專利名稱：一種養(yǎng)殖池塘溶解氧監(jiān)測和調(diào)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘的一種水質(zhì)監(jiān)測和調(diào)控方法，具體是涉及對水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘
中溶解氧進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)控的一種方法。
(二)
背景技術(shù)：
2008年，我國水產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到4895. 6萬噸，人均占有量達(dá)到36. 9公斤，占動物蛋 白供應(yīng)份額的1/3，人均占有量和占動物蛋白供應(yīng)份額均比國際平均水平高出l倍左右。水 產(chǎn)品已經(jīng)成為我國重要的食物蛋白來源，為改善國民膳食結(jié)構(gòu)和提高營養(yǎng)水平發(fā)揮了重要 作用。 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)作為我國漁業(yè)的重要組成部分，是漁業(yè)發(fā)展的主要增長點。2008年， 我國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量總產(chǎn)量達(dá)3413萬噸，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量占漁業(yè)總產(chǎn)量的69% ，成為世界上唯 一養(yǎng)殖產(chǎn)量超過捕撈產(chǎn)量的漁業(yè)大國，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量占世界水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量的70%以 上。在3413萬噸養(yǎng)殖產(chǎn)量中，魚類的產(chǎn)量占了約三分之二，魚類池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量又占魚類產(chǎn) 量的三分之二左右，因此池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)方式是中國魚類養(yǎng)殖的主要生產(chǎn)方式，地位顯要，因 此，在池塘養(yǎng)殖中任何技術(shù)改進(jìn)所產(chǎn)生的作用將非常巨大。 池塘養(yǎng)殖一般需要投喂飼料，殘餌和魚類生理代謝造成了池塘環(huán)境逐步富營養(yǎng) 化。營養(yǎng)物質(zhì)主要分布于底泥和水體當(dāng)中，當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)積累到一定程度，會造成水體環(huán)境惡 化，影響魚類生長或生存。養(yǎng)魚先養(yǎng)水，養(yǎng)殖池塘水質(zhì)調(diào)控技術(shù)一直是水產(chǎn)養(yǎng)殖的關(guān)鍵技術(shù) 之一，而溶解氧是其中最重要的調(diào)控指標(biāo)。 自然狀態(tài)下，養(yǎng)殖水體中的溶解氧主要來自于浮游生物光合作用以及水面與大氣 之間的氧擴(kuò)散。池塘水體含有豐富的浮游生物，在陽光作用下，聚集在表層，會產(chǎn)生大量的 氧氣，表層水的溶解氧常處于超飽和狀態(tài)。而靠近底部的水體由于幾乎沒有光合作用，底泥 不斷耗氧，溶解氧一直比較低。由于存在溫度梯度，上下水層自然交換并不好，存在顯著的 溶解氧梯度。 在天氣良好的條件下，池塘浮游生物光合作用增氧的貢獻(xiàn)度可達(dá)到90 %以上，即 使使用了增氧類機(jī)械，光合作用的貢獻(xiàn)度依然在70%以上，所以合理利用光合作用現(xiàn)象是 開發(fā)各類增氧設(shè)備的重要出發(fā)點。較為經(jīng)典的增氧機(jī)械，如葉輪增氧機(jī)和水車增氧機(jī)等，都 兼具增強(qiáng)水體和空氣接觸效果以及促進(jìn)上下水層交換作用。過去的三十年來，正式由于葉 輪增氧機(jī)等的大規(guī)模使用，才使我國池塘養(yǎng)殖的平均畝產(chǎn)從100公斤左右提高到400公斤 左右、精養(yǎng)塘實現(xiàn)了 1000-2000公斤的水平。該類機(jī)械需要耗費大量的電力，以葉輪增氧機(jī) 用于大宗魚類養(yǎng)殖為例， 一般每畝的配置強(qiáng)度為0. 2-0. 4千瓦，養(yǎng)殖中后期的使用頻率非 常高，占據(jù)了相當(dāng)一部分養(yǎng)殖成本。另外還有低能耗上下水層交換增氧機(jī)械，主要是通過混 合作用提高水體利用光合作用產(chǎn)生氧的能力，其增強(qiáng)水體和空氣接觸效果增氧能力不如葉 輪增氧，但促進(jìn)上下水層交換作用尚可，且能耗較低，在一定的條件下具有積極的作用。
過去由于條件所限，一般養(yǎng)殖戶根據(jù)觀測和經(jīng)驗判斷池塘溶解氧狀況，并決定開 啟增氧設(shè)備。后來有了監(jiān)測儀表，溶解氧監(jiān)測方便了很多。但是池塘溶解的分布非常不均勻，受水層、風(fēng)向等因素影響很深，難以通過儀表簡單判斷總體溶解氧情況。因此，根據(jù)養(yǎng)殖 水體的實際情況，監(jiān)測溶解氧分布，判別池塘溶解氧總體狀況，以決定合理使用增氧機(jī)械， 從而實現(xiàn)測水養(yǎng)魚，意義十分巨大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對養(yǎng)殖池塘這一復(fù)雜水環(huán)境進(jìn)行溶解氧進(jìn)行監(jiān)測的 方法，以及在此基礎(chǔ)上判別采取相應(yīng)的措施調(diào)控池塘水質(zhì)的方法。
