一种用于对虾养殖池的走航式池底污物监测装置的制作方法

本发明属于养殖池监测技术领域，具体涉及一种用于对虾养殖池的走航式池底污物监测装置。

背景技术：

养鱼先养水，清水难活鱼。我国的多数池塘养殖采取传统养殖方式，养殖户片面追求经济效益，养殖过程中往往需要投入大量的饲料、肥料。这些物质大部分通过鱼虾粪便、残饵的形式沉积到池塘底部形成底质，由于底质中的有机物质分解过程中需要大量的氧气，从而使池塘底部产生缺氧和厌氧环境，严重影响鱼类的生长；与此同时，底质中含有的大量氮磷等营养元素无法再回到池塘水体中形成初级生产力，造成资源浪费。近年来，随着水产养殖污染和水资源浪费等问题的社会影响越来越大，人们对池塘养殖底质和水质调控问题越来越关心，底质管理技术已被国内外许多学者认定为是未来提升池塘养殖效益的突破口。

对虾高位养殖池多数为圆形或方形切圆角，底部为锅底状，靠近池壁处装有水车增氧机形成对流，但池塘中央常为静水状态，无法产生足够的旋流使使残饵、排泄物等集中在池底的中央，往往需要大量换水才能把底部残饵、粪便排出。

目前，国内外对池塘养殖水体底泥的处理方法主要有机械清淤、微生物改良、化学药物调剂。机械清淤主要是利用水力挖塘机组等清除水体底部的淤泥，该方法无法做到对底泥中营养物质的再利用；微生物方法虽然提高了底泥中富营养物质的资源化利用，但由于难以控制微生物的生长，其效果时好时坏；化学方法虽然见效快，但容易造成化学品污染，传递到食用水生动物的消费者，存在的问题也很多。水体中的各种致病菌产生的毒素也可能通过水生动物传递到消费者体内，积累到某种程度，导致消费者患病。解决底质问题需要实时监测底质，底质监测数据是底质处理，进一步达到调控水质的目的先决条件和基础。因此急需要设计一种用于监测对虾养殖池池底污物的装置。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的问题提供一种利用走航式监测养殖池内任意位置点处的池底污物情况，实时监测养殖池底质情况并且精准获取底质监测数据的用于对虾养殖池的走航式池底污物监测装置。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种用于对虾养殖池的走航式池底污物监测装置，包括悬浮于水面线上的浮体，浮体底部连接有螺旋桨，浮体下部连接有支撑架，支撑架下方通过伸缩杆连接有用于监测池底上污物分布情况的监测组件。在养殖池的底部污物分布情况监测过程中，通过工控机远程控制螺旋桨驱动浮体在养殖池内走航式移动，航线和速度均由工控机对螺旋桨发出控制指令实现在养殖池内任意位置处对养殖池的池底上的污物分布情况进行监测，在监测时通过控制伸缩杆调节监测组件与池底上污物的距离，提高监测得到的数据精准性，例如拍摄的相片清晰度等，从而可根据精准的监测数据结果，判断污物清排时间以及清排效果，及时有效的调控养殖池水质，还可根据污物分布情况及分布量确定养殖所需饲料投喂量，合理投放饲料，降低池底中饲料沉积量，减轻养殖池水质污染，降低养殖成本。

优选的，监测组件包括与伸缩杆垂直相接的连接板，连接板底面依次连接有水下相机、水下光源和水下激光测距仪，连接板两侧面分别设有防护机构。将连接板与伸缩杆垂直设置便于设置在连接板底面的水下相机、水下光源和水下激光测距仪均与养殖池池底为平行设置，易于对池底污物分布情况进行数据监测也便于伸缩杆剩下伸缩调节时连接板上的监测器材随伸缩杆一同升降，在监测器材养殖池池底移动过程中可能会碰撞到池底上某些物体或养殖物对监测器材造成破坏，为避免此类情况发生，在连接板两侧分别设置防护机构对监测器材起到防护作用。

