一种水族维生系统变频控制方法及系统与流程

本发明涉及水族维生系统技术领域，具体涉及一种水族维生系统变频控制方法及系统。

背景技术：

本部分向读者介绍可能与本发明的各个方面相关的背景技术，相信能够向读者提供有用的背景信息，从而有助于读者更好地理解本发明的各个方面。因此，可以理解，本部分的说明是用于上述目的，而并非构成对现有技术的承认。

水族维生系统是一组保证池水可循环再利用的封闭水处理系统，是海洋馆、海洋公园、大型商场展示水缸的重要组成部分。水族维生系统依据水池(或缸体)的饲养生物种类和数量，以一定的水流循环量和流速，连续降解、去除水中的污染物，达到生物所需的水质环境需求。

水族馆需要依靠维生系统的高效运作保障养殖池体的水质正常。水族馆的水质维护需要保证展示安全、系统运作安全、水质变化安全。现有的水族维生系统电费通常海洋馆资源费用(水、电、气)的80％以上。如何在保障水质正常的同时，减少维生系统运作的能耗是所有水族馆面临的问题。

展示安全的水质维护主要是控制池体浊度。浊度即浑浊度，就是用来表示水质混浊程度的单位。浊度很高的水会显得混浊不清，或者说不透明；而浊度很低的水则显得清澈透明。水族馆的浊度造成因素为：机械杂质(由动物喂食以及动物排泄产生，需要由过滤系统处理)；有机胶体(由有机的机械杂质分解产生，需要由生化系统处理)；微生物(由有机物刺激，需要由杀菌系统处理)。水族馆需要尽可能保证展示的8小时时间体现良好的浊度水平，因此在水族馆的维生系统过滤能力上多是采用的过量设计(系统留有较大的余量，用以进行快速的浊度峰值处理，而不能将全天的浊度因素平均在24小时内处理)，以便于在浊度发生变化时，尽可能快的降低浊度值。但这样的措施就会造成在非展示的时间段，水族维生系统运作浪费了大量的能源。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种水族维生系统变频控制方法及系统，用于解决现有的水族维生系统能源浪费的问题。

本发明实施例提供了一种水族维生系统变频控制方法，包括:

获取水族维生系统的浊度；

确定水族维生系统的目标流量，以使得当前时刻的目标浊度小于预设阈值；

根据所述系统流量确定动力系统的目标工作频率；

根据所确定的目标工作频率对所述动力系统进行实时控制。

可选地，所述确定水族维生系统的目标流量包括：

根据时间和水族维生系统的生物节律确定系统的目标流量。

可选地，所述确定水族维生系统的目标流量包括：

根据时间、水族维生系统的生物节律和分时电价确定系统的目标流量。

可选地，所述确定水族维生系统的目标流量包括：

建立浊度、时间和系统的目标流量的变频控制模型，根据所述变频控制模型确定水族维生系统的目标流量。

可选地，所述方法包括：

当水族维生系统的饲养生物为白鲸时，所述变频控制模型为：

Y＝0.181822988616215+0.00159969899511432*N+(N-7.29432692307692)*(N-7.29432692307692)*(-0.000394806655584128)+(-0.0000084835356800104)*L+(N-7.29432692307692)*(L-2008.89423076923)*(-0.000001512381592491)；

