC控制柜便會輸出流量控制信號到自動控制閥，使自動控制閥恢復(fù)初始位置；

當(dāng)輸入PLC控制柜的流速模擬信號大于時設(shè)定值時，PLC控制柜便會輸出流速控制信號到可調(diào)式擋水板，使可調(diào)式擋水板恢復(fù)初始角度。本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明提供的曝氣推流系統(tǒng)，通過羅茨鼓風(fēng)機將空氣吸入管道并通過曝氣盤將空氣輸送至池塘底部，通過曝氣，增加水體的上下、左右對流，達(dá)到池塘水體溶氧和溫度的上下左右一致；同時通過上升氣泡，提高了空氣與水體的接觸面，增加了水體溶氧，使得水底部的氨、氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有害元素溢出。

(2)本發(fā)明提供的曝氣推流系統(tǒng)，曝氣盤產(chǎn)生的氣泡在帶動水體上升的過程中，若遇到擋水板便會改變運動方向，向魚塘后方流動，使得帶有氧氣的水被推送向更大面積，也起到了讓“死水”變成了“活水”的作用，為整個循環(huán)提供動力。

(3)本發(fā)明提供的曝氣推流系統(tǒng)，當(dāng)反饋到PLC控制柜的風(fēng)機出口壓力模擬信號高于60kpa時，PLC控制柜便會輸出壓力控制信號到安全閥，打開安全閥泄氣，直到反饋的模擬信號低于設(shè)定值；當(dāng)反饋到PLC控制柜的溶解氧模擬信號低于5mg/l的時候，PLC控制柜便會輸出信號到自動控制閥，自動閥便會自動調(diào)節(jié)，使得有更多的空氣通過曝氣盤排出。當(dāng)溶解氧模擬信號達(dá)到設(shè)定值6mg/l后，PLC控制柜便會輸出信號至自動控制閥，使它恢復(fù)到初始狀態(tài)；當(dāng)流速儀測得魚塘中的流速低于0.1m/s時，流速模擬信號反饋到PLC控制柜，控制柜就會輸出流速控制信號來減少擋水板的角度，增大流速，使得整個循環(huán)系統(tǒng)得以實現(xiàn)。當(dāng)流速達(dá)到設(shè)定值0.15m/s，PLC控制柜便會輸出信號到擋水板，使得擋水板恢復(fù)到初始角度；若輸入PLC控制柜的流速模擬信號和溶解氧模擬信號同時低于設(shè)定值時，PLC控制柜會首先輸出信號到自動控制閥，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥來提高水中溶解氧，當(dāng)溶解氧數(shù)值到達(dá)設(shè)定值，若此時流速也達(dá)到了設(shè)定值，則PLC控制柜便會輸出信號到調(diào)節(jié)閥，使之恢復(fù)到初始狀態(tài)。若此時流速仍然低于設(shè)定值，則PLC控制柜便會輸出信號到擋水板，通過調(diào)節(jié)擋水板來調(diào)節(jié)流速；

(4)本發(fā)明提供的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，利用風(fēng)光互補發(fā)電帶動曝氣推流系統(tǒng)的運行，充分利用了自然界中的太陽能和風(fēng)能這兩種可再生能源，潔凈無污染，綠色環(huán)保。

(5)本發(fā)明提供的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，與蓄電池連接的逆變器能將儲存在儲能系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換為380V的設(shè)備用電。通過逆變器內(nèi)置的切換開關(guān)，能實現(xiàn)在蓄電池內(nèi)儲存的店里不足時，自動切換到電網(wǎng)。當(dāng)蓄電池內(nèi)儲存有電力時，自動切換回蓄電池。這樣便能保證曝氣推流系統(tǒng)全天候工作，不會因為斷電而導(dǎo)致養(yǎng)殖的魚蝦死亡。

附圖說明

圖1為基于風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的工業(yè)化養(yǎng)魚曝氣推流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為基于風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的工業(yè)化養(yǎng)魚曝氣推流系統(tǒng)內(nèi)曝氣推流裝置局部示意圖。

圖3為基于風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的工業(yè)化養(yǎng)魚曝氣推流系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的機構(gòu)示意圖

圖4為自動控制方案圖。

圖中：1-三相異步電動機，2-傳動帶，3-羅茨鼓風(fēng)機，4-安全閥，5-壓力表，6-出口消聲器，7-通氣總管，8-自動控制閥，9-軟管，10-擋水板，11-曝氣盤，12-支架，13-太陽能電池組，14-風(fēng)能發(fā)電機組，15-電力柜，16-立柱，17-逆變器，18-PLC控制柜，19-控制器，20-蓄電池組。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

圖1為本發(fā)明的基于風(fēng)光互補發(fā)電的曝氣推流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。包括曝氣推流系統(tǒng)和風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)。

曝氣推流系統(tǒng)，包括可調(diào)式擋水板10，曝氣盤11，三相異步電動機1，羅茨鼓風(fēng)機3，自動控制閥8，安全閥4，壓力表5，立式出口消聲器6，支架12，軟管9，通氣總管7，傳動帶2。