本發(fā)明通過以下方式實現(xiàn) —種養(yǎng)殖池塘溶解氧監(jiān)測和調(diào)控方法，在標(biāo)準(zhǔn)的長方形養(yǎng)殖池塘中，配置上下水 層交換設(shè)備和增氧機(jī)，其特征在于 在池塘中按規(guī)定設(shè)置上層、中層和下層采樣點，在采樣點上配置監(jiān)測傳感器；
對傳感器的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； 根據(jù)養(yǎng)殖對象和天氣，對測試數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果進(jìn)行判斷，依據(jù)規(guī)定開啟或關(guān)閉 所述上下水層交換設(shè)備，開啟或關(guān)閉所述增氧機(jī)。 進(jìn)一步，在池塘正常水位平面上靠近4個角之處分別選定4個基準(zhǔn)點，每個基準(zhǔn)點 距離池塘邊沿3米至5米，且該處水深大于池塘平均水深80 % ;如果該處水深沒有達(dá)到池塘 平均水深80%，則進(jìn)一步擴(kuò)大基準(zhǔn)點與池塘邊沿的距離至水深達(dá)到池塘平均水深80%處；
上述4個基準(zhǔn)點連成一個長方形，分別對長和寬進(jìn)行等分并劃出平行線，其交點 成為呈網(wǎng)格狀分布的基準(zhǔn)點； 在各基準(zhǔn)點垂直向下方向上設(shè)置3個水質(zhì)監(jiān)測采樣點，上面一個距離水面40厘 米，偏移范圍為± 10厘米，下面一個距離池底約40厘米，偏移范圍為± 10厘米，中間一個 處于上下之間的中位，構(gòu)成了一個立體網(wǎng)格；
在各個采樣點上配置傳感器。
進(jìn)一步，對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理 先是各個水層的數(shù)據(jù)分別用方差方法進(jìn)行處理，得到三個水層的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值；
再對得到的三個標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值進(jìn)行加權(quán)平均，得到反映池塘總體水質(zhì)情況的綜合 溶解氧值； 上層的加權(quán)數(shù)為10% _20%，上層采樣點靠近水面加權(quán)數(shù)趨小，反之趨大； 下層的加權(quán)數(shù)為30% _40%，下層采樣點靠近底部加權(quán)數(shù)趨小，反之趨大； 中層的加權(quán)數(shù)為40% _60%，始終大于下層加權(quán)數(shù)。 進(jìn)一步，對綜合溶解氧值和三個標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值進(jìn)行如下判別和調(diào)控 綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的良好養(yǎng)殖環(huán)境，且上層水的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值處于
超飽和狀態(tài)時，啟用上下水層交換設(shè)備； 綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的良好養(yǎng)殖環(huán)境，上層水的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值未達(dá)到 超飽和狀態(tài)時，不啟用上下水層交換設(shè)備； 綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的中等養(yǎng)殖環(huán)境，白天時，不啟用上下水層交換 設(shè)備； 綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的中等養(yǎng)殖環(huán)境，接近天黑或天黑以后，啟用增 氧機(jī)；
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綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的劣等養(yǎng)殖環(huán)境，啟動增氧機(jī)。
再進(jìn)一步， 所述養(yǎng)殖對象良好養(yǎng)殖環(huán)境的溶解氧值為5mg/1至8mg/l ;
所述養(yǎng)殖對象中等養(yǎng)殖環(huán)境的溶解氧值為3mg/l至5mg/l ;
所述養(yǎng)殖對象劣等養(yǎng)殖環(huán)境的溶解氧值為3mg/l以下；
所述溶解氧值的超飽和狀態(tài)為8mg/l以上。
本發(fā)明的優(yōu)越性和有益效果為 利用網(wǎng)格狀分布的采樣點，通過數(shù)據(jù)處理，較為全面掌握池塘溶解氧分布情況。根 據(jù)池塘生態(tài)特點，對上中下水層溶解氧進(jìn)行加權(quán)，得到較為客觀反映池塘溶解氧狀況的數(shù)值。 網(wǎng)格狀采樣監(jiān)測，能夠全面掌握池塘溶解氧情況，避免因局部采樣方式造成的偶
然誤差，延誤開展水質(zhì)調(diào)控的時機(jī)，或多余開啟水質(zhì)調(diào)控設(shè)備，浪費能耗。 目前在池塘中采用兩種增氧設(shè)備，一類是能耗較低的上下水層交換設(shè)備，它能在
一定程度上對上下水層進(jìn)行交換，補(bǔ)充氧氣；另一類是增氧機(jī)，雖然能耗較大，但其增氧效
果明顯，此兩類設(shè)備各倶特點，分別使用于不同的場合能更好地發(fā)揮它們的作用。 對綜合溶解氧值和各個水層標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值進(jìn)行分析，結(jié)合不同的養(yǎng)殖對象及時間
因素，對池塘水質(zhì)調(diào)控提供科學(xué)的依據(jù)，適時采取不同的對策，改善池塘生態(tài)環(huán)境的同時，