其中，Y为水族维生系统的浊度，L为水族维生系统的目标流量；N为对全天24小时的时间编号；N＝60×h，h为当前时间。

本发明实施例提供了一种水族维生系统变频控制系统，包括：

浊度获取单元，用于获取水族维生系统的浊度；

目标流量确定单元，用于确定水族维生系统的目标流量，以使得当前时刻的目标浊度小于预设阈值；

目标工作频率确定单元，用于根据所述系统流量确定动力系统的目标工作频率；

控制单元，用于根据所确定的目标工作频率对所述动力系统进行实时控制。

可选地，所述目标流量确定单元进一步用于：

根据时间和水族维生系统的生物节律确定系统的目标流量。

可选地，所述目标流量确定单元进一步用于：

根据时间、水族维生系统的生物节律和分时电价确定系统的目标流量。

可选地，所述目标流量确定单元进一步用于：

建立浊度、时间和系统的目标流量的变频控制模型，根据所述变频控制模型确定水族维生系统的目标流量。

可选地，当水族维生系统的饲养生物为白鲸时，所述变频控制模型为：

Y＝0.181822988616215+0.00159969899511432*N+(N-7.29432692307692)*(N-7.29432692307692)*(-0.000394806655584128)+(-0.0000084835356800104)*L+(N-7.29432692307692)*(L-2008.89423076923)*(-0.000001512381592491)；

其中，Y为水族维生系统的浊度，L为水族维生系统的目标流量；N为对全天24小时的时间编号；N＝60×h，h为当前时间。

本发明实施例提供的水族维生系统变频控制方法及系统，针对传统处理措施存在能耗较高的问题，本发明实施例通过获取水族维生系统的浊度，确定水族维生系统的目标流量，以使得当前时刻的目标浊度小于预设阈值；根据所述系统流量确定动力系统的目标工作频率；根据所确定的目标工作频率对所述动力系统进行实时控制，降低不必要的系统能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的水族维生系统变频控制方法的流程示意图；

图2是本发明一个实施例的分时电价示意图；

图3是本发明另一个实施例的水族维生系统变频控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一个实施例的水族维生系统控制方法的流程示意图。如图1所示，该实施例的方法包括：

S11：获取水族维生系统的浊度；

在实际应用中，可在水族维生系统的展示水缸中设置浊度计测量水族维生系统的浊度。

S12：确定水族维生系统的目标流量，以使得当前时刻的目标浊度小于预设阈值；

需要说明的是，为了保证水族维生系统的水质安全，需要保证展示水缸的浊度在预设范围之内。而水族维生系统在展示期间(一般是上午九点到下午五点)对水质的要求要高于非展示期间，需要尽可能保证展示的8小时时间体现良好的浊度水平，现有技术中在水族维生系统过滤能力上多是采用的过量设计，以便于在浊度发生变化时，尽可能快的降低浊度值，造成了能源的大量浪费。本发明实施例根据各个时刻设置目标浊度值，实时确定目标流量，避免对能源的浪费。

S13：根据所述系统流量确定动力系统的目标工作频率；

S14：根据所确定的目标工作频率对所述动力系统进行实时控制。

需要说明的是，本发明选取水族维生系统的日常记录数值(包括：时间；系统流量；水温；PH等水质参数)等多个参数。本发明实施例以水族维生系统的浊度为目标值，将获取的上述多个参数与浊度做相关性分析，得到影响浊度的主要影响因子为：测试时间(主要受生物节律影响)和系统流量(受污染物转化影响)。

本发明实施例的水族维生系统变频控制方法，针对传统处理措施存在能耗较高的问题，本发明实施例通过获取水族维生系统的浊度，确定水族维生系统的目标流量，以使得当前时刻的目标浊度小于预设阈值；根据所述系统流量确定动力系统的目标工作频率；根据所确定的目标工作频率对所述动力系统进行实时控制，降低不必要的系统能耗。

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，所述确定水族维生系统的目标流量包括：

根据时间和水族维生系统的生物节律确定系统的目标流量。

可理解的是，不同的水族维生系统的饲养生物具有不同的生物节律，因而需要设置不同的系统流量连续降解、去除展示水缸中的污染物，达到饲养生物所需的水质环境需求和展示需求。

在本发明实施例的另一种可选的实施方式中，所述确定水族维生系统的目标流量包括：

根据时间、水族维生系统的生物节律和分时电价确定系统的目标流量。

需要说明的是，本发明实施例为了进一步减少水族维生系统的能源消耗，在确定系统的目标流量时除了考虑时间和水族维生系统的生物节律，还考虑了分时电价，即在满足水质需求的前提下，尽量在低电价时刻提供较大的目标流量对水中污染物进行去除，降低浊度。