优选的，防护机构包括与连接板侧面连接的第一防护板，第一防护板端部通过连接块连接有可旋转的第二防护板，第一防护板内侧设有电磁铁，电磁铁上连接有弹簧，且弹簧端部连接有磁球，磁球与第二防护板之间连接有连接绳。通过工控机控制电磁铁的通断电来调节第二防护板相对于第一防护板之间的夹角，例如监测器材需进行运行时，工控机控制电磁铁通电将磁球吸附缩短电磁铁与磁球的间距，改变连接绳相对于第二防护板的夹角，促使第二防护板放下，便于监测器材对污物分布情况拍摄，扩大拍摄视角，当装置运行时，将电磁铁断电，扩大连接绳相对于第二防护板之间夹角，促使第二防护板末端呈向上倾斜状态，对监测器材在水中移动过程中起到保护作用。

优选的，第一防护板、第二防护板为网板，第二防护板长度小于第一防护板。选用网板作为防护板便于水流在监测器材之间流通，同时利于水下光线分散，提高拍摄时光线的分布提高污物分布情况拍摄数据精准，第二防护板与第一防护板的长度比优选为0.9:1，可提高第二防护板在防护状态下末端向上移动的距离，提高对监测器材的保护性。

优选的，螺旋桨的桨叶上均布有导流叶片。通过在桨叶上设置导流叶片可使螺旋桨在工作时保持水流流向平稳，利于螺旋桨周围的流场稳定，同时预防在监测时由于螺旋桨的工作导致养殖池池底的污物再悬浮影响监测数据精准性。

优选的，导流叶片由两块直三棱体相交而成，夹角为100°~130°，三棱体底边长度k2与三棱体高度k1之比为1.25~1.30:1。经过上万次科学实验数据证明当k2与k1之比为1.25~1.30:1时，螺旋桨的周围水流最稳定，水流流经上述比例设置的导流叶片形成的自由剪切层无法实现向下游延伸，导致尾流区处于剪切层之间，水流难以生成尾涡，避免在监测时由于螺旋桨3的工作导致养殖池池底的污物再悬浮，大大提高监测组件的监测精准性。

优选的，螺旋桨上的桨叶之间夹角为90°。螺旋桨叶片为个且桨叶之间的夹角为90°可大幅提高螺旋桨3推进效率，同时保证螺旋桨使用时水流流向平稳。

优选的，螺旋桨、水下光源、水下激光测距仪、水下相机、电磁铁分别与工控机无线连接。通过远程无线连接技术和工控机实现对装置上的各部件进行远程控制，大大提高数据传送速度、分析速度、数据处理速度，并且工控机内程序可根据监测结果分析判断监测区域污物排污时间、养殖所需饲料投喂量，远程智能化控制可快速对各部件单独控制，例如通过工控机远程遥控螺旋桨3实现装置在养殖池内的航线和移动速度控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：1）实现在养殖池内任意位置处对养殖池的池底上的污物分布情况进行监测，且监测精准性高；2）设置防护机构保证了监测组件在水下运作时硬件设备的安全性，延长装置使用寿命，保证监测数据精准；3）设计的螺旋桨桨叶在运作时保持周围的流场稳定，预防在监测时由于螺旋桨的工作导致养殖池池底的污物再悬浮影响监测数据精准性；4）利用工控机计算分析监测数据结果，判断污物清排时间以及清排效果，及时有效的调控养殖池水质，确定养殖所需饲料投喂量，合理投放饲料，降低养殖成本。

本发明采用了上述技术方案提供的一种用于对虾养殖池的走航式池底污物监测装置，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

附图说明

图1为一种用于对虾养殖池的走航式池底污物监测装置的示意图；

图2为监测组件与伸缩杆连接示意图；

图3为防护机构结构示意图；

图4为螺旋桨桨叶示意图；

图5为导流叶片示意图；

图6为工控机与螺旋桨、水下光源、水下激光测距仪、水下相机、电磁铁无线连接示意图。

附图标记说明：1.浮体；2.水面线；3.螺旋桨；301.桨叶；302.导流叶片；4.支撑架；5.伸缩杆；6.池底；7.监测组件；701.连接板；8.污物；9.防护机构；901.弹簧；902.磁球；903.连接绳；904.电磁铁；905.第一防护板；906.连接块；907.第二防护板；10.水下相机；11.水下光源；12.水下激光测距仪。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

