生物微藻反应容器参数监测及调控系统技术方案

本发明专利技术涉及生物微藻养殖技术领域，具体涉及一种生物微藻反应容器参数监测及调控系统。该监测及调控系统，包括分别与反应容器连接的环境监测单元以及浓度监测单元、与所述环境监测单元连接的环境调控模块以及与所述浓度监测单元连接的浓度调控模块；本发明专利技术通过利用环境监测单元实时监测生物微藻生长环境变化信息，并通过环境调控模块对生物微藻生长环境进行调控；通过利用浓度监测单元实时监测生物微藻浓度信息，并通过浓度调控模块调控反应容器中生物微藻浓度；使得反应容器内的生物微藻处于最佳生长环境和繁殖浓度，保持良好的营养供给和高效的繁殖效率，从而为大规模的生物微藻养殖以及高效生产提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物微藻养殖
，具体涉及一种生物微藻反应容器参数监测及调控系统。
技术介绍
生物微藻是一种个体较小的单细胞或群体自养型低等植物，种类繁多，目前有约2万余种，广泛分布于温带至热带的淡水池塘及湖泊水域。生物微藻生长的适应性强，海水、淡水都可以养殖，生物微藻农场可设于任何地点，可以在盐碱地、粘土地、滩涂以及浅海、湖泊养殖，不与粮争地，不与人争粮。繁殖迅速，具有生物量大、生长周期短、易培养等优点，据估计，生物微藻生物质产量可达到陆地植物的300倍。太阳能转化效率约3. 5%，比一般植物要高，葡萄藻直接产生的碳氢化合物可达到其干重的75%，化学成分接近柴油。生物微藻制油技术已经被很多国家高度关注，生物微藻制油的原理是利用生物微藻光合作用，将化工生产过程中产生的二氧化碳转化为生物微藻自身的生物物质从而固定了碳元素，再通过诱导反应使生物微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学方法把生物微藻细胞内的油脂转化到细胞外，再进行提炼加工，从而生产出生物柴油。即通过藻类的光合作用，将废水中的营养物质和空气中的二氧化碳转化为生物燃料、蛋白质。“这是一个变废为宝的产业，而且还可以生产更多的下游产品。”在石油价格大幅上升，粮食短缺问题日渐突出的今天，该产业有着广阔的发展前景。生物微藻被视 为未来重要的可再生能源，在石化能源的替代方面具有非常大的发展潜力。重视生物微藻优秀品种培育、高效繁殖与柴油转化技术显得尤为重要。生物微藻的繁殖生长过程中，受环境因素影响较大，这些参数主要包括光照、二氧化碳浓度、温度等，现有的开放式养殖存在明显不足，比如，易受外界环境影响，难以保持较适宜的温度与光照，易受污染；如果在海边，容易受到台风的严重侵袭等，所以需要有针对性的采取必要措施。近年来，封闭式养殖成为一种趋势。研究结果表明，当生物微藻处于最佳的生长繁殖环境时，具有非常高的繁殖效率。因此运用先进信息传感和自动调控技术，进行封闭式反应容器内生物微藻生长环境关键参数的监测、调控和优化，对于实现生物微藻的高效繁殖，大规模提高其繁殖产量，有着重要的现实意义。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种生物微藻反应容器参数监测及调控系统，用于对反应容器内生物微藻生长环境关键参数进行监测、调控和优化，从而实现生物微藻的高效繁殖，大规模提高生物微藻的繁殖产量。(二)技术方案本专利技术技术方案如下一种生物微藻反应容器参数监测及调控系统，包括分别与反应容器连接的环境监测单元以及浓度监测单元、与所述环境监测单元连接的环境调控模块以及与所述浓度监测单元连接的浓度调控模块；所述环境调控模块根据环境监测单元实时监测到的环境变化信息调控生物微藻生长环境；所述浓度调控模块根据浓度监测单元实时监测到的生物微藻浓度信息调控反应容器中生物微藻浓度。优选的，所述环境监测单元包括设置于反应容器内并分别与所述环境调控模块连接的温度传感器、光强传感器以及CO2浓度传感器。优选的，所述环境调控模块包括与所述环境监测单元连接的第一控制单元、分别与所述第一控制单元连接的温度调节单元、光强调节单元以及CO2浓度调节单元。优选的，所述温度调节单元包括罩在反应容器外部的保温玻璃箱以及设置于所述保温玻璃箱内、反应容器外并与所述第一控制单元连接的空调。优选的，所述浓度监测单元包括与所述浓度调控模块连接的光谱测试仪。优选的，反应容器为柱体，其外壁上套设有垂直于所述反应容器轴线的固定环，所述光谱测试仪的发射端和接收端分别固定于所述固定环一条直径的两端。优选的，所述浓度调控模块包括与所述浓度监测单元连接的第二控制单元以及与所述第二控制单元连接的浓度调节单元；所述第二控制单元根据浓度监测单元实时监测到的生物微藻浓度信息控制浓度调节单元对反应容器中生物微藻浓度进行调控。优选的，所述浓度调节单元包括分别与反应容器连接的生物微藻排出装置以及营养液注入装置；所述生物微藻排出装置以及营养液注入装置分别与所述第二控制单元连接。优选的，所述第二控制单元包括与所述浓度监测单元连接的计算机以及与所述计算机连接的数据控制设备，所述数据控制设备分别与所述生物微藻排出装置以及营养液注入装置连接。