多工位桡足类浮游动物培养装置及其培养方法与流程

本发明涉及海洋微生物培育设备领域，具体的说是属于海洋生物培养机电一体化领域，特别涉及一种多工位桡足类浮游动物培养装置。

背景技术：

桡足类浮游动物是海洋生态系统的重要组成部分，是生物链中的次级生产者，对维持海洋生态系统的平衡和稳定起着重要作用。同时由于其含有丰富的不饱和脂肪酸，是食物链上一级的优质饵料，适于作为鱼虾等的开口饵料。浮游动物一般个体较小、生命周期短，极易受到外界环境变化的影响，野外采集远远不能满足需要。因此，海洋浮游动物作为饵料的规模化养殖一直是水产养殖方面热点。

为了实现海洋浮游动物的规模化生产，重要是研制适合其生存的培养设备。桡足类浮游动物培养系统发展在浮游动物的规模化培育方面起到了重要的推进作用，但依然存在一些问题亟待解决。

中国专利CN 1440236 A浮游动物的培养方法和采用该方法的培养装置以及培养物，公开贮存含有浮游动物的培养液的培养槽；设置在该培养槽内的固液分离膜；用于通过该固液分离膜，从该培养液中除去该浮游动物的繁殖阻碍物质和/细菌的水溶性营养物质的设备以及用于向该培养槽添加该浮游动物的饵料和新鲜的培养液的设备。但是此设备无法实现多工位同时培养，且无法实现内部培养水的循环过滤。

中国专利CN 101243781 A一种浮游动物培养装置，公开了一种便于移动的一体式培养箱，包含与支架固定的培养部和冲洗部以及相应管路，但是，此培养还是只能实现一个批次的培养，且水温、酸度等调节不方便，无法实现自动化控制。

现有培养系统的单位效益还是偏低，并且浮游动物及其卵的收集不方便，导致后期卵和幼体成活率不高。这与培养系统的自动控制精度和范围有关，亟需采用先进的控制方法和高精度的检测技术对培养装置的温度、PH值、饵料的定时投放以及粪便和卵的定时清理收集等方面进行更加精准检测和控制，为浮游动物的生长提供更加合理准确的培养环境。浮游动物培养系统的研究和开发必将大力推进海洋浮游动物作为饵料的规模化养殖，使其在海水养殖业中拥有广阔的应用前景。

技术实现要素：

根据上述不足之处，本发明的目的是提供一种实现自动控制的多工位桡足类浮游动物培养装置及其培养方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案在于：多工位桡足类浮游动物培养装置，它包括用于储存海水的储水箱和与储水箱相连的上水管路，上水管路与至少一个用于培养桡足类浮游动物的培养箱相连，培养箱设有用于储存和投放饵料的饵料箱，培养箱还设有用于收集卵和幼体的收集管路，培养箱通过回水管路与储水箱相连，储水箱设有进水管路和排水管路，储水箱还设有酸化机和温度传感器，上水管路、收集管路、回水管路、进水管路和排水管路设有阀门，培养装置还包括与酸化机、温度传感器和所有管路上的阀门相连并用于控制酸化机、温度传感器和所有阀门的控制箱。

优选的是：还包括用于放置培养装置的支架。

优选的是：所述的培养箱的下端为锥形。

优选的是：培养箱的下端锥形部分与上端连接处设有过滤网。

优选的是：所述的饵料箱的页面高于培养箱的液面。

优选的是：所述的进水管路上设有冷水机。

优选的是：所述的上水管路与储水箱底部的潜水泵相连。

本发明还提供一种培养桡足类浮游动物的方法，包括如下过程，

(1)进水：通过进水管向储水箱中通入经冷水机处理到合适温度的海水，并通过潜水泵和上水管路通入到培养箱中，当培养箱水位到达规定高度时海水经回水管路流入储水箱内，形成内水循环：

