一种集监测、增氧、投料于一体的虾稻共作养殖装置的制作方法

本发明涉及养殖技术领域，尤其涉及一种集监测、增氧、投料于一体的虾稻共作养殖装置。

背景技术：

近几年，人们对小龙虾饮食的追捧，使小龙虾养殖业大势兴起，但是在当前的虾稻共作种养模式中仍然还在大规模地使用人为手工养殖的粗放式管理模式，不仅造成人力资源浪费、养殖成本高和生产效率低等问题，还不能及时了解虾稻共作中养殖环境参数的真实情况，如水质ph值、溶解氧浓度和水温等。

为实现小龙虾养殖朝着智能化、信息化的方向发展，目前市面上已经出现用于水产品养殖的自动投料机、增氧机、水质监测仪等装置，但是还没有一款专用于虾稻共作的养殖装置。

在水质监测方面，虾稻共作中小龙虾的种养环境参数需要一直监测，如水质溶解氧浓度和ph值直接影响着高养殖密度下小龙虾的存活情况和是否出现大规模逃逸的现象；水温直接对小龙虾投喂饵料的用量有影响，当水温低于16℃可停止对小龙虾投喂，待水温高于16℃后，再恢复投喂；在投料方面，对小龙虾进行投喂时，不仅与水温有关，还需根据小龙虾的生活习性，做到定点、定时、定量的投喂，投喂量低于正常值时，不利于小龙虾的生长，投喂量高于正常值时，多余的生物饵料需要靠水中的耗氧型微生物进行分解，严重时会造成养殖水质的溶解氧浓度和ph值偏离正常值。当出现投喂过量的现象时，需要及时通过该对区域水质进行增氧处理来加速饵料的分解和扩散，使水质环境快速的恢复到正常情况；在增氧方面，养殖户通常在虾稻共作田中提高养殖密度来实现更高的养殖效益和产出率，而高密度的养殖会造成养殖水质出现溶解氧不足的现象，影响小龙虾的正常生长和繁殖。

而目前市面上用于水产品养殖的水质监测仪、增氧机、投料机都是只能独立的完成各自的监测、增氧、投喂功能，没有考虑到在虾稻共作中水质的溶解氧浓度、ph值、水温和增氧机、投料机之间的相互关系，同时仍然需要养殖人员对各个装置进行人为的开启和关闭，不仅劳动量较大，各个环节的联动性和时效性也较差。

例如，在投喂时，不仅需考虑水温的影响，还需做到定点、定量、定时的原则，而目前市面上的投喂机，都是只能在一个固定位置，向四周投喂饵料，没有考虑到水温因素也不能满足小龙虾的投喂原则要求；在增氧时，市面上的增氧设备通常也只能在一固定位置，通过机械的搅动表面水体或增加水体的流动性来增加水质的溶解氧浓度，没有考虑到小龙虾生长繁殖的区域性和水层深度等方面的影响，当某个投喂点出现投喂过量、缺氧时不能即时对该区域进行快速的增氧，需靠在一个定点进行增氧来增加整体水域的溶解氧的浓度，这样不仅增氧速度慢、浪费电能、增氧效果还差，而且增氧机的体积较大，固定于虾稻共作田的虾沟中时，会严重阻碍养殖人员的其它养殖行为；在对养殖水质进行监测时，现有的水质监测仪，只负责水质监测功能，没有将水质监测与增氧、投喂等装置联动起来，当虾稻共作农田中的水质出现问题时，不能第一时间得到快速解决。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种集监测、增氧、投料于一体的虾稻共作养殖装置，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种集监测、增氧、投料于一体的虾稻共作养殖装置，包括浮船以及设置在浮船上的投料组件、增氧组件、水质监测组件、巡航模块和监控终端，投料组件、增氧组件、水质监测组件、巡航模块和浮船分别与监控终端电连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

在上述方案中，增氧组件包括鼓风机和排风管，鼓风机设置在浮船上，排风管的上端与鼓风机的出风口相连通，排风管的下端伸入至液面以下，排风管的下端呈网型镂空状；鼓风机与监控终端电连接。

在上述方案中，增氧组件还包括第一推杆电机、通风管和伸缩软管，通风管的进风口与鼓风机的出风口相连通，通风管的出风口通过伸缩软管与排风管的上端相连通，第一推杆电机设置在通风管上，第一推杆电机的伸缩杆在通风管中与伸缩软管的底部连接；第一推杆电机与监控终端电连接。

