一种水生动物间歇式缺氧实验装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水生动物间歇式缺氧实验装置及其控制方法，该装置包括养殖箱体；氮气供应装置，用于向养殖箱体输入氮气；空气供应装置，用于向养殖箱体输入空气；输入装置；溶氧探头，用于采集养殖箱体中的水的溶氧数据；控制器，用于根据输入装置采集的输入数据，确定实验参数，所述实验参数包括至少两组溶氧量和溶氧量对应的持续时间；根据溶氧探头采集的溶氧数据以及实验参数，控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率。本发明专利技术可以根据实验需要设定实验参数，并根据溶氧探头采集的溶氧数据控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率，以达到模拟设定的实验参数，相对于现有技术，控制更加准确。本发明专利技术可以广泛应用于实验仪器领域。

An intermittent hypoxia experimental device for aquatic animals and its control method

The invention discloses an intermittent anoxic experimental device for aquatic animals and its control method. The device comprises a culture box; a nitrogen supply device for inputting nitrogen into the culture box; an air supply device for inputting air into the culture box; an input device; a dissolved oxygen probe for collecting dissolved oxygen data of water in the culture box; and a controller for collecting dissolved oxygen data according to the input device. The experimental parameters include the corresponding duration of dissolved oxygen and dissolved oxygen of at least two groups. According to the dissolved oxygen data collected by the dissolved oxygen probe and the experimental parameters, the gas transmission rate of the nitrogen supply device and the air supply device is controlled. The invention can set experimental parameters according to experimental needs, and control the gas transmission rate of nitrogen supply device and air supply device according to the dissolved oxygen data collected by the dissolved oxygen probe, so as to achieve the simulated set experimental parameters, which is more accurate than the existing technology. The invention can be widely applied in the field of experimental instruments.

【技术实现步骤摘要】
一种水生动物间歇式缺氧实验装置及其控制方法
本专利技术涉及实验仪器领域，尤其是一种水生动物间歇式缺氧实验装置及其控制方法。
技术介绍
