一种基于圈养模式的智能水质检测系统

1.本发明涉及圈养养殖技术领域，尤其涉及一种基于圈养模式的智能水质检测系统。


背景技术：

2.池塘“零排放”绿色圈养模式可以有效解决当前池塘养殖普遍存在的水环境恶化、病害频发和产品质量安全隐患多等诸多问题。该新型养殖模式的广泛应用对水质检测系统提出了更高的要求。
3.现有的水质检测设备，大多功能单一，单个设备只能检测某个特定指标；由人工采样，费时费力，且难以进行不同深度水质的检测；检测数据未进行科学的分类和整理，数据科学性较差。并且如zl202120749559x中所述的针对多个圈养桶的水产养殖圈养平台，现有的常规检测方式是通过在每个圈养桶内分别单独设置一组传感器，这样同时对多个圈养桶进行水质检测需要引入多组传感器，由于这类水质检测的传感器成本较高，耗费成本太大。因此，改良水质检测设备具有极大的必要性。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明设计了一种基于圈养模式的智能水质检测系统，只需使用一组传感器就可以实现全部圈养桶水质的检测，降低了水质检测的成本，提高了水质检测的效率，实现了圈养模式下的水质检测自动化。
5.本发明采用如下技术方案：一种基于圈养模式的智能水质检测系统，包括移动单元、检测单元、冲洗单元和控制单元，所述移动单元包括行走底盘和轨道；所述轨道设置在圈养桶间的道路上；轨道上位于圈养桶间的检测点位置分别设置有rfid标签，所述行走底盘由减速电机驱动；所述检测单元包括检测探头、转向机构和升降机构；所述检测探头可以搭载不同类型的传感器；所述转向机构驱动检测探头到达左侧或右侧圈养桶上方；所述升降机构驱动检测探头伸入圈养桶内的水中；所述冲洗单元包括冲洗喷头、水箱、抽水泵和冲洗管路；所述控制单元控制抽水泵运行；所述控制单元控制转向机构、升降机构的运动，各传感器反馈信息至控制单元，所述控制单元内设置有rfid传感器感应rfid标签。
6.作为优选，所述控制单元包括显示屏和控制芯片，显示屏连接控制芯片，控制芯片上连接rfid传感器。
7.作为优选，所述水箱搭载于行走底盘上。水箱可以储存纯净水用于冲洗。
8.作为优选，所述冲洗管路的进水端设有过滤网罩。过滤网罩可以过滤水箱中的漂浮物，作为优选，所述控制芯片无线通讯连通物联网设备。
9.作为优选，所述检测探头上沿圆周均匀分布有多个子探头，冲洗喷头上沿圆周均匀分布有多个子喷头，子探头和子喷头数量一致，每个子喷头对应子探头设置。
10.作为优选，所述转向机构包括转向架、轴承座、传动轮、同步带和伺服电机，轴承座固定于行走底盘上，转向架的转轴与轴承座转动连接，转向架的转轴固定连接传动轮，伺服电机通过传送带和传动轮驱动转向架转动。
11.作为优选，所述升降机构包括定滑轮、传动绳索、步进电机、外套管和内伸缩杆，步进电机输出端连接有收线轮，传动绳索一端连接收线轮，另一端连接内伸缩杆，内伸缩杆沿外套管伸缩，定滑轮和步进电机固定于转向架上，定滑轮用于传动绳索的传动转向。
12.作为优选，所述行走底盘上设置减速电机和车轮，减速电机驱动车轮沿导轨滚动，减速电机固定于行走底盘上，车轮与行走底盘转动连接。
13.作为优选，所述检测探头底部设置有定位轴，冲洗喷头上对应设置有定位孔，定位轴与定位孔配合。
14.本发明的有益效果是：（1）、本发明提供一种基于圈养模式的智能水质检测系统，通过控制单元，可以控制装置自动行走在轨道上，通过检测轨道上的rfid标签，在待检测的两桶间停止，检测单元转动到圈养桶上方并伸入水中进行检测，并可与服务器通讯，与物联网设备联动，使用一组传感器就可以实现全部圈养桶水质的检测，降低了水质检测的成本，提高了水质检测的效率，实现了圈养模式下的水质检测自动化；（2）、本发明设置冲洗单元，每次检测探头使用后，回到初始位置，冲洗单元可以正对检测探头对传感器进行冲洗，保证每次检测的准确性；（3）、本发明调整升降机构可以调整检测探头伸入水中的深度，进行不同深度水质的检测。
附图说明
15.图1是本发明的一种结构示意图；图2是本发明另一角度的一种结构示意图；图3是本发明中升降机构和检测探头的一种立体图；图4是图3的一种主视图；图5是本发明中检测探头的一种仰视图；图6是本发明中冲洗喷头的一种左视图；图7是本发明中冲洗喷头的一种立体图；图8是本发明中冲洗喷头的一种仰视图；图9是图6中a-a方向的一种剖视图；图10是本发明的一种控制流程图；图中：1、行走底盘，1.1、车轮，1.2、减速电机，2、轨道，3、检测探头，3.1、子探头，3.2、定位轴，4、转向机构，4.1、轴承座，4.2、同步带，4.3、伺服电机，4.4、转向架，5、升降机构，5.1、定滑轮，5.2、传动绳索，5.3、步进电机，6、冲洗喷头，6.1、子喷头，6.2、进水孔，6.3、定位孔，7、水箱及抽水泵，8、冲洗管路，9、控制单元，9.1、显示屏。
