一种海水鱼缸自动换水系统论文和设计-魏拾俊

全文摘要

本实用新型涉及一种海水鱼缸自动换水系统，包括：用于配制海水的化盐单元和用于对化盐单元进行检测和控制的控制中心单元，化盐单元和控制中心单元通过有线或无线电连接，其中，化盐单元包括：化盐容器、位于化盐容器下方的重量传感器和位于化盐容器上方的加盐装置，化盐单元通过鱼缸进水管和鱼缸排水管给鱼缸换水。本实用新型通过引入控制中心单元，自动化地控制海水鱼缸换水过程，既简单、便利，大幅减少人力操作，减轻人的体力劳动；又可持续、缓慢地换水，消除因换水造成水质的剧烈变化；同时精准度高，避免了人工配制海水带来的比重变化大、换水量多少不一等问题。

主设计要求

1.一种海水鱼缸自动换水系统，其特征在于，包括：用于配制海水的化盐单元和用于对化盐单元进行检测和控制的控制中心单元，化盐单元和控制中心单元通过有线或无线电连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的换水系统，其特征在于，化盐单元包括：化盐容器、位于化盐容器下方的重量传感器和位于化盐容器上方的加盐装置。

3.根据权利要求2所述的换水系统，其特征在于，化盐容器设有RO水进口、废水排出口、用于将化盐容器内配制的海水输送到鱼缸的海水出口和用于将鱼缸内的旧水排放到化盐容器的鱼缸水进口，化盐容器的内部设有海水混合器。

4.根据权利要求2所述的换水系统，其特征在于，化盐容器内部还设有温度控制装置。

5.根据权利要求2所述的换水系统，其特征在于，加盐装置包括：顶部的海盐容器和下部的自动加盐器。

6.根据权利要求1所述的换水系统，其特征在于，化盐单元通过鱼缸进水管和鱼缸排水管给鱼缸换水。

7.根据权利要求3所述的换水系统，其特征在于，RO水进口通过RO进水控制阀与控制中心单元电连接；废水排出口通过废水排出泵与控制中心单元电连接；海水出口通过鱼缸进水泵与控制中心单元电连接；鱼缸水进口通过鱼缸排水泵与控制中心单元电连接。

8.根据权利要求3所述的换水系统，其特征在于，海水混合器与控制中心单元电连接。

9.根据权利要求5所述的换水系统，其特征在于，自动加盐器通过加料泵与控制中心单元电连接。

10.根据权利要求2所述的换水系统，其特征在于，重量传感器与控制中心单元电连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海水鱼缸自动换水系统。

背景技术

随着人们生活水平的提升，越来越多的人喜欢在家里养鱼，尤其是养海水鱼。海水鱼因其色彩斑斓、种类繁多，深受养鱼爱好者的喜爱，海水鱼市场也因此蓬勃发展。

在海水鱼养殖过程中，给鱼缸换水是一件令人头疼的事。海水鱼缸换水与淡水鱼缸有很大的不同。淡水鱼缸通常可以简单地将RO机(净水机)出来的水直接缓慢加入鱼缸一半，只需要注意水温相同即可。然而海水鱼缸换水很复杂，不但需要关注水温，还需要关注盐度，新水和旧水差异不能过大，换水也不能太剧烈，否则非常容易导致海水鱼缸内的珊瑚因为水质变化过快而造成不适，甚至死亡。同时，如果水质变化过大，也会造成海水鱼免疫力下降，容易感染寄生虫等问题。

通常海水鱼缸换水需要经过加水、化盐、调节新水温度、换水等几个步骤。加水是将自来水通过RO机过滤，加入到一个容器中，通常容器的容量至少应该是鱼缸的10％或以上。一般每周至少需要换水10％-20％。因为RO机出水比较慢，这步骤通常需要比较长时间，几十分钟到几个小时甚至更长时间。

化盐是根据容器内水体大小，添加合适的海盐。通常根据容器内水体大小估算海盐的重量并加入，盐水充分混合后，再用比重计手工测量海水的比重，通过不断调整添加海盐或者添加RO水，使海水比重控制在1.020-1.027之间，以达到适合的海水比重。通常来说，需要控制海水比重和鱼缸内的海水比重一致。

调整新水温度，与鱼缸内的温度保持一致。当温差过大的时候，会造成珊瑚和鱼的不适，尤其是珊瑚对水温非常敏感，温度变化稍大就会造成珊瑚死亡。

最后是换水。海水缸与淡水缸不同，要求换出来的水和换进去的水重量\/体积保持一致，因为海水缸一般都有自动补充蒸发淡水的装置，当鱼缸内的水分因为蒸发而减少的时候，为了保证鱼缸内盐度一致，会自动补充同等体积的淡水，从而避免因为蒸发造成盐度变高。因此，在这一步，通常需要关闭鱼缸内的自动补水装置，关闭循环水泵等，找一个和新水同样的容器，从鱼缸内排出\/抽取和新水同样多的旧水，然后加入新水。当添加新水的时候，同样需要缓慢加入，通常推荐应该在30分钟左右才把新水完全加入鱼缸，以降低新水对鱼缸内生物的冲击。