(2)培养：将桡足类浮游动物的卵或幼体投放至培养箱的下端，并安放过滤网，并通过控制箱进行定期投放饵料，进行培养；

(3)调节：培养过程中通过酸化机和温度传感器进行温度和pH值的检测，并通过控制箱进行控制，保持设定的水温和pH值；

(4)换水：通过排水管路将储水箱底部的食物残渣和水溶性氨进行排出，同时通过进水管路进水补充，形成外水循环；

(5)收卵：当一个周期培养结束时，通过控制箱控制收集管路打开进行收集；将桡足类浮游动物的成体和卵或幼体进行分离，将卵或幼体再次进行培养。

本发明的有益效果在于：

1、多工位培养箱设计。同一储水箱结合多个培养箱结构设计，实现了同水域多工位培养箱的实验方法，可以对相同水域不同桡足类或同种桡足类不同饵料投放方式进行对比实验，保证了对比实验的水质一致性。同时，提高了培养效率，降低培养设备成本。

2、内外水双循环控制体系。储水箱通过带有止回阀的上水管路与多个培养箱相连，潜水泵将储水箱海水分别导入培养箱，各培养箱溢出水经回流管回流至储水箱，实现培养环境的内循环。同时，储水箱水体会定期开启外循环模式，对整体水域水体更新，保证培养水质，保证桡足类浮游动物的培养效果和成活率。

3、参数实时监测和精确控制。该培养系统对温度、PH值、循环及饵料投放时间设定等参数进行实时监测，对数据进行比对，生成相应调节决策，通过酸碱度调节单元和温度调节单元对培养环境进行调控，使其保持在有利于浮游动物生产发育的范围内。监测及调节系统精度高，响应快，能够对培养环境实现实时调节。

4、卵自动收集。定时自动开启卵收集系统，大大提高了卵或幼体的成活率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的设备原理图。

图中：1-储水箱；2-支架；3-收集管路；4-阀门；5-饵料箱；6-培养箱；7-回水管路；8-过滤网；9-酸化机；10-控制箱；11-进水管路；12-冷水机；13-进水管路；14-温度传感器；15-上水管路；16-潜水泵。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示的多工位桡足类浮游动物培养装置，它包括用于储存海水的储水箱1和与储水箱1相连的上水管路15，上水管路15与至少一个用于培养桡足类浮游动物的培养箱6相连，培养箱6设有用于储存和投放饵料的饵料箱5，培养箱5还设有用于收集卵和幼体的收集管路3，培养箱6通过回水管路7与储水箱1相连，储水箱1设有进水管路11和排水管路13，储水箱1还设有酸化机9和温度传感器14，上水管路15、收集管路3、回水管路7、进水管路11和排水管路13设有阀门3，培养装置还包括与酸化机12、温度传感器14和所有管路上的阀门3相连并用于控制酸化机9、温度传感器14和所有阀门3的控制箱10。其中，储水箱1、培养箱6、饵料箱5和收集管路3均采用食品级聚四氟乙烯材质。

进一步的，上水管路15可以为一个总的上水管路再分为与各个培养箱相连的上水支管路，也可以为多个上水支管路直接与相应的培养箱1相连。同样的，回水管路7可以是与各个培养箱的回水支管路再汇总到一个总的回水管路上，也可以是每个与培养箱6相连的回水支管路直接与储水箱1相连。上水管路15的阀门为单向阀，防止浮游动物及其产生的卵回流到蓄水箱中。

进一步的，所有的阀门3设为电磁阀，并通过控制箱10进行控制阀门的开启或关闭，实现自动控制。

进一步的，多工位桡足类浮游动物培养装置还包括用于放置培养装置的支架2，保证各个箱体之间的位置关系。同时，支架2下端可以设有轮子，便于整个培养装置根据实际环境进行移动和调节。