在上述方案中，投料组件包括饵料箱、立式搅拌机、称重组件、导料管、水泵和导料盘，立式搅拌机设置在浮船上，饵料箱设置在立式搅拌机上，饵料箱的出料口与立式搅拌机的内腔相连通，饵料箱的出料口上设有由第一继电器控制开关的第一阀门；称重组件设置在立式搅拌机的下方，且立式搅拌机的出料口与称重组件的称重室相连通，立式搅拌机的出料口上设有由第二继电器控制开关的第二阀门，导料盘布置在水下，导料盘上设有多个出料孔，导料管的两端分别与导料盘和称重组件相连，水泵的进水口伸入至水面以下，水泵的出水口与导料管的内腔相连通，立式搅拌机、称重组件和水泵分别与监控终端电连接。

在上述方案中，立式搅拌机包括箱体、电机、搅拌筒、螺杆、螺旋叶桨、横杆、第一固定杆，搅拌筒布置在箱体内，且位于箱体上的出料口的正上方，搅拌筒通过多根第一固定杆与箱体相连接，搅拌筒的下端与箱体的内壁之间具有间隙，电机布置在搅拌筒的上方，且电机通过多根横杆与箱体相连接，螺杆竖直设置在搅拌筒内，螺杆的上端与电机的输出轴相连接，螺杆的下端为自由端，螺旋叶桨绕设在螺杆上，电机与监控终端电连接。

在上述方案中，立式搅拌机还包括挡板和第二固定杆，挡板呈圆锥形，挡板布置在电机的上方，并遮挡着电机，挡板通过多根第二固定杆与搅拌筒的下端相连接。

在上述方案中，称重组件包括称重室、称重盘和第二推杆电机，箱体的出料口与称重室的上端开口相连，称重盘设置在称重室的下端开口处，称重盘通过第二推杆电机与箱体相连接，第二推杆电机在驱动称重盘进行移动的过程中以使称重室的下端开口打开和闭合，称重盘和第二推杆电机分别与监控终端电连接。

在上述方案中，导料管包括主料管和多根分支料管，多根分支料管的两端分别与主料管的出料口和导料盘相连，主料管的进料口正对称重室的下端开口；水泵的进水口伸入至水面以下，水泵的出水口与主料管的内腔相连通。

在上述方案中，导料管还包括多个震动块，主料管上呈环形的嵌设有多个震动块，所有震动块所围合而成的结构的中间具有空隙。

在上述方案中，导料盘的底部设有多个led灯。

本发明的有益效果是：

1)水质监测组件能够在巡航中对水温、ph值和溶解氧等水质环境参数进行实时监测，通过监控终端分析数据根据虾的生活习性作出增氧和投喂指令；

2)在巡航增氧过程中，通过第一推杆电机控制排风管没入水中的高度，采用爆气法方式将空气注入虾沟，达到指定区域增氧，不破坏水域原有的生态环境，使增氧效果更加明显有效，增氧速度更加迅速；同时，投料过后也可短暂地开启增氧组件加速所投喂饵料的扩散速度，当投料过量时，开启增氧功能加速饵料的分解，使水环境尽快达到平衡状态；

3)通过电机控制螺杆的快速旋转将饵料从箱体底部通过搅拌筒和搅拌桨叶由中心提升至顶端，再以伞状飞抛散落，回至底部，使得饵料在箱体内上下翻滚搅拌，短时间内即可将大量饵料搅拌疏松均匀，避免饵料的块状粘连和投喂的不均匀，便于后续饵料的称重和提高投喂效率；

4)通过监测称重盘的质量数据来调节立式搅拌机出料口的开关，同时调节第二推杆电机的档位来控制称重室出口的开关，当质量达到设置值时关闭出料口，第二推杆电机收缩推杆带动称重盘脱离称重室，称重室内的饵料下落至导料管，间隔3s后第二推杆电机伸长推杆，称重盘与称重室闭合，同时立式搅拌机的出料口打开，饵料再次落入称重室进行计量，如此重复上述操作直至到达投喂指定量饵料，从而实现定量的饵料投喂要求，节约投喂成本、保持虾的最佳生长环境，提高生产效率；

5)导料管主要由震动块、主料管和分支料管组成，称重盘计量后的定量饵料通过震动块上下固有频率的抖使得导料管处于动态，避免了饵料下落过程的阻塞，同时通过水泵将虾沟中的水与饵料混合，便于饵料经过分支料管投喂至虾沟和洁净管壁的作用，分支料管和导料盘的设计可以扩大饵料的投喂面积，避免投喂饵料在水中堆积和分布不均，造成虾的大量聚集和饵料久贮变质的问题。