具体实施方式
16.下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：实施例：如图1-图9所示，一种基于圈养模式的智能水质检测系统，包括移动单元、检测单元、冲洗单元和控制单元。
17.移动单元包括行走底盘1和轨道2；所述行走底盘1采用四轮设计，包括车轮1.1和减速电机1.2；所述减速电机1.2受控制单元的控制，驱动行走底盘前进或后退；所述轨道2设置在圈养桶间的道路上，轨道上位于圈养桶间的检测点位置分别设置有rfid标签。
18.检测单元包括检测探头3、转向机构4和升降机构5；所述检测探头3具有多个子探头3.1，可以搭载不同类型的传感器。转向机构4包括轴承座4.1、同步带4.2、伺服电机4.3转向架4.4和传动轮；所述转向架4可绕轴承座4.1作周转运动；转向架4.4的转轴固定连接传动轮，伺服电机4.3通过传送带4.2和传动轮驱动转向架4.4转动；所述伺服电机4.3受控制单元的控制，驱动检测探头在水平面内转动。升降机构5包括定滑轮5.1、传动绳索5.2、步进电机5.3、外套管和内伸缩杆；步进电机输出端连接有收线轮，传动绳索一端连接收线轮，另一端连接内伸缩杆，内伸缩杆沿外套管伸缩，定滑轮5.1和步进电机5.3固定于转向架4.4上，定滑轮5.1可以改变传动绳索的传动方向，所述内伸缩杆5由传动绳索5.2进行传动；传动绳索5.2由步进电机5.3驱动，内伸缩杆底端连接检测探头；所述步进电机5.3受控制单元的控制，驱动检测探头在垂直面内升降。
19.冲洗单元包括冲洗喷头6、水箱及抽水泵7及冲洗管路8；所述冲洗喷头6具有多个子喷头6.1，冲洗喷头的进水孔6.2连接冲洗管路8，检测探头底部设置有定位轴，冲洗喷头上对应设置有定位孔，定位轴与定位孔配合，每次检测探头使用后，回到初始位置，检测探头底部的定位轴3.2插入冲洗喷头的定位孔6.3定位，冲洗单元可以正对检测探头对传感器进行冲洗；所述水箱及抽水泵7受控制单元的控制，提供冲洗的水源。
20.控制单元9包括显示屏9.1和控制芯片；显示屏9.1连接控制芯片，控制芯片上连接rfid传感器，显示屏9.1可以显示系统当前的运行状态；所述控制芯片与伺服电机、步进电机和减速电机连接；所述控制芯片控制抽水泵的运行；所述步进电机和减速电机分别控制转向机构、升降机构的运动。减速电机控制行走底盘前进或后退。
21.如图10所示，是本发明的一种控制流程图，检测水质时，控制单元控制行走底盘1沿轨道2行驶，当检测到轨道上与待检测圈养桶对应的rfid标签时停止，控制单元控制转向机构4驱动检测探头3转动到待检测圈养桶上方，控制单元控制升降机构5驱动检测探头3伸入圈养桶水中，到达预设深度后进行检测；检测完成后，控制单元与服务器通讯，上传检测数据，并与物联网设备联动，控制单元控制升降机构5和转向机构4驱动检测探头3伸出水面，回到初始位置，检测探头底部的定位轴插入冲洗喷头的定位孔定位，冲洗单元可以正对检测探头，控制单元控制抽水泵7工作，利用冲洗喷头6对检测探头3进行冲洗，冲洗完成后，完成一次检测过程，等待下一次检测。
22.本检测系统的控制单元可以将检测数据上传至服务器并进行数据分类整理，通过互联网设备可以便捷地进行查看。
23.本检测系统的控制单元可以实现在设备上或通过互联网设备自主设定检测周期、检测对象、检测深度等参数，实现科学、精准检测。
24.本检测系统的控制单元可以与物联网设备联动，当控制单元检测到水质参数不合格时，通过互联网向使用者发出警告，同时开启制氧机、排水泵等物联网设备对水质进行调控。
25.本检测系统的控制单元可以自动规划系统的移动路径，当系统电量不足时，在完成当前检测任务后自动返回基站充电，充电完毕后从断点继续检测。
26.本检测系统的检测单元可以自主选用多种传感器，实现个性化的水质检测功能，包括温度、ph、tds、浊度、溶解氧等参数。
27.选取具有16个圈养桶的养殖基地进行实验，每列设置圈养桶4个，在两侧圈养桶与中间圈养桶间铺设轨道，使检测系统可以在轨道上移动。检测探头选用pt100型温度传感器、sin-ph160型ph传感器、rmd-y1000型溶解氧传感器、lh-g8700型数字余氯传感器、 ln-isst10l05型数字浊度传感器，传感器成本约11000元，相比单个圈养桶安装一组传感器，节约成本16万元以上。实验测得，检测单个圈养桶内3个不同深度的水质用时约9分钟，完成轨道两侧一组圈养桶的水质检测及检测探头清洗用时约22分钟。圈养桶养殖模式下，24小时通常需检测水质2-4次。
28.实验结果表明，在该具有16个圈养桶的养殖基地设置一套本“基于圈养模式的智能水质检测系统”进行水质检测是足够的。
29.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。