一种矩阵式分布太阳能增氧系统

1.本实用新型属于渔业养殖技术领域，具体涉及一种矩阵式分布太阳能增氧系统。


背景技术：

2.我国是水产养殖世界大国，仅池塘养殖面积就达到约2000万亩，养殖产量位居世界第一位。近来，随着我国水产养殖面积和养殖密度不断扩大，天气条件越来越恶劣，水产品对溶解氧的要求越来越高，低溶解氧使之呼吸加快，再低则容易造成浮头现象，甚至导致水产品死亡。
3.水中溶氧来自水流与空气的结合和水下植物的光合作用所产生。水中局域内氧浓度过高则会向空气中散发，也会向周围的水中扩散，同时水中鱼、微生物等也会消耗氧气。水中溶氧含量在一天中日出时开始上升，直到下午三点左右达到最高峰。在太阳落山后，光合作用消失，氧含量开始降低，在早上鱼虾缺氧最为严重。冬季水温低，水面可能结冰，大气无法为水中供氧，水中鱼虾过多则会导致鱼塘出现缺氧，因此亟待进行人工增氧。
4.根据fick第一定律，溶解在水中氧的扩散速度为：
[0005][0006]
其中dm/dt为单位时间氧的扩散质量，d为扩散系数，a为扩散面积，dc/dr为氧的浓度梯度，r为位置坐标。进一步可以得到：
[0007][0008][0009]
其中t为环境温度，可以看到氧的质量和浓度在水中的扩散呈指数衰减。因此对于传统的鱼塘增氧方案，在较大面积范围内，只设置一个大功率增氧机，存在很大的弊端。在增氧机局域范围内，氧含量过剩，且很难迅速地扩散到周围区域，即便扩散，扩散速度也比较慢。


