专利名称：一种水生生物的多温自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水生生物的多温自动控制系统。
背景技术：
在涉及水产和水生生物研究的院校、研究所中，水体温度控制系统是必不可少的设施。在温度的控制中，升温最容易实现，如利用加热器等，而降温则较难实现，一般需要专用设备，如利用空气压缩机制冷的冷水机等。已有的控温系统，其控温基本上通过两种基本手段进行，一种是通过空调控制环境温度，以达到控制水体温度的目的，其主要优点是简单、方便，缺点则是受空调本身性能的影响，不仅无法获得低于16℃的水温，而且从开始控温至达到要求水温所需时间较长，控温精度也不高；另一种是利用专用冷水机(冷暖)控制水温，一般每台冷水机可以控制一种温度，其所控温度实际上也只是一个温度范围，精度有限。
在涉及水生生物学的相关研究中，经常需要同时设置多个精确温度，以获得实验生物对不同温度在生长及其生理生态学响应等方面的精确数据。从目前的控温方法看，主要采用两种方式对水体进行温度控制。一是利用空调控制较低的温度，然后用加热器加热水体，以得到不同的温度梯度，比较浪费电能；另一种是直接使用冷水机进行控制，要多台冷水机同时运行，不仅成本较高，所耗电能也较多。
与此同时，科学研究的发展深入，使得仅控制固定目标水温的温度控制装置已经不能满足科学实验和日常应用的要求。如何利用温度控制装置使目标温度能够按照人们的要求随时间进行变化，如模拟一天24小时内温度升降的连续变化等，成为一种迫切的需要。从目前现有控温系统使用现状看，现有的水温调节装置还无法创造出一种可以根据人们设定的程序进行连续变化的水温。
发明内容
本发明的目的是提供一种水生生物的多温自动控制系统，以克服现有控温设备的缺陷，降低成本，不但提高其控温精度及控温能力，而且可以作为一种水生生物的多温同步控制系统，弥补现有技术的不足。
本发明充分利用冷水机将冷水槽中的水体温度控制在较低的温度，作为制冷源，而加热器则浸没于调温槽中，用来升高温度作为热源。还利用已有智能温度控制装置(授权公告号CN2802563Y)，在系统运行时，智能温度控制装置上预先设置好固定温度或温度变化方式，以其相连接的温度传感器不断测量调温槽中水体的温度变化情况，通过控制冷水循环泵和加热器的交替开关控制调温槽水温变化，按设置好的温度变化方式，来升高、降低或维持调温槽水温。当温度低于设定温度时，自动打开升温用加热器，对调温槽中水温进行升温处理；当温度高于设定温度时，自动打开降温用冷水循环泵，对调温槽中水温进行降温处理。降温可以通过混水式降温方式进行，即将冷水槽中冷水抽入调温槽中进行直接降温，也可以通过隔离式降温方式进行，即将调温槽中的水抽入置于冷水槽中的降温盘管中进行间接降温。本发明利用已有智能温度控制装置的带有A/D转换电路的可编程单片机及其受控的由加热控制电路和降温控制电路组成的温度控制电路，其可编程单片机的编程软件可以使目标温度随时间按照人为设置而变化，且由固定在面板上的温度、时间设置按钮进行选择或切换。
本发明的技术方案，包括调温槽和相应的温度控制装置及其相连的加热器、温度传感器，其特征在于它还包括受一台冷水机控制的一个冷水槽，且冷水槽经由受智能温度控制装置调控的冷水循环泵与调温槽相通而将调温槽中的水体温度以恒温或按照曲线变化，该智能温度控制装置的加热控制端口和降温控制端口分别电连接加热器和冷水循环泵。
根据需要，上述一个冷水槽可以连接有若干套温度控制装置。每套温度控制装置由含有软件的智能温度控制装置及其相连加热器、冷水循环泵、温度传感器及一个调温槽构成。
上述温度控制装置可以利用两种方式对受控水体进行温度控制。一种是利用调温槽水浴进行(水浴式控温系统)，即在调温槽中设置有若干个水族箱；另一种可以通过调温槽与水族箱的水持续循环进行(循环式控温系统)，即通过与调温槽相通的扬水马达及其之后连通的上水管，与置于立架上带有侧溢流管的水族箱、回水管连通至调温槽中。根据需要，每个调温槽的水温可以根据需要独立设定。
考虑到在同时控制多个调温槽或其中有多组水族箱时，为避免受控各调温槽中水体因与冷水槽直接相通而导致水体混合，可以利用隔离式降温方式，即将调温槽中的水抽入冷水槽中的降温盘管中进行间接降温。上述一个冷水槽内可以设置至少一个降温盘管，且每个降温盘管的出口与冷水循环泵相通，进口与调温槽相通。
因此，本发明利用一台冷水机和相连的一个冷水槽，就可以同时控制多个温度的包括调温槽或多组水族箱在内的水体，实现同步控制多个不同的恒温和依设置好的程序进行变化的程序变温(现有一台冷水机只能控制一组同一温度的水体)。同时，间接利用冷水机创造的冷水源进行降温，克服了现有设备控温精度低的缺点，大大提高了控温的精度。