在家庭海水鱼缸日常换水中，通常至少需要半个小时到几个小时的时间，才可以完成整个换水过程，因此需要比较繁重的体力劳动。例如：家庭鱼缸体积一般在150-600升之间，每次需要换15-60升水，需要比较大的容器进行化盐换水。而对于鱼店更是如此，经常可以看到海水鱼店使用手推车拌匀一个巨大的水桶，到各个鱼缸前面进行换水。

因此，市场上急需开发一种简单、便利的海水鱼缸换水系统。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种海水鱼缸自动换水系统，不仅实现了自动化换水，简单、便利，而且海水配制精准度高，比重变化小。

本实用新型提供了一种海水鱼缸自动换水系统，包括：用于配制海水的化盐单元和用于对化盐单元进行检测和控制的控制中心单元，化盐单元和控制中心单元通过有线或无线电连接。

根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案，化盐单元包括：化盐容器、位于化盐容器下方的重量传感器和位于化盐容器上方的加盐装置。

根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案，化盐容器设有RO水进口、废水排出口、用于将化盐容器内配制的海水输送到鱼缸的海水出口和用于将鱼缸内的旧水排放到化盐容器的鱼缸水进口，化盐容器的内部设有海水混合器。

根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案，化盐容器内部还设有温度控制装置。

根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案，加盐装置包括：顶部的海盐容器和下部的自动加盐器。

根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案，化盐单元通过鱼缸进水管和鱼缸排水管给鱼缸换水。

根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案，RO水进口通过RO进水控制阀与控制中心单元电连接；废水排出口通过废水排出泵与控制中心单元电连接；海水出口通过鱼缸进水泵与控制中心单元电连接；鱼缸水进口通过鱼缸排水泵与控制中心单元电连接。

根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案，海水混合器与控制中心单元电连接。

根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案，自动加盐器通过加料泵与控制中心单元电连接。

根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案，重量传感器与控制中心单元电连接。

本实用新型的有益效果主要体现在：

1.本实用新型通过引入控制中心单元，自动化地控制海水鱼缸换水过程，既简单、便利，大幅减少人力操作，减轻人的体力劳动；又可持续、缓慢地换水，消除因换水造成水质的剧烈变化；同时精准度高，避免了人工配制海水带来的比重变化大、换水量多少不一等问题。

2.本实用新型改进了化盐步骤，将传统用比重计测量海水比重，改为用重量传感器检测海水重量，大幅简化了化盐过程，使自动化控制换水得以实现。

3.本实用新型可连续地自动化换水，尤其适合鱼店及大型海水缸使用，极大地减少了繁重的体力劳动。

附图说明

图1是本实用新型的海水鱼缸自动换水系统的结构示意图。

图2是本实用新型的海水鱼缸自动换水系统的工作流程图。

具体实施方式

下文提供了具体的实施方式进一步说明本实用新型，但本实用新型不仅仅限于以下的实施方式。

如图1所示，本实用新型的海水鱼缸自动换水系统包括：用于配制海水的化盐单元100和用于对化盐单元进行检测和控制的控制中心单元200，化盐单元100和控制中心单元200通过有线或无线电连接。化盐单元100通过鱼缸进水管101和鱼缸排水管102给海水鱼缸300换水。

化盐单元100包括：化盐容器103、重量传感器104和加盐装置105。化盐容器103是盐水混合、溶解盐的地方，通常可以用亚克力等具有一定强度的材料制作。在化盐容器103的一侧上方设有RO水进口1031，通过RO进水管106与RO机相连，用于向化盐容器103内送入经RO机过滤的RO水。在化盐容器103一侧的底部设有废水排出口1032，连接废水排水管107，用于将鱼缸换水后的废水排出。在化盐容器103的另一侧上方设有鱼缸水进口1033，其通过鱼缸排水管102与鱼缸300相连，将鱼缸300内的一部分旧水排放到化盐容器103内。在化盐容器103的另一侧底部设有海水出口1034，其通过鱼缸进水管101与鱼缸300相连，将化盐容器103内配制好的海水输送到鱼缸300内。化盐容器103的内部还设有海水混合器1035，如化盐泵等，用于将盐和水混合均匀。化盐容器103内部还可以设有温度控制装置(图1未画出)，用于测量配制海水温度，控制其与鱼缸内水温保持一致。

化盐容器103的上方设有加盐装置105，用于向化盐容器103中自动加入海盐并精确控制加盐量。加盐装置105的顶部是一个海盐容器1051，用户预先把盐加到里面，通常按照30g-38g盐\/L水的比例加入需要的盐，例如：每次换水30L，那么通常需要加盐900g-1140g。这部分盐的重量不需要精确。在海盐容器1051下部设有一个带有缺口的自动加盐器1052，自动加盐器可以是柱状的、也可以是螺旋状的，由电动机带动旋转，从而不断地将盐排出加入到化盐容器103里面。