如图1、2所示，一种用于对虾养殖池的走航式池底污物监测装置，包括悬浮于水面线2上的浮体1，浮体1底部连接有螺旋桨3，浮体1下部连接有支撑架4，支撑架4下方通过伸缩杆5连接有用于监测池底6上污物8分布情况的监测组件7。在养殖池的底部污物8分布情况监测过程中，通过工控机远程控制螺旋桨3驱动浮体1在养殖池内走航式移动，航线和速度均由工控机对螺旋桨3发出控制指令实现在养殖池内任意位置处对养殖池的池底6上的污物8分布情况进行监测，在监测时通过控制伸缩杆5调节监测组件7与池底6上污物8的距离，提高监测得到的数据精准性，例如拍摄的相片清晰度等，从而可根据精准的监测数据结果，判断污物清排时间以及清排效果，及时有效的调控养殖池水质，还可根据污物8分布情况及分布量确定养殖所需饲料投喂量，合理投放饲料，降低池底6中饲料沉积量，减轻养殖池水质污染，降低养殖成本。

监测组件7包括与伸缩杆5垂直相接的连接板701，连接板701底面依次连接有水下相机10、水下光源11和水下激光测距仪12，连接板701两侧面分别设有防护机构9。将连接板701与伸缩杆5垂直设置便于设置在连接板701底面的水下相机10、水下光源11和水下激光测距仪12均与养殖池池底6为平行设置，易于对池底污物8分布情况进行数据监测也便于伸缩杆5剩下伸缩调节时连接板701上的监测器材随伸缩杆5一同升降，在监测器材养殖池池底6移动过程中可能会碰撞到池底6上某些物体或养殖物对监测器材造成破坏，为避免此类情况发生，在连接板701两侧分别设置防护机构9对监测器材起到防护作用。

螺旋桨3、水下光源11、水下激光测距仪12、水下相机10、电磁铁904分别与工控机无线连接。连接示意图参考图6，通过远程无线连接技术和工控机实现对装置上的各部件进行远程控制，大大提高数据传送速度、分析速度、数据处理速度，并且工控机内程序可根据监测结果分析判断监测区域污物8排污时间、养殖所需饲料投喂量，远程智能化控制可快速对各部件单独控制，例如通过工控机远程遥控螺旋桨3实现装置在养殖池内的航线和移动速度控制。

实施例2：

如图4、5所示，本实施例在实施例1的基础上进一步优化方案为：螺旋桨3的桨叶301上均布有导流叶片302。通过在桨叶301上设置导流叶片302可使螺旋桨3在工作时保持水流流向平稳，利于螺旋桨3周围的流场稳定，同时预防在监测时由于螺旋桨3的工作导致养殖池池底6的污物8再悬浮影响监测数据精准性。

导流叶片302由两块直三棱体相交而成，夹角优选为123°，三棱体底边长度k2与三棱体高度k1之比优选为1.28:1。经过上万次科学实验数据证明当k2与k1之比为1.25~1.30:1时，螺旋桨3的周围水流最稳定，水流流经上述比例设置的导流叶片302形成的自由剪切层无法实现向下游延伸，导致尾流区处于剪切层之间，水流难以生成尾涡，避免在监测时由于螺旋桨3的工作导致养殖池池底6的污物8再悬浮，大大提高监测组件的监测精准性。