进一步的，培养箱6的下端为锥形，且培养箱6的下端锥形部分与上端连接处设有过滤网8，这是为了将桡足类浮游动物及其卵集中到锥形区域便于进行收集，不经过隔离的话，桡足类浮游动物将散布整个培养箱内，不便于集中收集。其中，过滤网8可以采用80目的纱网，周围采用不锈钢材质的固定环进行固定，其中固定环与培养箱下端锥形部分与上端连接处的形状和尺寸相配合，通过不锈钢的重力，避免过滤网8在培养箱6中浮起来，同时，也可以通过其他固定扣、固定绳等固定装置将过滤网8固定在培养箱内。桡足类动物饵料为多种海洋微藻按一定比例调配的藻液，将其置于饵料箱5中，根据浮游动物需要按时定量投放，避免了人工投放造成的投放时间和投放量不均的现象。

进一步的，饵料箱5的页面高于培养箱6的液面，阀体打开后饵料可利用重力自行流入培养箱内，非常方便。

进一步的，进水管路11上设有冷水机12，通过冷水机12可将进入储水箱1的水温调节到合适的温度，便于桡足类浮游动物的生长。

进一步的，上水管路15与储水箱1底部的潜水泵16相连，通过潜水泵16提供向培养箱6输送水的动力，以及外水循环时的水流动力。

进一步的，pH值传感器采集培养液的pH值，通过模数转换送至CPU，CPU将培养液的pH值与浮游动物需要的PH值(7.2-8.2)进行比较，对培养液中投放合理的调节剂，若培养液的pH值过酸则控制pH值调节器加入碱液，若培养液的pH值过碱则控制pH值调节器加入酸液，一旦pH值恢复到正常范围内则关闭pH值调节器。

进一步的，利用带有铂热电阻探头Pt100的温度变送器对培养液温度进行监测，监测信号通过模数转换送至CPU，依据温度设定值控制温度，使培养液保持合理的温度范围。

进一步的，使用霍尔水流量计监测水流量，当水通过磁性转子组件时，转子转动并且转速随着流量变化而变化，霍尔传感器输出电脉冲信号，因此电脉冲信号的频率与被测流体的流量成正比，CPU对电脉冲信号计数即可计算出流体流量。

进一步的，配置STM32的实时时钟外设为当前时间，实现系统的计时、定时功能，从而CPU通过控制电磁阀实现饵料的每隔5h(根据培养生物及饵料类型适当调整)一次投放、卵的每隔3天(根据培养生物适当调整)进行一次采集。

进一步的，CPU控制LCD液晶显示屏，把采集到的pH值、温度、流量等信息显示在LCD液晶显示屏上，并显示出实时时间，方便实验人员及时获取相关信息。

本发明还提供一种培养桡足类浮游动物的方法，包括如下过程，

(1)进水：通过进水管路11向储水箱1中通入经冷水机12处理到合适温度的海水，并通过潜水泵16和上水管路15通入到培养箱6中，当培养箱6水位到达规定高度时海水经回水管路流入储水箱1内，形成内水循环。

(2)培养：将桡足类浮游动物的卵或幼体投放至培养箱6的下端，并安放过滤网8，并通过控制箱10进行定期投放饵料，进行培养。

(3)调节：培养过程中通过酸化机9和温度传感器14进行温度和pH值的检测，并通过控制箱10进行控制，保持设定的水温和pH值；具体的说，酸化机9实时监控并调节环境的PH值，使水质pH值始终处于适合浮游动物正常活动及摄食的理想范围。温度传感器14实时监控水质温度，并通过冷水机12进行调节水温。

(4)换水：通过排水管路13将储水箱1底部的食物残渣和水溶性氨进行排出，同时通过进水管路11进水补充，形成外水循环。

(5)收卵：当一个周期培养结束时，通过控制箱10控制收集管路3打开进行收集；将桡足类浮游动物的成体和卵或幼体进行分离，将卵或幼体再次进行培养。

本培养装置的内外水循环、温度调节、pH值调节、饵料投放和卵收集过程均由控制箱完成，实现了控制过程的智能化，精确化。控制箱上可设有显示屏，可以实时显示环境情况(温度、PH值等)，通过按钮可根据需要进行参数设定。整个系统操作方便，控制精准，有效保障了动物培养过程，同时，装置采用多工位方式，提高了生产效率，并为同环境下对比试验提供条件。