化盐容器103的下面是重量传感器104，可以和容器结合在一起或分开，放在一个水平台面上，用于检测重量变化。

化盐单元100中的各部分与控制中心单元200通过有线或无线方式电连接。如图1所示，RO进水管106上设有RO进水控制阀1061，与控制中心单元200电连接，用于精确控制RO水的进水量。废水排水管107上设有废水排出泵1071，与控制中心单元200电连接，用于精确控制排出的废水量。鱼缸进水管101上设有鱼缸进水泵1011，与控制中心单元200电连接，用于精确控制由化盐容器103排入鱼缸300的海水量。鱼缸排水管102上设有鱼缸排水泵1021，与控制中心单元200电连接，用于精确控制由鱼缸300排到化盐容器103的水量。自动加盐器1052上设有加料泵10521，与控制中心单元200电连接，用于精确控制加入的海盐量。海水混合器1035与控制中心单元200电连接。重量传感器104与控制中心单元200电连接，用于检测重量。

控制中心单元200用于读取重量传感器，转换为相应的数值并控制各个泵、阀门开关，实现换水流程自动化。控制中心单元200还可以用于出现异常的时候进行报警等。控制中心单元200通常可以通过Arduino，树莓派等实现，也可以直接使用单片机，PC等系统实现。

下面详细描述本实用新型的海水鱼缸自动换水系统的工作过程。

1.化盐过程

将适量的水和盐混合在一起，通常通过不断调整加入的盐，用比重计手工检测海水的比重，以达到合适的比重范围：1.020-1.027之间。而本实用新型将测量比重改为测量重量，通过测量水的重量、精确加入盐后的总重量，同样达到控制人工海水比重的目的。

图2是由控制中心单元200控制的自动化盐和换水过程的流程图。如图2所示，首先将重量传感器104清零。控制中心单元200自动开启RO进水控制阀1061，让RO机的水进入化盐容器103。控制中心单元200不断读取重量传感器104，检测重量，当检测到重量达到一定数值后，例如额定每次换水1升，则检测重量达到1千克左右(该数值可预先设定在程序里，也可由用户自行设定)，则关闭RO进水控制阀1061，自动停止进水。此时控制中心单元200获取最终的重量。

根据30g-38g盐\/L水的比例，或者按照用户设定的海水比重，控制中心单元200计算需要添加的海盐重量以及盐水总重量。控制中心单元200开启加料泵10521，自动加盐器1052添加海盐，并不断读取重量传感器104，检测海盐加入的数量。当重量达到盐水总重量的计算值时，停止加盐。此时设定重量的海盐已经加入到化盐容器103中。

控制中心单元200启动海水混合器1035，使水和盐充分混合。通常可以定时开启1-5分钟即可。化盐结束后，停止海水混合器1035。

2.换水过程

本实用新型采用先加海水到鱼缸，然后再排出等量的海水。这样可以避免在鱼缸排水时出现鱼缸内水体减少，造成自动补水装置自动启动的问题。同时，先加水再排水的方式，也可以减少因换水引起的鱼缸水体变化。

控制中心单元200自动启动鱼缸进水泵1011，此时水泵将会把刚化好的海水添加到鱼缸300里面，彻底排空水分后停止。可以不断读取重量传感器104，得知水分是否排空。在加水过程中，重量传感器104数值会不断降低，直至数值接近于0。因为容器原因，化好的新鲜海水不会被完全加入到鱼缸中，通常在数值接近于0的时候，停止鱼缸进水泵1011。

控制中心单元200自动启动鱼缸排水泵1021，将鱼缸300里面的旧水(可能混合了一小部分新水)排到化盐容器103内。此时不断读取重量传感器104，直至排出了相同重量的鱼缸水，即达到每次换水的额定值，例如每次额定换水1升水时，通常需要排出1.035千克旧水，停止排水。

控制中心单元200开启废水排出泵1071，把化盐容器103内的旧水排出到设备之外，例如排到下水道，或者排到其它容器中。不断读取重量传感器104，直至重量接近于0，此时废水排净。

至此，完成一次换水过程。

3.持续换水

完成一次换水后，控制中心单元200检测是否完成了总换水量，如果没有，重新回到第一步，开启下一个换水流程，从而达到持续换水的目的。当达到用户设定的换水量时，例如用户设定换水20升，则在循环20次之后结束，结束整个换水过程并通知用户。也可以在用户添加的海盐使用完之后结束整个换水流程。例如用户加了1千克左右的海盐，则大概只能换水30升左右，也就是换水流程循环30次左右结束。

在上述过程中，每一步都有可能出错，因此可以增加报警功能，例如可以通过灯光，声音等进行报警，也可以通过网络，直接将报警信号发送给用户手机等设备中。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

设计图

一种海水鱼缸自动换水系统论文和设计

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主设计要求

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