充分發(fā)揮了各類水質(zhì)調(diào)控設(shè)備的長處，并節(jié)約了能耗。較之現(xiàn)有技術(shù)依人工的經(jīng)驗來調(diào)控
上下水層交換設(shè)備和增氧機(jī)的開閉，更加規(guī)范、嚴(yán)格、科學(xué)，提高池塘養(yǎng)殖水的水質(zhì)，能源更
加節(jié)省，還減輕了人工操作的勞動、精力和時間，便于實現(xiàn)自動控制。


圖1為本發(fā)明養(yǎng)殖池塘溶解氧監(jiān)測和調(diào)控方法一實施例的結(jié)構(gòu)示意簡圖。(五)具體實施方法 如圖所示，附圖中各點即為采樣點。 對所有的A點數(shù)值進(jìn)行方差統(tǒng)計，得到A平面，即上層的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值。 同理，得到B平面，中層標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值和C平面，下層標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值。 根據(jù)A平面和C平面分別距離水面和池底的距離，對A、 B、 C三個標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值進(jìn)
行加權(quán)平均處理，得到反映池塘溶氧狀況的綜合值。 綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的良好養(yǎng)殖環(huán)境，且上層水的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值處于 超飽和狀態(tài)時，啟用功耗較小的上下水層交換設(shè)備； 綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的良好養(yǎng)殖環(huán)境，但上層水的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值未達(dá) 到超飽和狀態(tài)時，不啟用水質(zhì)調(diào)控設(shè)備； 綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的中等養(yǎng)殖環(huán)境，但還是白天時，不啟用水質(zhì)調(diào) 控設(shè)備； 綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的中等養(yǎng)殖環(huán)境，但快接近天黑或天黑以后，啟
用功耗相對較大、但兼具較強(qiáng)物理增氧能力和上下水層交換作用的增氧機(jī)。 綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的劣等環(huán)境，立刻啟動功耗相對較大、但兼具較
強(qiáng)物理增氧能力和上下水層交換作用的增氧機(jī)。
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為了使監(jiān)測結(jié)果更加完善，可以劃分更細(xì)小的網(wǎng)格。 分層監(jiān)測的數(shù)值，基本反映了池塘水質(zhì)分布的大致規(guī)律，并依據(jù)該規(guī)律，有針對性 地啟用水質(zhì)調(diào)控設(shè)備，充分利用了池塘自然增氧能力。例如，當(dāng)綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖 對象的良好養(yǎng)殖環(huán)境，且上層水的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值處于超飽和狀態(tài)時，啟用功耗較小的上下 水層交換設(shè)備，此時，池塘總體溶氧情況良好，但是，底部因為耗氧反應(yīng)原因，溶解氧還是很 低的，至少是較低的。此時啟用功耗較小的上下水層交換設(shè)備，以較小的代價將表面富裕 的氧帶到底部，促進(jìn)氧的擴(kuò)散，改善池塘總體養(yǎng)殖生態(tài)，提高養(yǎng)殖效果。另由于提前將氧帶 到了底部，晚上底部區(qū)域缺氧時間會延后，開啟功耗較大的增氧機(jī)時間可以減少，節(jié)約了能 耗。 本發(fā)明通過合理布置采樣點、利用在水質(zhì)監(jiān)測儀表比較全面監(jiān)測養(yǎng)殖池塘溶解氧 分布情況的一種方法，并對其測得的結(jié)果進(jìn)行判別，以實時調(diào)控養(yǎng)殖水質(zhì)，達(dá)到測水養(yǎng)魚的 效果。
權(quán)利要求
一種養(yǎng)殖池塘溶解氧監(jiān)測和調(diào)控方法，在標(biāo)準(zhǔn)的長方形養(yǎng)殖池塘中，配置上下水層交換設(shè)備和增氧機(jī)，其特征在于在池塘中按規(guī)定設(shè)置上層、中層和下層采樣點，在采樣點上配置監(jiān)測傳感器；對傳感器的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；根據(jù)養(yǎng)殖對象和天氣，對測試數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果進(jìn)行判斷，依據(jù)規(guī)定開啟或關(guān)閉所述上下水層交換設(shè)備，開啟或關(guān)閉所述增氧機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述養(yǎng)殖池塘溶解氧監(jiān)測和調(diào)控方法，其特征在于，在池塘正常水 位平面上靠近4個角之處分別選定4個基準(zhǔn)點，每個基準(zhǔn)點距離池塘邊沿3米至5米，且該 