专利名称：一种ust高性能微藻智能测控仪及其测控方法
技术领域：
本发明涉及一种微藻培养测控装置及方法，尤其涉及一种微藻培养的自动控制装
置和方法改进。
背景技术：
现有技术中，随着石化资源的日渐耗竭，人类开始寻找其他可替代的能源。微藻是 一种含有高蛋白质的水生藻类植物，其体积微小，但繁殖速度惊人，而且其含油量高，有希 望成为替代石化能源的新一代生物能源。 目前发达国家都在进行微藻生产生物柴油的技术研究，并已经取得了大量的初步
成果，但基本上仍处于实验室阶段。目前常见的微藻培养系统中，大部分是依靠科学家的经
验，使用简陋的设备进行微藻培养和品种筛选，不仅工作量繁琐巨大，而且工作效率很低，
尤其不能适应实际工业化应用的需求。 因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种UST高性能微藻智能测控仪及其测控方法，实现对微 藻培养的自动化检测和控制，以便能够进行技术的工业化应用。
本发明的技术方案如下 —种UST高性能微藻智能测控仪，其设置包括一主控单元，其中，还包括一腔体 部，与微藻培养系统的流通管道相连通；所述主控单元连接有数个传感器，用于监测所述微 藻培养系统中微藻培养液的包括温度、照度、吸光值、电导度以及元素含量的参量值；
—显示单元，连接所述主控单元，用于显示所监测到的数据以及操控界面；
—自控模块，用于根据预先设定的程序或人工干预启动在所述微藻培养液中的控 制电路。 所述的装置，其中，在所述显示单元上还设置有数个警报提示单元，其中至少包括
一警示灯。 所述的装置，其中，所述警报提示单元还包括一用于发出警报声的喇叭。 所述的装置，其中，所述装置还设置在一外壳中，所述外壳并用于支撑所述微藻培
养系统，所述微藻培养系统在所述外壳及另一支撑部之间设置包括上下分列并位置从高到
低依次连通设置的透明管，所述透明管用于循环流动所述微藻培养液。 —种所述装置的微藻智能测控方法，其包括以下步骤 A、由主控单元控制启动微藻培养系统的水泵，以驱动微藻培养液在流通管道中循 环流动； B、由所述主控单元监测所述微藻培养液中的包括温度、照度、吸光值、电导度以及 元素含量的参量值，并在显示装置上进行显示； C、根据预先设定的程序参数或人工干预，由所述主控单元控制启动所述微藻培养
3液中的控制电路，以调整所述微藻培养液的参量值。 所述的方法，其中，所述元素含量的监测范国包括0)2、 HC03-、 C032—、 NH4+、 N03_、 P043—、S042—、钾和钠。
所述的方法，其中，所述参量值还包括ra值。 本发明所提供的一种UST高性能微藻智能测控仪及其测控方法，由于采用了主控 单元的监测和控制，可以进行自动监测和控制，方便了工业化应用，并且适应微藻培养过程 中由于微藻的大量繁殖需要相对较长时间的特点，提供了可工业化应用的一种测控设备和 测控方法。
图1为本发明UST高性能微藻智能测控仪较佳实施例的立体示意图； 图2为本发明UST高性能微藻智能测控仪较佳实施例的电路模块示意图； 图3为本发明UST高性能微藻智能测控仪较佳实施例的内部流通管道连接示意 图； 图4为本发明UST高性能微藻智能测控仪内部管道安装示意图； 图5为本发明微藻智能测控方法的流程示意图。
具体实施例方式以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。 本发明UST高性能微藻智能测控仪及其方法主要是针对现有技术的手工操控方 式问题所提出的一种解决方案，由于微藻的培养过程中，虽然微藻本身的个体数量繁殖速 度很快，但在整体上达到工业化应用所需要的浓度情况，所需要的时间相对还是比较长的， 这样在微藻培养过程中就需要随时有人守候，而且还必须是有过微藻培养经验的人，否则 很难决定微藻培养液是否处在正常状态，甚至有可能在发现情况不好时，微藻可能已经停 止生长且早已经开始死亡，造成严重经济损失。本发明技术方案利用现有的硬件技术实现 了在微藻培养中的应用，实现了一种自动化控制系统和方法，能够有效的提供一种全自动 的无人值机状态的系统和方法。 本发明UST高性能微藻智能测控仪的较佳实施例中，其设置包括一主控单元110， 如图2所示，可以采用现有的PC，也可以采用嵌入式系统，以方便编程控制；同时还包括一 腔体部120，如图3和图4所示，与微藻培养系统200的流通管道210相连通，所述微藻培养 系统200可以采用目前常见的开放式系统，也可以采用如本发明实施例中的封闭式系统， 如图1所示的，采用两侧有支撑部211和212的螺旋透明管形成微藻培养液循环流动的通 道。 其中一侧的支撑板212可以同时作为本发明测控仪装置的外壳。所述腔体部120 设置在所述外壳212内，并与所述微藻培养系统的流通管道210相连通，在该腔体部120内 设置有数个传感器121，这些传感器都连接所述主控单元IIO，可以用来监测所述微藻培养 系统中微藻培养液参量值，包括温度、照度、吸光值、电导度以及元素含量等，所述元素含量 中的元素包括C02、 HC03-、 C032—、 NH4+、 N03-、 P043—、 S042—、钾和钠等，这些传感器的实现方式为 现有技术所常见，因此不再赘述，各传感器通过USB接口或RS-232接口与主控单元连接通讯。 本发明所述UST高性能微藻智能测控仪中还包括一显示单元130，如图2所示，连接所述主控单元110，可以用来显示所监测到的数据以及操控界面，并在该操控界面上可以进行程序设置和监测参量设置，例如设定报警的条件，例如温度过低时需要进行报警提示，并可能需要启动设置在所述微藻培养液中用于加热的控制电路。 本发明所述UST高性能微藻智能测控仪还包括一自控模块140，用于根据预先设定的程序或人工干预来启动设置在所述微藻培养液中的控制电路，例如加热、光照、添加盐的控制电路等等。 本发明所述UST高性能微藻智能测控仪中，在所述显示单元130上还设置有数个警报提示单元131，如图2所示，其中可设置包括一警示灯，可发出警示光，以及一喇叭，可发出警报声。 本发明还提供了一种微藻智能测控的方法，如图5所示，其包括以下具体步骤