进一步地，所述确定水族维生系统的目标流量包括：

建立浊度、时间和系统的目标流量的变频控制模型，根据所述变频控制模型确定水族维生系统的目标流量。

当水族维生系统的饲养生物为白鲸时，所述变频控制模型为：

Y＝0.181822988616215+0.00159969899511432*N+(N-7.29432692307692)*(N-7.29432692307692)*(-0.000394806655584128)+(-0.0000084835356800104)*L+(N-7.29432692307692)*(L-2008.89423076923)*(-0.000001512381592491)；

其中，Y为水族维生系统的浊度，L为水族维生系统的目标流量；N为对全天24小时的时间编号；N＝60×h，h为当前时间。

具体地，白鲸池是北京海洋馆重点展示池体，其内饲养有2头白鲸，日常展示担负有：动物展示；与游客互动拍照；水下动物表演等任务。由于白鲸的饲养操作(动物喂食；动物排泄；水下人员的操作等)，导致白鲸池在下午展示期间，水体浊度偏高，存在游客感官效果不佳的状况。对白鲸池长期的水质追踪结果显示，采用本发明实施例的控制方法，白鲸池在24小时内水族维生系统对于养殖造成的负载处于平衡稳定状态。即该池体在不增加维生系统机械过滤模块的前提下，可以改善目前展示期间水体浊度偏高的状况。此外结合北京市的分时电价(如图2所示)，合理调整白鲸池砂缸水泵的工作频率，通过技术改造，最终达到节约电能消耗，提高展示效果，不降低其他主要水质指标的目的。

需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的一个优选实施例，不同的饲养动物有不同的生物节律。参照白鲸的变频控制模型，本领域技术人员经过有限次的拟合实验可以得到其他饲养动物的变频控制模型。

图3是本发明另一个实施例的水族维生系统变频控制系统的结构示意图。如图3所示，本发明一个实施例的水族维生系统变频控制系统包括浊度获取单元31、目标流量确定单元32、目标工作频率确定单元33和控制单元34，具体地：

浊度获取单元31，用于获取水族维生系统的浊度；

目标流量确定单元32，用于确定水族维生系统的目标流量，以使得当前时刻的目标浊度小于预设阈值；

目标工作频率确定单元33，用于根据所述系统流量确定动力系统的目标工作频率；

控制单元34，用于根据所确定的目标工作频率对所述动力系统进行实时控制。

目标流量确定单元32进一步用于：

根据时间和水族维生系统的生物节律确定系统的目标流量。

目标流量确定单元32进一步用于：

根据时间、水族维生系统的生物节律和分时电价确定系统的目标流量。

目标流量确定单元32进一步用于：

建立浊度、时间和系统的目标流量的变频控制模型，根据所述变频控制模型确定水族维生系统的目标流量。

可选地，当水族维生系统的饲养生物为白鲸时，所述变频控制模型为：

Y＝0.181822988616215+0.00159969899511432*N+(N-7.29432692307692)*(N-7.29432692307692)*(-0.000394806655584128)+(-0.0000084835356800104)*L+(N-7.29432692307692)*(L-2008.89423076923)*(-0.000001512381592491)；

其中，Y为水族维生系统的浊度，L为水族维生系统的目标流量；N为对全天24小时的时间编号；N＝60×h，h为当前时间。

本发明实施例的装置可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本发明实施例提供的水族维生系统变频控制方法及系统，针对传统处理措施存在能耗较高的问题，本发明实施例通过获取水族维生系统的浊度，确定水族维生系统的目标流量，以使得当前时刻的目标浊度小于预设阈值；根据所述系统流量确定动力系统的目标工作频率；根据所确定的目标工作频率对所述动力系统进行实时控制，降低不必要的系统能耗。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

需要说明的是术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。