在水产养殖中，水体昼夜溶氧波动、富营养化、气候变化和水体有机物分解等多种因素均会引起水体缺氧。缺氧对水生动物摄食、消化和生理状态等产生不利影响，甚至会引起鱼体死亡。因此，研究水生动物对缺氧的响应机制具有重要意义。而在实际缺氧实验研究中，往往采用简单的密封法或是充氮气法，人为造成水体缺氧。人工控制气体的充入开关和速率，只能满足较大范围内的溶氧波动变化，易造成气体的浪费，增加人工成本，且无法精准控制实验水体的溶氧水平，缺乏系统和精准的控制操作。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种水生动物间歇式缺氧实验装置及其控制方法，以精准地对实验环境的溶氧率进行控制。本专利技术所采取的第一种技术方案是：一种水生动物间歇式缺氧实验装置，包括：养殖箱体；氮气供应装置，用于向养殖箱体输入氮气；空气供应装置，用于向养殖箱体输入空气；输入装置，用于采集输入数据；溶氧探头，用于采集养殖箱体中的水的溶氧数据；控制器，用于根据输入装置采集的输入数据，确定实验参数，所述实验参数包括至少两组溶氧量和溶氧量对应的持续时间；根据溶氧探头采集的溶氧数据以及实验参数，控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率。进一步，所述养殖箱体内设有拦网装置，所述拦网装置用于将养殖水箱分隔为若干个可以进行水交换的区域。进一步，所述养殖箱体内还设有推水装置。进一步，所述根据溶氧探头采集的溶氧数据以及实验参数，控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率，其具体为：根据溶氧数据与实验参数中的溶氧量作差，以溶氧数据和溶氧量的差作为反馈量；根据反馈量调整氮气供应装置和空气供应装置的输气速度的比例。进一步，还包括显示装置，所述显示装置安装在养殖箱体的外侧面，所述控制器控制显示装置显示当前养殖箱体中的溶氧数据以及实验参数。进一步，还包括报警装置，所述控制器根据溶氧探头采集的溶氧数据触发报警装置产生报警信号。进一步，所述报警装置包括：警示灯，用于产生灯光作为报警信号；无线通信模块，用于向用户的移动设备发送报警信号；蜂鸣器，用于产生声音作为报警信号。本专利技术所采取的第二种技术方案是：一种水生动物间歇式缺氧实验装置的控制方法，包括以下步骤：获取输入装置采集的输入数据；根据所述输入数据，确定实验参数；所述实验参数包括至少两组溶氧量和溶氧量对应的持续时间；获取溶氧探头采集的溶氧数据；根据溶氧探头采集的溶氧数据以及实验参数，控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率。进一步，所述根据溶氧探头采集的溶氧数据以及实验参数，控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率，其具体为：根据溶氧数据与实验参数中的溶氧量作差，以溶氧数据和溶氧量的差作为反馈量；根据反馈量调整氮气供应装置和空气供应装置的输气速度的比例。进一步，还包括以下步骤：根据溶氧探头采集的溶氧数据触发报警信号。本专利技术的有益效果是：本专利技术可以根据实验需要设定实验参数，并根据溶氧探头采集的溶氧数据控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率，以达到模拟设定的实验参数，相对于现有技术，控制更加准确。附图说明图1为本专利技术一种具体实施例的水生动物间歇式缺氧实验装置的结构示意图；图2为本专利技术一种具体实施例的控制箱体的结构示意图；图3为本专利技术一种具体实施例的水生动物间歇式缺氧实验装置的电路模块框图；图4为本专利技术一种具体实施例的水生动物间歇式缺氧实验装置的控制方法的流程图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体的实施例对本专利技术进行进一步的说明。参照图1，一种水生动物间歇式缺氧实验装置，包括养殖箱体1、氮气供应装置2、空气供应装置3、控制箱体4(控制箱体中设有控制器)、输入装置5、报警装置6、监测装置7、拦网装置8和推水装置10，养殖箱体1底部设有第一纳米曝气盘11和第二纳米曝气盘12。第一纳米曝气盘11与氮气供应装置2连接，第二纳米曝气盘12与空气供应装置3连接。养殖箱体1内部固定有拦网装置8，以便同时对多组实验动物进行缺氧处理，养殖箱体1底部设有若干推水装置10，用于增强箱体内水体交换，养殖箱体1底部中央设有排水孔13，用于排出实验水体，监测装置7连有若干溶氧探头9，溶氧探头9固定于养殖箱体1内部，可自由调节高度，用于测定养殖箱体1不同位置水体溶氧变化。其中，监测装置7相当于一个集线器，将多个溶氧探头的数据汇总传入控制器。参照图2，控制箱体4正面设有显示装置41，用于实时显示水体溶氧变化、实验参数及各个元件的工作状态，以便于用户可以及时掌握当前的实验状态。控制箱体4内部设有存储模块42，用于预设实验条件和存储实验记录，所述存储模块可以采用闪存或者硬盘等硬件实现。报警装置6顶部设有警示灯61，当报警装置6收到控制器的报警指令时，警示灯61闪烁。报警装置6内部设有蜂鸣器62，当报警装置6收到控制器发出的报警指令时，蜂鸣器62发出报警声音。