优选的，还包括电磁搅拌器，所述电磁搅拌器的主体设置于反应容器底部，所述电磁搅拌器的转子在磁力的作用下悬浮在反应容器内。(三)有益效果本专利技术通过利用环境监测单元实时监测生物微藻生长环境变化信息，并通过环境调控模块对生物微藻生长环境进行调控；通过利用浓度监测单元实时监测生物微藻浓度信息，并通过浓度调控模块调控反应容器中生物微藻浓度；使得反应容器内的生物微藻处于最佳生长环境和繁殖浓度，保持良好的营养供给和高效的繁殖效率，从而为大规模的生物微藻养殖以及高效生产提供技术支持。附图说明图1是本专利技术的一种生物微藻反应容器参数监测及调控系统结构示意图；图2是图1中监测及调控系统的环境监测单元以及环境调控模块示意图；图3是图1中监测及调控系统的浓度监测单元以及浓度调控模块示意图；图4是图3中浓度调控模块的工作流程图。其中，1:补光灯；2 =CO2充气罐；3 :第一控制单元；4 :空调；5 :光谱测试仪；6 :计算机；7 :新鲜培养液；8 :入蠕动泵；9 :出蠕动泵；10 :反应容器；11 :环境监测单元；12 :固定环；13 :电磁搅拌器的主体。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对专利技术的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1中所示的一种生物微藻反应容器参数监测及调控系统，主要适用于封闭式生物微藻反应容器，本实例中的反应容器优选为由便于光线入射的透明材质制成的封闭式柱形容器，可以为圆柱体或者多面柱体，其顶部开设有两个小孔，便于反应时需要的气体和产生的气体流通，同时针对后续的生物微藻浓度的光谱特征测量，要求该反应容器对生物微藻的特征吸收波段的光谱呈现较弱的吸收特性；反应容器参数监测及调控系统包括与反应容器10连接的环境监测单元11以及与环境监测单元11连接的环境调控模块，其如图2中所示；环境监测单元11用于实施监测各种环境参数变化如生物微藻生长环境的温度、光照强度、CO2浓度等信息并发送至环境调控模块，环境调控模块根据环境监测单元11实时监测到的环境变化信息调控生物微藻生长环境，保持反应容器10内的生物微藻时刻处于最佳的生长环境；还包括与反应容器10连接的浓度监测单元以及与浓度监测单元连接的浓度调控模块，其如图3中所示；在适宜的环境条件和营养供给下，生物微藻具有较高的繁殖效率，一段时间后，反应容器10内生物微藻的繁殖数量会大大增加，造成生物微藻溶液浓度变大，其中的营养液不足以供给生物微藻的高效繁殖；而本专利技术中的浓度监测单元主要用于实时监测反应容器10中生物微藻浓度的信息，浓度调控模块根据浓度监测单元实时监测到的生物微藻浓度信息调控反应容器10中生物微藻浓度，可以保持反应容器10内的生物微藻时刻处于最佳的繁殖浓度。其中，环境监测单元11包括设置于反应容器10内并分别与环境调控模块连接的温度传感器、光强传感器以及CO2浓度传感器等；优选的光强传感器、温度传感器、二氧化碳浓度传感器均安装在反应容器10靠近顶部的内壁上，位于反应溶液液位以上，便于实时监测反应容器10内的光照强度大小、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物微藻反应容器参数监测及调控系统，其特征在于，包括分别与反应容器连接的环境监测单元以及浓度监测单元、与所述环境监测单元连接的环境调控模块以及与所述浓度监测单元连接的浓度调控模块；所述环境调控模块根据环境监测单元实时监测到的环境变化信息调控生物微藻生长环境；所述浓度调控模块根据浓度监测单元实时监测到的生物微藻浓度信息调控反应容器中生物微藻浓度。

【技术特征摘要】
1.一种生物微藻反应容器参数监测及调控系统，其特征在于，包括分别与反应容器连接的环境监测单元以及浓度监测单元、与所述环境监测单元连接的环境调控模块以及与所述浓度监测单元连接的浓度调控模块；所述环境调控模块根据环境监测单元实时监测到的环境变化信息调控生物微藻生长环境；所述浓度调控模块根据浓度监测单元实时监测到的生物微藻浓度信息调控反应容器中生物微藻浓度。2.根据权利要求1所述的监测及调控系统，其特征在于，所述环境监测单元包括设置于反应容器内并分别与所述环境调控模块连接的温度传感器、光强传感器以及CO2浓度传感器。3.根据权利要求1或2所述的监测及调控系统，其特征在于，所述环境调控模块包括与所述环境监测单元连接的第一控制单元、分别与所述第一控制单元连接的温度调节单元、光强调节单元以及CO2浓度调节单元。4.根据权利要求3所述的监测及调控系统，其特征在于，所述温度调节单元包括罩在反应容器外部的保温玻璃箱以及设置于所述保温玻璃箱内、反应容器外并与所述第一控制单元连接的空调。5.根据权利要求1所述的监测及调控系统，其特征在于，所述浓度监测单元包括与所述浓度调控模块连接的光谱测试仪。6.根据权利要求1或5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，黄文倩，王庆艳，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：