附图说明

图1为本发明所述集监测、增氧、投料于一体的虾稻共作养殖装置的结构示意图；

图2为本发明所述集监测、增氧、投料于一体的虾稻共作养殖装置的俯视图；

图3为立式搅拌机的部分结构示意图；

图4为导料盘的结构示意图；

图5为本发明装置的工作流程图；

图6为本发明的增氧组件工作流程图；

图7为本发明的投料组件工作流程图；

图8为本发明装置的清洗模式流程图；

图9为本发明装置的系统架构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1、图2、图3、图4、图9所示，一种集监测、增氧、投料于一体的虾稻共作养殖装置，包括浮船1以及设置在浮船1上的投料组件2、增氧组件3、水质监测组件4、巡航模块5和监控终端6，投料组件2、增氧组件3、水质监测组件4、巡航模块5和浮船1分别与监控终端6电连接，巡航模块5包括gps和雷达，该装置在执行任务时，通过gps和雷达按照导入的虾田规划路径节点进行自动行驶和避障，在行驶过程中，水质监测组件4实时地进行水质环境参数的采集，监控终端6对采集数据分析整合，控制装置在节点处(虾的领地处)进行增氧和投喂任务，同时监测到的水质数据通过gprs上传至数据云服务器进行备份和分析决策处理，相关人员可通过手机app和web客户端对数据进行浏览及操控、设定装置的各项功能和参数。

浮船1包括船体110、浮杆120、螺旋桨装置130和浮球140，螺旋桨装置130设置在船体110的尾部，螺旋桨装置130主要用于驱动船体110在水中运动，船体110的两侧均设有浮杆120，每根浮杆120远离船体110的一端均设有浮球140，浮杆120和浮球140的加入主要是增加船体110的浮力和保持船体110的平衡，浮球140上设有插槽，插槽内可以放置水质监测组件4，水质监测组件4对水温、ph值和溶解氧等水质环境参数进行实时监测，并将实时数据通过串口等方式上报给监控终端6，水质监测组件4至少包括温度传感器、ph值传感器和溶解氧传感器，在浮球140的插槽中可放置温度传感器、ph值传感器和溶解氧传感器，通过旋转浮球140外的螺帽来调节螺杆没入的深度来卡住传感器探棒，传感器探棒浸入水中监测水质参数。

增氧组件3包括鼓风机310和排风管320，鼓风机310设置在浮船1上，鼓风机310的进风口朝上，排风管320的上端与鼓风机310的出风口相连通，排风管320的下端伸入至液面以下，排风管320的下端呈网型镂空状，周围布满细小圆孔，有利于向水中放射状注入空气，增大增氧面积和避免鱼虾等水生物进入排风管320；鼓风机310与监控终端6电连接。

增氧组件3还包括第一推杆电机330、通风管340和伸缩软管350，通风管340的进风口与鼓风机310的出风口相连通，通风管340的出风口通过伸缩软管350与排风管320的上端相连通，第一推杆电机330设置在通风管340上，第一推杆电机330的伸缩杆在通风管340中与伸缩软管350的底部连接，通过控制第一推杆电机330的档位，调整伸缩软管350的长度来设置排风管320浸入水中的水位高度，达到最佳增氧位置和加速投喂饵料扩散速度的作用，第一推杆电机330与监控终端6电连接。

增氧组件3还包括第一连接螺套360和第二连接螺套370，其中，鼓风机310的出风口通过第一连接螺套360与通风管340的进风口相连，通风管340的出风口通过第二连接螺套370与伸缩软管350远离排风管320的一端相连，第一连接螺套360和第二连接螺套370的加入，主要是便于尺寸匹配和部件更换，浮船1上所设增氧组件3的数量最好为两个，且两个增氧组件3对称的布置在浮船1的两侧。

投料组件2设置在浮船1的中间，投料组件2包括饵料箱210、立式搅拌机220、称重组件230、导料管240、水泵250和导料盘260，立式搅拌机220设置在浮船1上，饵料箱210设置在立式搅拌机220上，饵料箱210外观呈矩形，外安装有拉环，标记有容量刻度，便于饵料箱210的运送和饵料的定量装填，饵料箱210内部嵌有坡形导料板211，使得装填的饵料在饵料箱210中呈倒梯形，有利于后续饵料下落至立式搅拌机220中，避免饵料在饵料箱210中囤积，饵料箱210的出料口与立式搅拌机220的内腔相连通，饵料箱210的出料口上设有由第一继电器控制开关的第一阀门，当饵料箱210与立式搅拌机220组装时，可由监控终端6或手动控制第一继电器使得饵料箱210的出料口打开和关闭，饵料箱210与立式搅拌机220导通，饵料顺着坡形导料板211进入立式搅拌机220；当卸下饵料箱210时，闭合出料口，可携带饵料箱210进行装填饵料，通过饵料箱210可对饵料进行计量装填，且由于立式搅拌机220具有相当大的容量空间设计，使得饵料箱210可以进行多次的装填和充当加料箱的作用，可在执行投喂任务中饵料不足或加量投喂时打开饵料箱210的出料口进行加料，因此，投喂最大的饵料容量至少是饵料箱210容量的2倍。