技术实现要素：

[0010]
本实用新型针对在较大面积范围内，只设置一个大功率增氧机，存在增氧机局域范围内氧含量过剩，且很难迅速地扩散到周围区域的技术问题，提供一种矩阵式分布太阳能增氧系统，实现在小区域内进行局域增氧，可以短时间内改善整个区域的氧含量。
[0011]
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
[0012]
一种矩阵式分布太阳能增氧系统，包括多个微型增氧机、太阳能电池板、蓄电池以及控制器；多个所述微型增氧机呈矩阵式分布，并分别与所述控制器电连接；所述控制器可分别控制多个微型增氧机的开启及关闭；所述太阳能电池板与蓄电池相连，所述蓄电池与控制器相连。
[0013]
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0014]
进一步，所述增氧系统还包括分别与多个微型增氧机所属局域点对应设置的多个溶解氧传感器，多个所述溶解氧传感器均与所述控制器电连接。
[0015]
进一步，所述太阳能电池板与所述控制器电连接。
[0016]
进一步，所述蓄电池为胶体蓄电池。
[0017]
本实用新型包括以下至少一种有益效果：
[0018]
1.采用多个呈矩阵式分布的微型增氧机，且由控制器控制多个微型增氧机的开启及关闭，每个微型增氧机单独工作可以实现在小区域内进行局域增氧，多个微型增氧机同时工作可在短时间内改善整个区域的氧含量；
[0019]
2.在多个微型增氧机所属局域点内，对应设置多个溶解氧传感器，多个所述溶解氧传感器均与所述控制器电连接，可对相应局域点内的溶氧量进行周期性监测，并将检测结果传输至控制器的单片机；有利于控制器根据溶氧量检测结果分别控制多个微型增氧机的开启及关闭；
[0020]
3.采用太阳能电池板发电，蓄电池蓄电，以及太阳能电池板与所述控制器电连接，控制器的单片机可监测蓄电池的电量，控制太阳能电池板对蓄电池充电，节能性较高；
[0021]
4.本实用新型增氧速度快，结构简单、实用性和工作可靠性好、智能化程度高。
附图说明
[0022]
图1为本实用新型的结构示意图；
[0023]
图2为本实用新型所述增氧系统硬件结构框图；
[0024]
图3为本实用新型的微型增氧机控制流程图。
[0025]
图中：
[0026]
1、微型增氧机，2、太阳能电池板，3、蓄电池，4、控制器。
具体实施方式
[0027]
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0028]
基于传统的鱼塘增氧方案，在较大面积范围内，只设置一个大功率增氧机，存在很大的弊端。在增氧机局域范围内，氧含量过剩，且很难迅速地扩散到周围区域，即便扩散，扩散速度也比较慢。发明人考虑矩阵式点阵分布的小功率增氧机，以实现在小区域内进行局域增氧。不仅可以短时间内改善整个区域的氧含量，而且节约了能源。同时采用太阳能电池板2发电，蓄电池3蓄电，以及单片机智能控制，适时地监测区域内各点的溶氧量，继而适时地、定点地驱动某局域范围内的小功率增氧机，以实现智能化，节能化。
[0029]
具体而言，如图1所示，本实用新型所设计的一种矩阵式分布太阳能增氧系统，包括多个微型增氧机1、太阳能电池板2、蓄电池3以及控制器4。多个所述微型增氧机1呈矩阵式分布，并分别与所述控制器4电连接。所述控制器4可分别控制多个微型增氧机1的开启及关闭。所述太阳能电池板2与蓄电池3相连，所述蓄电池3与控制器4相连。
[0030]
多个微型增氧机1呈矩阵式分布，其中m为横向坐标，n为纵向坐标，多个微型增氧机1可分别标记为增氧机(1，1)，
…
，增氧机(m，n)，其中m和n均为整数。所述太阳能电池板2
与蓄电池3相连，所述蓄电池3与控制器4相连，从而为微型增氧机1提供动力电。
[0031]
所述控制器4可分别控制多个微型增氧机1的开启及关闭，控制器4可根据天气状况、鱼塘养殖情况等设置各个微型增氧机1的开启及关闭时间，每个微型增氧机1单独工作可以实现在小区域内进行局域增氧，多个微型增氧机1同时工作可在短时间内改善整个区域的氧含量。
[0032]
优选的，所述增氧系统还包括对应于微型增氧机1所属局域点设置的多个溶解氧传感器(图上未示出)，多个所述溶解氧传感器均与所述控制器4电连接。
[0033]
如图2和图3所示，在本优选实施方案中，在多个微型增氧机1所属局域点对应设置溶解氧传感器，多个溶解氧传感器均与所述控制器4电连接。采用单片机作为控制器4的核心单元，多个溶解氧传感器分别对整个区域内各局域点的水中溶氧量进行周期性监测，并将各局域点的溶氧量检测结果传输至单片机。
[0034]
单片机对各局域点的溶氧量检测结果进行判断，是否在正常门限范围内。当某局域点的溶氧量低于门限范围下限时，单片机控制该局域点的微型增氧机1开启；直到该局域点的溶氧量大于门限范围上限，单片机控制该局域点的微型增氧机1关闭。
[0035]
多个所述溶解氧传感器可对整个区域内各局域点的水中溶氧量进行定时监测，可以每间隔一段时间，如5分钟，对各局域点的溶氧量进行在线检测。当溶氧量小于阈值下限时，开启该局域点的微型增氧机1增氧，否则回到下一个溶氧量检测周期。开启微型增氧机1增氧后，每间隔一段时间，如5分钟，对该局域点的溶氧量进行检测，当溶氧量大于阈值上限时，关闭该局域点的微型增氧机1，再进入下一循环周期。
[0036]
优选的，所述太阳能电池板2与所述控制器4电连接。
[0037]
在本优选实施方案中，采用太阳能电池板2发电，蓄电池3蓄电，蓄电池3与控制器4相连，控制器4的单片机可监测蓄电池3的电量。如图2所示，将所述太阳能电池板2与所述控制器4电性连接，单片机可根据监测到的蓄电池3的电量，控制太阳能电池板2对蓄电池3充电，具有较高的节能性和智能性。
[0038]
优选的，所述蓄电池3为胶体蓄电池。采用胶体蓄电池蓄电，不使用市电。胶体蓄电池自放电小，有利于长期储存，深放电性能高，效率高、性能好，使用寿命长。
[0039]
综上，所述增氧系统通过将小功率的微型增氧机1在水域内按矩阵式分布进行排列，并利用太阳能(太阳能电池板2)对增氧机供电。控制器4及多个溶解氧传感器对水域内各局域的溶氧量进行在线监测，并预先设置正常溶氧量的上下限。当某区域内的溶氧量低于阈值下限时，控制器4控制该区域内的增氧机启动增氧，直到该区域内溶氧量高于阈值的上限。所述增氧系统不仅增氧速度快，而且还具有智能性及节能性。
[0040]
本实用新型中，未对结构进行描述的设备及组件，例如太阳能电池板2、溶解氧传感器、控制器4及其涉及的单片机，均为市售设备或组件，在此不作详述。
[0041]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。