處水深大于池塘平均水深80% ;如果該處水深沒有達(dá)到池塘平均水深80%，則進(jìn)一步擴(kuò)大 基準(zhǔn)點與池塘邊沿的距離至水深達(dá)到池塘平均水深80%處；上述4個基準(zhǔn)點連成一個長方形，分別對長和寬進(jìn)行若干等分并劃出平行線，其交點 成為呈網(wǎng)格狀分布的基準(zhǔn)點；在各基準(zhǔn)點垂直向下方向上設(shè)置3個水質(zhì)監(jiān)測采樣點，上面一個距離水面40厘米，偏 移范圍為± 10厘米，下面一個距離池底約40厘米，偏移范圍為± 10厘米，中間一個處于上 下之間的中位，構(gòu)成了一個立體網(wǎng)格；在各采樣點上配置傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述養(yǎng)殖池塘溶解氧監(jiān)測和調(diào)控方法，其特征在于對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行 如下處理先是各個水層的數(shù)據(jù)分別用方差方法進(jìn)行處理，得到三個水層的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值； 再對得到的三個標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值進(jìn)行加權(quán)平均，得到反映池塘總體水質(zhì)情況的綜合溶解 氧值；上層的加權(quán)數(shù)為10% _20%，上層采樣點靠近水面加權(quán)數(shù)趨小，反之趨大； 下層的加權(quán)數(shù)為30% _40%，下層采樣點靠近底部加權(quán)數(shù)趨小，反之趨大； 中層的加權(quán)數(shù)為40% _60%，始終大于下層加權(quán)數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述養(yǎng)殖池塘溶解氧監(jiān)測和調(diào)控方法，其特征在于對綜合溶解氧值 和三個標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值進(jìn)行如下判別和調(diào)控操作綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的良好養(yǎng)殖環(huán)境，且上層水的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值處于超飽 和狀態(tài)時，啟用上下水層交換設(shè)備；綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的良好養(yǎng)殖環(huán)境，上層水的標(biāo)準(zhǔn)溶解氧值未達(dá)到超飽 和狀態(tài)時，不啟用上下水層交換設(shè)備；綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的中等養(yǎng)殖環(huán)境，白天時，不啟用上下水層交換設(shè)備；綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的中等養(yǎng)殖環(huán)境，接近天黑或天黑以后，啟用增氧機(jī)；綜合溶解氧值處于某一養(yǎng)殖對象的劣等養(yǎng)殖環(huán)境，啟動增氧機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述養(yǎng)殖池塘溶解氧監(jiān)測和調(diào)控方法，其特征在于 所述養(yǎng)殖對象良好養(yǎng)殖環(huán)境的溶解氧值為于5mg/1至8mg/1 ; 所述養(yǎng)殖對象中等養(yǎng)殖環(huán)境的溶解氧值為3mg/1至5mg/1 ; 所述養(yǎng)殖對象劣等養(yǎng)殖環(huán)境的溶解氧值為3mg/1以下；所述溶解氧值的超飽和狀態(tài)為8mg/l以上<
全文摘要
本發(fā)明系水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘的一種水質(zhì)監(jiān)測和調(diào)控方法，具體是涉及對水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘中溶解氧進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)控的一種方法。一種養(yǎng)殖池塘溶解氧監(jiān)測和調(diào)控方法，在標(biāo)準(zhǔn)的長方形養(yǎng)殖池塘中，配置上下水層交換設(shè)備和增氧機(jī)，在池塘中按規(guī)定設(shè)置上層、中層和下層采樣點，在采樣點上配置監(jiān)測傳感器；對傳感器的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；根據(jù)養(yǎng)殖對象和天氣，對測試數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果進(jìn)行判斷，依據(jù)規(guī)定開啟或關(guān)閉所述上下水層交換設(shè)備，開啟或關(guān)閉所述增氧機(jī)。本發(fā)明是通過合理布置采樣點、利用在水質(zhì)監(jiān)測儀表比較全面監(jiān)測養(yǎng)殖池塘溶解氧分布情況的一種方法，并對其測得的結(jié)果進(jìn)行判別，以實時調(diào)控養(yǎng)殖水質(zhì)，達(dá)到測水養(yǎng)魚的效果。
文檔編號A01K61/00GK101703019SQ20091019841
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者劉世晶, 劉興國, 湯濤林, 王鵬祥, 苗雷, 陳軍 申請人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所