称重组件230设置在立式搅拌机220的下方，且立式搅拌机220的出料口与称重组件230的称重室231相连通，立式搅拌机220的出料口上设有由第二继电器控制开关的第二阀门，导料盘260布置在水下，导料盘260上设有多个出料孔261，导料管240的两端分别与导料盘260和称重组件230相连，水泵250的进水口伸入至水面以下，水泵250的出水口与导料管240的内腔相连通，立式搅拌机220、称重组件230和水泵250分别与监控终端6电连接。

立式搅拌机220包括箱体221、电机222、搅拌筒223、螺杆224、螺旋叶桨225、横杆226、第一固定杆227，箱体221的上端有矩形的镂空凹形卡槽，与饵料箱210的入料口相契合，方便饵料箱210拆装，搅拌筒223布置在箱体221内，且位于箱体221上的出料口的正上方，搅拌筒223通过多根第一固定杆227与箱体221相连接，搅拌筒223的下端与箱体221的内壁之间具有间隙，电机222布置在搅拌筒223的上方，且电机222通过多根横杆226与箱体221相连接，螺杆224竖直设置在搅拌筒223内，螺杆224的上端与电机222的输出轴相连接，螺杆224的下端为自由端，螺旋叶桨225绕设在螺杆224上，电机222与监控终端6电连接，通过电机222控制螺杆224的快速旋转将饵料从箱体221底部通过搅拌筒223和螺旋叶桨225由底部中心提升至顶端，再以伞状飞抛散落，回至底部，使得饵料在箱体221内上下翻滚搅拌，短时间内即可将大量饵料搅拌疏松均匀。

立式搅拌机220还包括挡板228和第二固定杆229，挡板228呈圆锥形，挡板228布置在电机222的上方，并遮挡着电机222，挡板228通过多根第二固定杆229与搅拌筒223的下端相连接，电机222由挡板228遮挡保护，避免饵料在滚落过程中碰触电机222。

称重组件230包括称重室231、称重盘232和第二推杆电机233，箱体221的出料口与称重室231的上端开口相连，第二阀门设置在箱体221的出料口中，第二阀门大小档位由第二继电器可控，可以根据饵料的种类(市场上的龙虾饵料一般为细小的颗粒状或麦片状；农户加工的龙虾饵料一般为黏稠状)不同和投喂定量多少而调节饵料下落的流量速率。

称重室231优选呈内部中空、两端开口的圆柱体状，称重盘232设置在称重室231的下端开口处，称重盘232通过第二推杆电机233与箱体221相连接，第二推杆电机233在驱动称重盘232进行移动的过程中以使称重室231的下端开口打开和闭合，通常优选，第二推杆电机233控制称重盘232水平移动，称重盘232和第二推杆电机233分别与监控终端6电连接，通过监测称重盘232的质量数据来调节箱体221出料口中的第二阀门开关，同时调节第二推杆电机233的档位来控制称重盘232的水平移动的位置从而达到对称重室231的开关，例如，当称重盘232上的质量数据达到设定值时关闭第二阀门，调节第二推杆电机233档位水平收缩推杆带动称重盘232脱离称重室231，称重室231内的饵料将下落至导料管240，时间间隔3s后第二推杆电机233伸长推杆，称重盘232与称重室231再次闭合，同时第二阀门打开，饵料再次落入称重室231进行计量，如此重复上述操作直至到达投喂指定量的饵料，从而实现定量的饵料投喂要求，节约投喂成本、保持虾的最佳生长环境，提高生产效率。

导料管240包括主料管241和多根分支料管242，多根分支料管242的两端分别与主料管241的出料口和导料盘260相连，主料管241的进料口正对称重室231的下端开口；水泵250的进水口伸入至水面以下，水泵250的出水口与主料管241的内腔相连通，通常情况下，主料管241与分支料管242的连接处上方一侧装有水管，水管连接着外置于分支料管242上的水泵250，通过控制水泵250将虾沟里的水抽入主料管241，与主料管241中的饵料混合后经由各个分支料管242流入下方连接的导料盘260，最终通过导料盘260底部的出料孔261将饵料投放到虾沟节点处。