桨叶301和导流叶片302表面均涂覆有金属磨损修复涂层，该涂层由以下成分及重量份组成：12份氯化镍粉、35份铝粉、20份镍粉、10份三氧化二铁粉、7份羧甲基纤维素钠、20份二氧化硅粉、0.1份粉体悬浮剂、2份二硫代氨基甲酸盐、4份十二烷基苯磺酸钠、30份矿物润滑油，粉体悬浮剂为脂肪酸，分子式为c18h3402°，上述组分粒度为0.1-10μm，该涂层的制备方法为将上述成分放入高速均质机中均质17分钟即可，通过在桨叶301和导流叶片302表面涂覆金属磨损修复涂层，涂层厚度为10μm，该涂层具有高硬度、低摩擦系数、较强的抗疲劳强度和耐高温性能，并且可实现对水流与金属之间的摩擦面产生修复改性，延长部件的使用寿命，降低修复成本，保证桨叶301和导流叶片302的原有尺寸精度，在涂层配方中加入羧甲基纤维素钠、二硫代氨基甲酸盐等成分，并将各成分进行均质后可赋予形成的涂层具有补偿间隙和腐蚀免疫的功能，快速生成减磨性能优异的金属陶瓷保护层，同时使涂层的抗冲击强度显著提升使其达到46kg/mm²。

螺旋桨3上的桨叶301之间夹角为90°。螺旋桨3叶片为4个且桨叶301之间的夹角为90°可大幅提高螺旋桨3推进效率，同时保证螺旋桨3使用时水流流向平稳。

实施例3：

如图3所示，本实施例在实施例1的基础上进一步优化方案为：防护机构9包括与连接板701侧面连接的第一防护板905，第一防护板905端部通过连接块906连接有可旋转的第二防护板907，第一防护板905内侧设有电磁铁904，电磁铁904上连接有弹簧901，且弹簧901端部连接有磁球902，磁球902与第二防护板907之间连接有连接绳903。通过工控机控制电磁铁904的通断电来调节第二防护板907相对于第一防护板905之间的夹角，例如监测器材需进行运行时，工控机控制电磁铁904通电将磁球902吸附缩短电磁铁904与磁球902的间距，改变连接绳903相对于第二防护板907的夹角，促使第二防护板907放下，便于监测器材对污物分布情况拍摄，扩大拍摄视角，当装置运行时，将电磁铁904断电，扩大连接绳904相对于第二防护板907之间夹角，促使第二防护板907末端呈向上倾斜状态，对监测器材在水中移动过程中起到保护作用。

第一防护板905、第二防护板907为网板，第二防护板907长度小于第一防护板905。选用网板作为防护板便于水流在监测器材之间流通，同时利于水下光线分散，提高拍摄时光线的分布提高污物分布情况拍摄数据精准，第二防护板907与第一防护板905的长度比优选为0.9:1，可提高第二防护板907在防护状态下末端向上移动的距离，提高对监测器材的保护性。

实施例4：

本装置实际使用时，通过工控机控制螺旋桨3带动本装置在养殖池内移动至制动位置，装置移动过程中，工控机远程控制电磁铁904断电，扩大连接绳904相对于第二防护板907之间夹角，促使第二防护板907末端呈向上倾斜状态，对监测器材在水中移动过程中起到保护作用，到达指定位置进行池底污物数据采集时，工控机控制电磁铁904通电将磁球902吸附缩短电磁铁904与磁球902的间距，改变连接绳903相对于第二防护板907的夹角，促使第二防护板907放下，便于监测器材对污物分布情况拍摄，扩大拍摄视角，并且工控机根据水下激光测距仪12反馈数据调整伸缩杆5的伸缩量保证水下相机10拍摄清晰，在水下相机10拍摄前开启水下光源，提高水下相机10拍摄清晰度。水下相机将拍摄完成的照片传送至工控机，工控机根据池底6上的污物8分布情况判断污物清排时间以及清排效果，及时有效的调控养殖池水质，还可根据污物8分布情况及分布量确定养殖所需饲料投喂量，合理投放饲料，降低池底6中饲料沉积量，减轻养殖池水质污染，降低养殖成本。

导流叶片由两块直三棱体相交而成，夹角不仅限于为100°~130°，还可以是100°或100.1°或100.2°或100.3°或100.4°……或129.9°或130°，三棱体底边长度k2与三棱体高度k1之比不仅限于1.25~1.30:1，还可以是1.25:1或1.251:1或1.252:1或1.253:1或1.254:1……或1.299:1或1.30:1。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。