报警装置6内部设有无线通信模块63，当报警装置6收到控制器发出的报警指令时，无线通信模块63向工作人员手机发送报警信息。参照图3，所述控制器分别与氮气供应装置、空气供应装置、输入装置、溶氧探头、报警装置和显示装置连接。其中，氮气供应装置，用于向养殖箱体输入氮气。空气供应装置，用于向养殖箱体输入空气。当然也可以采用氧气供应装置，但是空气供应装置无需配置氧气杜瓦瓶，能够大大节省费用。所述氮气供应装置和空气供应装置包括气泵了以及存储气体的杜瓦瓶。所述气泵可以根据控制器的控制信号调整工作状态，以实现对输气速度的调整。输入装置，用于采集输入数据。所述输入装置可以是触摸屏、键盘或者语音识别模块等。溶氧探头，用于采集养殖箱体中的水的溶氧数据。即测量养殖箱体中水的实时溶氧量。所述溶氧数据，根据溶氧探头选型的不同，可以是数字信号或者模拟信号。控制器，用于根据输入装置采集的输入数据，确定实验参数，所述实验参数包括至少两组溶氧量和溶氧量对应的持续时间；根据溶氧探头采集的溶氧数据以及实验参数，控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率。在本实施例中，用户可以通过输入装置输入实验参数，如设置多个时段的溶氧量。比方说，设置20:00-24:00的溶氧量为4.0mg/L，设置24:00-12:00的溶氧量的6.0mg/L，12:00-20:00的溶氧量为3.0mg/L。然后控制器会根据当前时段的实验参数，即溶氧量来控制空气供应装置和氮气供应装置的输气速度比例，并根据溶氧探头采集的溶氧数据，将养殖水箱中的含氧量控制在实验参数所设定的溶氧量，当然，实际中，溶氧量是会上下浮动的。因此，作为优选的实施例，控制器可以采用PID算法来实现溶氧量的精准控制。其具体为：根据溶氧数据与实验参数中的溶氧量作差，以溶氧数据和溶氧量的差作为反馈量；根据反馈量调整氮气供应装置和空气供应装置的输气速度的比例。例如，水体中的实际溶氧数据为3.0mg/L，设定的实验参数的溶氧量为5.0mg/L，按照理论计算，空气供应装置和氮气供应装置的输气速度的理论比例为N0；此时，由于存在反馈量为-2.0mg/L，需要更多的空气，因而此时的输气速度的比例被调整为N1，经过一段时间后，反馈量为-1.0mg/L，由于反馈量绝对值减小了，因此，此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水生动物间歇式缺氧实验装置，其特征在于：包括：养殖箱体；氮气供应装置，用于向养殖箱体输入氮气；空气供应装置，用于向养殖箱体输入空气；输入装置，用于采集输入数据；溶氧探头，用于采集养殖箱体中的水的溶氧数据；控制器，用于根据输入装置采集的输入数据，确定实验参数，所述实验参数包括至少两组溶氧量和溶氧量对应的持续时间；根据溶氧探头采集的溶氧数据以及实验参数，控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率。

【技术特征摘要】
1.一种水生动物间歇式缺氧实验装置，其特征在于：包括：养殖箱体；氮气供应装置，用于向养殖箱体输入氮气；空气供应装置，用于向养殖箱体输入空气；输入装置，用于采集输入数据；溶氧探头，用于采集养殖箱体中的水的溶氧数据；控制器，用于根据输入装置采集的输入数据，确定实验参数，所述实验参数包括至少两组溶氧量和溶氧量对应的持续时间；根据溶氧探头采集的溶氧数据以及实验参数，控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率。2.根据权利要求1所述的一种水生动物间歇式缺氧实验装置，其特征在于：所述养殖箱体内设有拦网装置，所述拦网装置用于将养殖水箱分隔为若干个可以进行水交换的区域。3.根据权利要求1所述的一种水生动物间歇式缺氧实验装置，其特征在于：所述养殖箱体内还设有推水装置。4.根据权利要求1所述的一种水生动物间歇式缺氧实验装置，其特征在于：所述根据溶氧探头采集的溶氧数据以及实验参数，控制氮气供应装置以及空气供应装置的输气速率，其具体为：根据溶氧数据与实验参数中的溶氧量作差，以溶氧数据和溶氧量的差作为反馈量；根据反馈量调整氮气供应装置和空气供应装置的输气速度的比例。5.根据权利要求1所述的一种水生动物间歇式缺氧实验装置，其特征在于：还包括显示装置，所述显示装置安装在养殖箱体的外侧面，所述控制器控制显示装置显示当前养殖箱体...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永旭，董宏标，张家松，王文豪，谢木娇，李华，刘青松，段亚飞，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院南海水产研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44