导料管240还包括多个震动块243，主料管241的中部呈环形的嵌设有多个震动块243，所有震动块243所围合而成的结构的中间具有空隙，通常情况下，主料管241上所设震动块243的数量为两个，震动块243嵌入主料管241内部的一端呈半球形，震动块243与监控终端6连接，震动块243开启后，将按照一定频率带动整个主料管241上下震动，投放至主料管241的饵料将在震动块243处减缓下降速率，并由于震动块243的上下震动作用，缓慢地经过两个震动块243中间的空隙落入主料管241下半段，避免了造成饵料的阻塞和块状堆积。

导料盘260呈中空的巨大圆柱体，能够保持船体1的平衡和增加船体1的浮力，连接着各个分支料管242，底部装有led灯262来驱赶鱼、虾、虫等水生物的靠近。

本发明装置的总体工作流程如图5所示，根据虾稻的养殖面积、虾的成长阶段以及虾的数量设定巡航节点、投放饵料的多少、水质环境参数阀值、装置动作时间等环节参数，根据待投放饵料的重量确定是否需提前在立式搅拌机220中加料以及加料的多少。

装置触水后开启工作模式，通过逻辑判断和各环节的协调配合，立式搅拌机220将进行定时工作，水质监测组件4将监测水质环境并上报数据给监控终端6进行数据分析处理和数据上传，浮船1将根据指定的节点路径进行巡航；到达节点后，若溶解氧含量不足则开启增氧任务，若水温不在适宜的投喂范围则装置的投料组件2处于待机状态，并上报数据给农户，若虾沟有水泵等增温装置则开启增温，到达投料的水温条件后装置开始投料，若没有增温装置，投料组件2将处于待机状态一段时间后若温度仍未达到投料的水温条件则将减少节点处1/5的饵料进行投喂，避免饵料长时间的堆积而变质，造成菌类滋生和溶解氧降低等影响。

在进行投料任务的同时开启定点增氧，加速饵料的扩散速度和分布面积，提高饵料的利用率，当该节点的投料任务完成后，再进行一次计量称重，通过称重室231判断立式搅拌机220中是否还有饵料，若立式搅拌机220中无饵料存量则定时开启饵料箱210的出料口，将饵料箱210中的饵料投入立式搅拌机220中，完成加料过程，然后将巡航至下一个指定节点继续进行工作任务。

增氧组件3工作流程如图6所示，在接受增氧任务指令后，第一推杆电机330调节档位，通过第一推杆电机330将伸缩软管350拉长或收缩，保证排风管320到达指定的水位高度，然后开启鼓风机310，抽入的空气经过通风管340和伸缩软管350由排风管320周围和底部的圆孔排气孔排出，将空气注入水中达到增氧和加速投放饵料扩散的作用。

投料组件2工作流程如图7所示，饵料通过饵料箱210入立式搅拌机220后，开启立式搅拌机220定时工作一段时间，将饵料搅拌疏松后开启出料口设定档位，饵料缓速落入称重室231进行称量，质量达到设定值后，关闭出料口并启动第二推杆电机233使得称重盘232脱离称重室231，计量的饵料将落入主料管241中，经由主料管241中部震动块243的上下震动，缓慢地通过两块震动块243中间的空隙落入主料管241的下段，与水泵250抽入的河水混合后通过分支料管242分料由导料盘260底部的出料孔261投入虾沟。

本发明装置的清洗模式流程如图8所示，选择清洗模式，设定基本环节参数，向饵料箱210中加满水，饵料箱210的出料口定时6s后关闭，开启立式搅拌机220进入定时空转运作状态，通过搅拌水进行洁净，立式搅拌机220停止搅拌后定时开启出料口6s后关闭，在整个清洗模式下，称重盘232将一直处于脱离状态，称重盘232不进行质量计量。水将直接经过主料管241和处于工作状态的震动块243进入分支料管242，而水泵250处于待机状态，既可在清洗模式下一直处于停止工作状态，也可手动开启水泵250进行抽水至主料管241中，提高清洗装置的效率，最终污水经由分支料管242从导料盘260底部的出料孔261排出，可以多次进行加水清洗直至装置的洁净，避免装置内残余饵料的囤积变质，滋生细菌。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。