本发明不仅设备利用率高、成本低、节约能源。同时，根据不同条件和需要，可以同时创造出多种不同形式的控温系统，而广泛用于水生生物科学研究、观赏鱼养殖、餐馆名贵水产食用种类暂养等。
图1是本发明的混水式调温系统基本结构示意图。
图2是本发明的隔离式调温系统基本结构示意图。
图3是本发明中水浴式控温系统示意图(箭头表示水的流向)。
图4是本发明中循环式控温系统正面示意图(箭头表示水的流向，虚线表示水面)。
图5是本发明中循环式控温系统侧面示意图。
图6是本发明中水处理设备接口放大图。
图7是本发明的智能温度装置正面示意图。
图8是本发明的智能温度装置背面示意图。
其中1、冷水机2、冷水槽3、调温槽4、温度控制装置5、冷水循环泵6、加热器7、温度传感器8、内循环泵9、电源开关10、面板11、时间段指示数码显示器12、温度显示器13、温度、时间设置按钮14、电源插口15、温度传感器接口16、降温盘管17、水族箱18、立架19、扬水马达20、上水管21、出水管22、侧溢流口23、侧溢流管24、回水管25、水处理进水口26、水处理出水口27、控水阀门H、加热控制端口C、降温控制端口N、零线E、接地L、火线R、水处理设备接口具体实施方式
如图1，它包括调温槽3和相应的温度控制装置4及其相连的加热器6、温度传感器7，其特征在于它还包括受一台冷水机1控制的一个冷水槽2，且冷水槽2经由受智能温度控制装置调控的冷水循环泵5与调温槽3相通，而将调温槽中的水体温度以恒温或按照曲线变化。
上述的智能温度控制装置4利用温度传感器7反馈的温度数值，通过交替控制与其加热控制端口H和降温控制端口C分别相接的加热器6和冷水循环泵5，精确控制调温槽中水温的变化。
根据需要，上述一个冷水槽2可以连接有若干套温度控制装置(图5)。每套温度控制装置由含有软件的智能温度控制装置4及其相连加热器6、冷水循环泵5、温度传感器7及一个调温槽3构成。
作为其最基本的形式，若干调温槽3即可以直接做调温的受控水体使用，每个调温槽3都由一个独立的智能控温装置4控制。考虑到对不同数量的水体同时控温的需要，上述每套温度控制装置可以利用两种方式对受控水体进行温度控制。一种是利用调温槽水浴进行(水浴式控温系统)，即在调温槽中设置有若干个水族箱(如图3)，以水浴的方式对其同时进行控温。进一步，将多个内设有若干水浴水族箱17的调温槽3连接于同一冷水槽2，即可以实现同时对多组水族箱进行多个不同温度的独立控制。
本发明还可以对多个受控水体的温度以循环水方式进行控制(循环式控温系统)。根据不同的条件，利用一台冷水机1将一个冷水槽2的水温控制在较低的温度，比如5℃，然后通过智能温度控制装置4对冷水循环泵5和加热器6进行交替控制，使调温槽3的水温在设定的温度数值。然后，利用扬水马达19将调温槽3中的水通过上水管20经出水管21持续输送至各个水族箱，当水量高于水族箱设定水位时，多余的水经侧溢流管23、回水管24回到调温槽3中。依此循环，水族箱17的水温即可控制在设定水温。图4所示为一组，进一步，将多个调温槽3分别与同一个冷水槽2相通，可以独立控制与多个调温槽3相循环的多组水族箱的温度。
考虑到在同时控制多个温度控制装置，受控各水调温槽中水体因与冷水槽直接相通而导致的各水体的混合，为避免各水体水质的互相干扰或特定情况下水生生物疾病的传播等，可以利用隔离式降温方式。如图2，在冷水槽2内设置降温盘管16，且降温盘管16的出口与冷水循环泵5相连，进口与调温槽3相通，将调温槽3中的水抽入冷水槽2中的降温盘管16进行间接降温。对多个调温槽或多组水族箱的控温既可以通过上述的水浴方式进行，也可以通过循环水方式进行。通过将多组降温盘管16置于同一冷水槽2中，可以同时控制数量不等的多组调温槽或水族箱。其优点在于多组调温槽或水族箱中水与冷水槽2中的水相互隔离，互不相混。
在循环水式控温方式中，还可以在调温槽3和回水管24之间设置或连接有水处理设备接口R，以便外接机械过滤水质处理设备、生物过滤、蛋白分离或紫外消毒等水质处理设备等，以保持各水族箱良好的水质指标等。
本发明结合智能温度控制装置4的温度变动方式设定功能，可以控制目标温度实现水温昼夜波动的温度变动，使受控水体的温度随时间进行直线式变化和正弦式变化。
考虑到使水体水温得以快速混合均匀，在调温槽3中还可以设有至少一个内循环泵8。所述的加热器6是钛管加热器等。
