一种高效节能环保的养殖系统的制作方法

本发明涉及水产养殖领域，具体涉及一种高效节能环保的养殖系统。
背景技术：
：在水产养殖的过程中，水产的排泄物以及剩余的饲料会在养殖池内不断累积造成养殖池水体富营养化，严重影响水产的健康以及降低水产的产量。技术实现要素：针对上述问题，本发明提供一种高效节能环保的养殖系统。本发明的目的采用以下技术方案来实现：一种高效节能环保的养殖系统，包括一级净化池、二级净化池、养殖池和输水机构，所述一级净化池包括缺氧池、厌氧池、好氧池、消毒池，缺氧池、厌氧池、好氧池、消毒池依次首尾连接，它们的内壁构成了方形的二级净化池的池壁，二级净化池的中心设置该养殖池，一级净化池和二级净化池之间、二级净化池和养殖池通过输水机构进行输水和出水。本发明的有益效果为：系统占用空间小，且采用多级净化处理池与养殖池之间进行水质过滤，能保证养殖塘所需净水的供应。附图说明利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本发明的结构框图；图2是故障检测装置的结构框图。附图标记：一级净化池10、二级净化池20、养殖池30、输水机构40、故障检测装置50、振动信号采集模块101、信号降噪模块102、故障特征提取模块103、信号初步降噪单元104、信号二级降噪单元105、信号末级降噪单元106。具体实施方式结合以下实施例对本发明作进一步描述。参见图1，本实施例提供了一种高效节能环保的养殖系统，包括一级净化池10、二级净化池20、养殖池30和输水机构40，所述一级净化池10包括缺氧池、厌氧池、好氧池、消毒池，缺氧池、厌氧池、好氧池、消毒池依次首尾连接，它们的内壁构成了方形的二级净化池20的池壁，二级净化池20的中心设置该养殖池30，一级净化池10和二级净化池20之间、二级净化池20和养殖池30通过输水机构40进行输水和出水。优选地，所述输水机构40包括水泵、输水管道和阀门，所述缺氧池和厌氧池之间、厌氧池和好氧池之间、好氧池和消毒池之间、消毒池和二级净化池20之间、二级净化池20和养殖池30之间皆设置一输水管道、一阀门和一水泵。优选地，所述二级净化池20内按表面积均匀设置具有强效生物净化过滤功能的生物净化材料，该生物净化材料能建立生物载体群并对水质进行处理。本发明上述实施例的系统占用空间小，且采用多级净化处理池与养殖池30之间进行水质过滤，能保证养殖塘所需净水的供应，在过滤处理过程中采用环保节能的生物自然净化技术，节能环保。优选地，所述养殖系统还包括用于对输水机构40进行故障检测的故障检测装置50。优选地，如图2所示，该故障检测装置50包括依次连接的振动信号采集模块101、信号降噪模块102和故障特征提取模块103；所述振动信号采集模块101，用于利用加速度传感器采集输水机构40在正常状态下及各种故障状态下运行时的原始振动信号；所述信号降噪模块102包括信号初步降噪单元104、信号二级降噪单元105和信号末级降噪单元106，所述信号初步降噪单元104用于利用最小熵反褶积的自适应分析方法对原始振动信号进行初步降噪；所述信号二级降噪单元105用于对经过信号初步降噪单元104处理后的振动信号进行二次降噪；所述信号末级降噪单元106用于基于改进的综合经验模态算法对信号二级降噪后的振动信号进行末级降噪；所述故障特征提取模块103用于提取降噪后的振动信号的故障特征信息。其中，所述故障特征提取模块103在提取降噪后的振动信号的故障特征信息时具体执行：(1)通过二阶循环自相关函数对降噪后的振动信号进行解调分析，获得二阶循环自相关函数；(2)对该二阶循环自相关函数进行时域切片，获得时域切片信号，从而提取出振动信号的故障特征信息。其中，所述利用最小熵反褶积的自适应分析方法对原始振动信号进行初步降噪，包括：1)采用范数衡量熵的大小，并把其作为目标函数，求目标函数的最大值，即为最优滤波器系数；2)运用该最优滤波器系数对原始振动信号进行反褶积运算，得出滤波器系数；3)使用得到的滤波器系数设计FIR滤波器对原始振动历史信号进行滤波。在上述实施例中，对采集的原始振动信号进行多次降噪，能够有效地消除噪声对数据的影响，从而有利于更精确地提高对输水机构40进行故障分析的精度；此外，上述实施例采用最小熵反褶积的自适应分析方法和改进的综合经验模态算法相结合的方式对原始振动信号进行降噪，有效降低了原始振动信号中的噪声部分，能提高原始振动信号的信噪比，削弱噪声对综合经验模态分解后的微弱信号特征提取的干扰，进一步提高对输水机构40进行故障特征提取的精度，从而有益于提高对输水机构40进行精确的故障识别。