其連接方式為：曝氣盤11置于支架12上，可以有效的防止沉積物對曝氣盤曝氣效果的影響。曝氣盤與軟管9連接，軟管上裝有自動控制閥8，根據(jù)池塘中測得的數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)大小，控制空氣的流量。通氣總管7與多個軟管9連接，可以同時對軟管輸送空氣，以達(dá)到池塘多點供氧的作用。立式出口消聲器6能有效的降低排氣噪聲，它的一端連接曝氣總管7，另一端連接羅茨鼓風(fēng)機3，出口消聲器與羅茨鼓風(fēng)機之間的管道上裝有安全閥4和壓力表5，當(dāng)風(fēng)機3產(chǎn)生的氣體壓力過高時，安全閥4便會泄氣，以降低壓力，避免危險的發(fā)生。三相異步電動機1通過傳動帶2帶動羅茨鼓風(fēng)機3的運轉(zhuǎn)，通過螺栓將螺母和鼓風(fēng)機3和電動機1的底座連接并固定，地腳螺栓卡在槽里，可以通過滑動來調(diào)節(jié)傳動帶2的松緊程度，來達(dá)到最佳的傳動效果?？烧{(diào)式擋水板10放置曝氣盤11上方，當(dāng)曝氣盤產(chǎn)生的氣泡帶動水體向上運動遇到可調(diào)式擋水板10時，便會改變水體的運動方向，向魚塘后方流動，使得帶有氧氣的水被推送向更大面積，并最終形成一個循環(huán)。

圖2為基于風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的工業(yè)化養(yǎng)魚曝氣推流系統(tǒng)內(nèi)曝氣推流裝置局部示意圖。

圖3為基于風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的工業(yè)化養(yǎng)魚曝氣推流系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的機構(gòu)示意圖，包括風(fēng)力發(fā)電機組14，太陽能電池組13，電力柜15，逆變器17，控制器19，蓄電池組20。

其連接方式為風(fēng)力發(fā)電機組14和太陽能電池組13通過導(dǎo)線與電力柜15連接；電力柜通過導(dǎo)線與逆變器17連接；逆變器分別與曝氣推流系統(tǒng)和PLC控制柜18連接。

風(fēng)力發(fā)電機組14和太陽能電池組13可以根據(jù)需要設(shè)置多組，它們依靠立柱16支撐，電力柜放置于立柱的外壁上。

由于工業(yè)化魚塘的面積很大，蘊含著大量的太陽能和風(fēng)能的資源，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)充分利用了這一特征，充分的利用這這兩個可再生能源，大大降低了對電網(wǎng)的依賴，不僅降低了成本，同時也是節(jié)約能源，綠色環(huán)保的舉措。另一方面，池塘中的魚蝦都是高密度養(yǎng)殖，需要全天候?qū)︳~塘進(jìn)行曝氣推流，當(dāng)蓄電池中的電力不足時，逆變器17便會自動切換到電網(wǎng)，當(dāng)蓄電池中的電力充足時，又會自動切回蓄電池20，這就保證了魚塘中的溶解氧以及水體的運動。

圖4為本發(fā)明自動控制方案圖。展示了曝氣推流系統(tǒng)中安全閥4、自動控制閥8、可調(diào)式擋水板10與PLC控制系統(tǒng)信號的收集、傳遞方式。

需要說明的是當(dāng)風(fēng)機3出口的壓力超過設(shè)定值時，PLC控制柜18便會輸出模擬信號到安全閥4，使安全閥4打開，進(jìn)行泄氣，防止危險的發(fā)生。當(dāng)風(fēng)機3出口壓力降低至低于設(shè)定值60kpa，PLC控制柜18便會輸出信號使得安全閥4關(guān)閉；

當(dāng)溶解氧監(jiān)測儀測得的值低于要求的溶氧量5mg/l時，信號反饋到PLC控制柜18，PLC控制柜18便會輸出信號到自動控制閥8，通過調(diào)節(jié)自動控制閥8，增大進(jìn)氣量。當(dāng)溶解氧達(dá)到設(shè)定值8mg/l時，溶解氧模擬信號就會傳輸?shù)絇LC控制柜，使得自動控制閥回到初始狀態(tài)。

為了達(dá)到整個水體的循環(huán)，必須要求一定的推流速度，當(dāng)魚塘中的流速儀測得的流速低于要求值0.1m/s時，PLC控制柜18便會輸出信號，減少調(diào)節(jié)擋水板10的角度來增大水流速度；當(dāng)流速達(dá)到設(shè)定值0.15m/s時，PLC控制柜18便會輸出流速控制信號至擋水板10，使得擋水板10恢復(fù)初始角度；

當(dāng)溶解氧和流速同時低于設(shè)定值5mg/l、0.12m/s時，PLC控制柜18首先輸出信號至自動控制閥8，當(dāng)溶解氧達(dá)到設(shè)定值8mg/l時，控制柜18便會輸出信號到自動控制閥8，使它恢復(fù)到初始狀態(tài)。若溶解氧調(diào)節(jié)后流速仍然低于設(shè)定值0.1m/s，則PLC控制柜18就會輸出信號至擋水板10，直至流速達(dá)到0.15m/s。若調(diào)節(jié)后流速已經(jīng)達(dá)到0.1m/s，則PLC控制柜18便不會輸出信號至擋水板10。

用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。