实施例1作为实施例之一的水浴式多温自动控制系统整套系统主要由智能温度控制装置、钛管加热器、调温槽各6个、水族箱30个、冷水机1台、冷水槽1个、冷水循环泵6个及内循环泵12个组成。其中，冷水机的功率为2.5匹，冷水槽规格100×100×65cm，为调温槽的规格为170×75×35cm，每组5个水族箱浸于一个调温槽中，其水温变化由水浴获得。钛管加热器浸没于调温槽中，用来升高温度，而冷水机则将冷水槽中水冷却至8℃左右。通过冷水循环泵，将冷水抽至调温槽内，用以降低水的温度。在每个调温槽中各设有2个内循环泵，以使调温槽中的水温得以快速混合均匀。智能温度控制装置内置预先设置好的程序。它通过控制钛管加热器以及冷水循环泵的交替开关，按设置好的温度变化方式，来升高、降低或维持所需的相应水温。该系统可以控制不同温度的6个调温槽中的水族箱，其中的水温控制在15-35℃之间，控温的精度为±0.5℃。
实施例2作为实施例之二的循环水式多温控制系统整套设施主要由智能温度控制装置、钛管加热器、调温槽各8个、水族箱80个、冷水机和冷水槽各1个、冷水循环泵8台及内循环泵16个等组成。每组10个水族箱，平行固定在立架上方，其下放置调温槽。其中，冷水机的功率为5.0匹，冷水槽设置水温4-5℃。每组调温槽的规格为120×60×45cm。智能温度控制装置内置预先设置好的程序。它通过控制钛管加热器以及冷水循环泵的交替开关，按设置好的温度变化方式，来升高、降低或维持调温槽的水温。通过扬水马达，调温槽的水不断经由上水管、出水管进入每个水族箱，然后从溢流管、回水管在重力作用下回到调温槽，持续循环。进而获得所需的水族箱相应水温。该系统可以控制不同温度的8组水族箱，水温控制在10-40℃之间，控温的精度为±1℃。
权利要求
1.一种水生生物的多温自动控制系统，包括其内与温度控制装置(4)相连接的加热器(6)和温度传感器(7)的调温槽(3)，其特征在于它还包括受冷水机(1)控制的冷水槽(2)，且冷水槽(2)经由受智能温度控制装置(4)调控的冷水循环泵(5)和调温槽(3)相通，而将调温槽中的水体温度以恒温或按照曲线变化，该智能温度控制装置(4)的加热控制端口(H)和降温控制端口(C)分别电连接加热器(6)和冷水循环泵(5)。
2.如权利要求1所述的水生生物的多温自动控制系统，其特征在于上述一个冷水槽(2)连接有若干套温度控制装置(4)，每套温度控制装置由含有软件的智能温度控制装置(4)及其相连加热器(6)、冷水循环泵(5)、温度传感器(7)及一个调温槽(3)构成。
3.如权利要求1或2所述的水生生物的多温自动控制系统，其特征在于上述冷水槽(2)内还设置至少一个降温盘管(16)，且每个降温盘管(16)的出口与冷水循环泵(5)相连，进口与调温槽(3)相通，将调温槽(3)中的水抽入冷水槽(2)中的降温盘管(16)进行间接降温。
4.如权利要求1所述的水生生物的多温自动控制系统，其特征在于上述调温槽(3)中设置有若干个水浴水族箱(17)。
5.如权利要求1所述的水生生物的多温自动控制系统，其特征在于调温槽(3)连接一台扬水马达(19)及其之后连通的上水管(20)，与置于立架(18)上带有侧溢流管(22)的水族箱(17)、回水管(24)连通至调温槽(3)中，以实现对多个受控水体的温度以循环水方式进行控制。
6.如权利要求1所述的水生生物的多温自动控制系统，其特征在于上述调温槽(3)中还设有至少一个内循环泵(8)。
7.如权利要求5所述的水生生物的多温自动控制系统，其特征是在调温槽(3)和回水管(24)之间连接有水处理设备接口(R)。
全文摘要
本发明涉及一种水生生物的多温自动控制系统。包括调温槽和相应的智能温度控制装置及其相连的加热器、温度传感器，其特征在于它还包括受一台冷水机控制的一个冷水槽，且冷水槽经由受智能温度控制装置调控的冷水循环泵与调温槽相通而将调温槽中的水体温度以恒温或按照曲线变化。上述一个冷水槽可以连接有若干套温度控制装置。还可将调温槽中的水抽入冷水槽中的降温盘管中进行间接降温。本发明仅用一台冷水机和相连的一个冷水槽，就可以同时控制多个受控水体的温度，实现同步控制多个不同的恒温和依设置好的程序进行变化的程序变温。其设备利用率高、成本低、节约能源，可以广泛用于水生生物科学研究、观赏鱼养殖、餐馆名贵水产食用种类暂养等。
文档编号G05D23/19GK1928761SQ20061006856
公开日2007年3月14日 申请日期2006年8月25日 优先权日2006年8月25日
发明者田相利, 董双林, 王芳, 杨敏乐 申请人:中国海洋大学