优选地，所述信号二级降噪单元105具体执行：(1)对经过信号初步降噪单元104降噪的振动信号进行小波转换，得到不同频带上的振动信号；(2)采用滑动窗技术对各频带上的振动信号进行分段处理，提取振动信号的时间序列C和Y，以及各段信号的小波系数其中g＝1，2，3…，为振动信号的频带数，m＝1，2，3…，为小波系数的序列；(3)对功率谱密度进行一阶平滑处理，得到平滑后的振动信号Ω(C,Y)；(4)设定各个频带上平滑后的振动信号中各段信号的阀值，根据设定的阀值对各段信号进行降噪，削除超出阀值以外的振动信号，然后将降噪后的各段信号进行重构，之后进入信号末级降噪单元106进行进一步降噪处理。在本实施例中，利用小波技术和滑动窗技术对振动信号进行降噪处理，并将降噪后的各段信号进行重构，使得各段噪声处理更加灵活准确，降噪效果更好，为对输水机构40的故障特征提取奠定良好的基础。优选地，所述平滑后的振动信号采用以下经过优化的平滑公式得到：式中，Ω(C,Y)表示时间序列为C和Y的平滑后的振动信号，Ω(C-1,Y)为时间序列为C-1和Y的平滑后的振动信号；设定Ω(0,Y)＝0，β为阀值系数，N为采用的窗函数的长度，|E(C,Y)|2为振动信号Ω(C,Y)所对应频带的功率谱密度。在本实施例中，采用优化的平滑公式进行振动信号的平滑处理，该公式不仅考虑了阀值系数的影响，也考虑了窗函数的长度的影响，使得该平滑处理更精确，适用范围更广。优选地，所述各个频带上平滑后的振动信号中各段信号的阀值由以下公式进行设定：其中，Pg为第g个频带上平滑后的振动信号Ω(C,Y)的阈值；β为人为设定的阀值系数，Ωmax(C,Y)和分别为平滑后的振动信号Ω(C,Y)的最大值和平均值，为所述的各段信号的小波系数的中值的绝对值。在本实施例中，能够根据振动信号中各频带的功率谱密度和小波系数对各段信号的阀值自适应地进行调整，使得降噪更加准确，且不受振动信号长度的影响，有利于实现针对输水机构40的故障的精确识别，确保污水设备的健康运作。优选地，所述基于改进的综合经验模态算法对二级降噪后的振动信号进行末级降噪，包括：(1)设定高低频的分界线，采用经验模态分解的自适应时频分析方法将初步降噪后的原始振动信号按高低频分解成不同的固有模态函数；(2)对所得的固有模态函数进行傅里叶变换，获得多个含有高频成分的固有模态函数和多个含有低频成分的固有模态函数，将多个含有高频成分的固有模态函数组合成新的本征模态函数UH：UH＝U1+U2+…+Ua将多个含有低频成分的固有模态函数组合成新的本征模态函数UL：UL＝U1+a+U2+a+…+Ub式中，U1,U2,…,Ua表示含有高频成分的固有模态函数，U1+a,U2+a,…,Ub表示含有低频成分的固有模态函数，a是含有高频成分的固有模态函数的最大层数，b是含有低频成分的固有模态函数的最大层数；(3)对本征模态函数UH、UL分别进行综合经验模态分解，提取敏感的固有模态函数。本优选实施例通过将多个高频成分叠加组合成新的本征模态函数UH，将多个低频成分叠加组合成新的本征模态函数UL，避免了经验模态分解中的模态混叠现象，提高了综合经验模态的分解精度，为下一步的故障特征提取打下基础。优选地，对本征模态函数UL进行综合经验模态分解时选取的整合次数为100，选取的白噪声幅值为[0.2,0.6]；对本征模态函数UH进行综合经验模态分解时选取的整合次数为100，选取的白噪声幅值满足：Sn＝0.06Sh式中，Sn为选取的白噪声的能量标准差，Sh为原始振动信号的最优高频成分的能量标准差，其中最优高频成分为与原始振动信号相关性最大的固有模态函数；其中，通过下式计算固有模态函数与原始振动信号的相关性：式中，relativeRi(j)表示Ri(j)与原始振动信号的相关性，E为原始振动信号的采样点数，x0(j)表示第j个原始振动信号，Ri(j)表示与第j个原始振动信号对应的第i个固有模态函数，k表示与第j个原始振动信号对应的固有模态函数的数量，为原始振动信号的均值，T为人为设定的修正系数。本优选实施例采用上述方式对白噪声幅值进行优化，提高了综合经验模态的分解精度，利于下一步对输水机构40的故障特征提取。根据上述实施例，发明人进行了一系列测试，以下是进行测试得到的实验数据，该实验数据表明，本发明能够精确、快速地对养殖系统中的输水机构进行故障检测和维修，由此可见，本发明在应用于养殖系统的有关故障检测时产生了非常显著的有益效果。养殖系统运行情况水质监测各项指标故障检测错误率工作时间：1天，输水机构发生故障次数：0合格—工作时间：2天，输水机构发生故障次数：1合格0％工作时间：7天，输水机构发生故障次数：1合格0％工作时间：14天，输水机构发生故障次数：2合格0％工作时间：30天，输水机构发生故障次数：2合格0％最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页1 2 3