S501、由所述主控单元控制启动微藻培养系统的水泵，如图1所示，以驱动微藻培养液在流通管道210中循环流动； S502、由所述主控单元监测所述微藻培养液中的包括温度、照度、吸光值、电导度以及元素含量的参量值，并在显示装置上进行显示； S503、根据预先设定的程序参数或人工干预，由所述主控单元控制启动所述微藻培养液中的控制电路，以调整所述微藻培养液的参量值，例如温度低于预设温度参量值时启动加热电路，照度不足时启动光照系统，盐度不符合条件时向微藻培养液中添加盐或水。并可以对所述微藻培养液中的所述元素含量进行监测，监测范围包括碳、氮、磷、钾、氧气、
钠和氢等，并且可以监控所述微藻培养液的ra值，并可以进行控制，以达到微藻生长所需
要的环境条件。 微藻的研究已经进入后基因组时代，通过ITS-DNA序列分析发现，本发明人目前所采用的藻种与美国保藏的小球藻USTBOl十分相近，因此本发明装置和方法主要针对UST微藻而发明设计。为自动控制环境条件保证微藻的快速优化生长，本发明采用了具有16通道模数转换控制，精度为12位，通过DB37线电缆，将接线板上的信号(共2X16根线)转换为数字信号，另有4根线是数模转换的信号线。通过USB接口与本发明计算机连接，进行采集、显示、记录，并输出2路数字转模拟的0-5V可调电压信号，经过10A的固态继电器控制控制电路的开关，从而实现对各种培养装置中的微藻生产自动测控。 本发明UST高性能微藻智能测控仪及其测控方法充分利用了目前的硬件技术条件，形成了一种自动监控系统，并可以对微藻的生长环境进行自动控制，以方便实现工业化应用。 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
一种UST高性能微藻智能测控仪，其设置包括一主控单元，其特征在于，还包括一腔体部，与微藻培养系统的流通管道相连通；所述主控单元连接有数个传感器，用于监测所述微藻培养系统中微藻培养液的包括温度、照度、吸光值、电导度以及元素含量的参量值；一显示单元，连接所述主控单元，用于显示所监测到的数据以及操控界面；一自控模块，用于根据预先设定的程序或人工干预启动在所述微藻培养液中的控制电路。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述显示单元上还设置有数个警报提 示单元，其中至少包括一警示灯。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述警报提示单元还包括一用于发出警 报声的喇叭。
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还设置在一外壳中，所述外壳 并用于支撑所述微藻培养系统，所述微藻培养系统在所述外壳及另一支撑部之间设置包括 上下分列并位置从高到低依次连通设置的透明管，所述透明管用于循环流动所述微藻培养 液。
5. —种如权利要求1所述装置的微藻智能测控方法，其包括以下步骤A、 由主控单元控制启动微藻培养系统的水泵，以驱动微藻培养液在流通管道中循环流动；B、 由所述主控单元监测所述微藻培养液中的包括温度、照度、吸光值、电导度以及元素 含量的参量值，并在显示装置上进行显示；C、 根据预先设定的程序参数或人工干预，由所述主控单元控制启动所述微藻培养液中 的控制电路，以调整所述微藻培养液的参量值。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述元素含量的监测范围包括C02、HC0f、 C032—、 NH4+、 N03-、 P043—、 S042—、钾和钠。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述参量值还包括ra值。
全文摘要
本发明公开了一种UST高性能微藻智能测控仪及其测控方法，其设置包括一主控单元，还包括一腔体部，与微藻培养系统的流通管道相连通；所述主控单元连接有数个传感器，用于监测所述微藻培养系统中微藻培养液的包括温度、照度、吸光值、电导度以及元素含量的参量值；一显示单元，连接所述主控单元，用于显示所监测到的数据以及操控界面；一自控模块，用于根据预先设定的程序或人工干预启动在所述微藻培养液中的控制电路。本发明UST高性能微藻智能测控仪及其测控方法由于采用了主控单元的监测和控制，可以进行自动监测和控制，方便了工业化应用，并且适应微藻培养过程中由于微藻的大量繁殖需要相对较长时间的特点。
文档编号C12M1/36GK101693872SQ200910190580
公开日2010年4月14日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者姚福德, 张炳泉 申请人:张炳泉;