一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置

技术领域

本发明属于水质测量和声学数据监测技术领域，涉及一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置。

背景技术

对虾类是海产虾类中产量大﹑经济价值高的类群，其是目前国内养殖量极大的一种经济水产。跳跳病是对虾常见的一种病症，症状是对虾跃出水面后很快沉底死亡，是最近几年淡水养殖对虾中后期最大的难题，对普通养殖户来说相对难预防，不能控制(现有的跳跳病观测手段较为传统、单一，如利用饲料台取样人为观测，观测结果较不全面，无法确定病因，多在白天进行检测)，其具有发生快、死亡率高(高达90％以上)的特点，一旦发生会造成极大的经济损失。具体而言，对虾跳塘是一种应激响应行为，会受养殖密度高、虾群争食与人为扰动影响等，从对虾活性上表现虾塘环境。对虾跳塘的出现，极有可能与对虾生活的水环境水质情况的变化、环境声学状况的变化有关，当水质情况或者声学情况偏离对虾生存的最适情况时，对虾即有可能出现跳跳病，从而跃出水面。水质参数能够反映水环境质量优劣程度，对于对虾的生存、行为也存在极大的影响。

现有的水质参数或声学监测技术包括：CN105785968A一种海洋牧场声学监测系统和方法、CN110109468A基于集鱼类声学监测和定位的渔业养殖监测系统、CN210071738U一种水质测量装置、CN109001408A一种水质监测方法、CN207396394U一种太阳能多参数水质测量仪和CN107064445A一种利用水生生物回避行为反应监测水质变化的在线水质预警监控系统及方法。

以上技术虽然一定程度上实现对水质参数或声学的监测，但其监测效率低、效果差，声学观测方法在实际监测中对声音信号的采集并不全面且无法与生物行为的发生时间精准地对应，同时，无法对生物生活环境的水质、环境噪声等因素进行定量测量，无法更好地将生物行为和其生活环境、声学特性进行对比分析，也无法更好地对生物的生活环境进行监测。此外，以上设备均未被用于对虾养殖领域，其无法实现针对对虾开展生活环境、声学特性与生物行为统一监测及对比分析的需求。还有，目前的对虾养殖过程中，对虾的生长情况主要观察手段是白天人为观察，其实夜间对虾的生长情况也是尤为重要的，但目前的技术条件所限，当下难以对夜间对虾的生长情况进行观测。

因此，开发一种能够满足对虾的生活环境、声学特性与生物行为的统一监测及对比分析需求的设备极具现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术监测效率低、效果差，无法满足针对对虾开展生活环境、声学特性与生物行为统一监测及对比分析的需求的缺陷，提供一种能够满足对虾的生活环境、声学特性与生物行为的统一监测及对比分析需求的设备。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，包括环形的主体结构；

所述主体结构的外周上圆周均匀布置有多个用于检测水面物体的水面声音监测模块，环形的主体结构外侧安装有助浮装置(助浮装置为小型浮筒装置，其围绕主体结构圆周布置，用于提供额外的浮力)，环形的主体结构下安装有用于检测水质参数的水质参数监测模块，环形的主体结构上布置有一六边形平台，六边形平台上布置有蓄电池、通讯模块、微处理器及用于检测环境噪声的环境噪声监测模块；

所述蓄电池为通讯模块、微处理器、环境噪声监测模块、水面声音监测模块及水质参数监测模块供电；

所述微处理器分别与通讯模块、环境噪声监测模块、水面声音监测模块及水质参数监测模块连接，用于接收并处理环境噪声监测模块、水面声音监测模块及水质参数监测模块采集到的相关信号，得到数据并将其对应信号发送至通讯模块，通讯模块用于将环境噪声监测模块、水面声音监测模块及水质参数监测模块采集到的数据发送到云端，用户通过移动设备即可实时获取云端的数据信息。

本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，通过测量水质的pH、温度、溶解氧、氯含量，将观测的水质数据与对虾行为对应起来，同时，本装置提供了环境声学监测功能，能够对对虾的生活环境声学状况进行实时监测、预警，可以作为分析对虾患跳跳病的原因及预防的辅助手段，提高对虾养殖产量，此外，本发明的水面声音监测模块可直接探测水面物体即可获取对虾跳塘的第一手信息，用户通过移动设备访问云端远程即可便捷的获取对虾养殖池塘的各类信息，极具应用前景。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，所所述六边形平台上设有一等边三角形结构的屏障，所述蓄电池、通讯模块及微处理器布置在所述屏障内，所述环境噪声监测模块布置在屏障的上方。屏障能够有效避免池塘的水浸湿蓄电池、通讯模块及微处理器。

如上所述的一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，还包括三块位于屏障外侧且围绕屏障布置的太阳能充电板，所述太阳能充电板与蓄电池连接。蓄电池及太阳能充电板的数量和型号本领域技术人员可根据实际需求进行选择(如石墨烯蓄电池)。采用太阳能供电的方法来提高装置续航能力，以便达到长时间观测的目的，采用独立电源，无需接入市电，非常适合野外养殖虾塘的使用环境，节能环保，安全可靠。

如上所述的一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，所述环形的主体结构为圆形；

所述六边形平台为正六边形，其与环形的主体结构共轴且六边形平台的外接圆半径小于环形的主体结构的半径。本发明的保护范围并不仅限于此，此处仅给出一种可行的技术方案，本领域技术人员可根据实际需求进行选择。

如上所述的一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，所述水质参数监测模块包括pH传感器、温度传感器、溶解氧传感器和氯传感器；

所述主体结构为浮筒装置，即为整体装置提供浮力，同时该装置采用防翻设计；

所述移动设备为智能手机、笔记本电脑或PDA。水质参数监测模块的具体选择并不仅限于此，其他如浊度仪等水质测试装置也可适用于本发明。

如上所述的一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，所述环境噪声监测模块包括环境噪声传感器及环境噪声警示灯；

所述环境噪声传感器及环境噪声警示灯分别与微处理器连接；

所述环境噪声传感器获取环境噪声后将相关信号发生至微处理器，微处理器处理后将控制信号发生至环境噪声警示灯，环境噪声警示灯根据信号开启或关闭。通过在程序(微处理器中的控制程序)内预设环境噪声分贝范围，一旦环境噪声超出范围，将环境噪声警示灯发出亮光。

如上所述的一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，所述环境噪声传感器为LM393声音传感器。本发明的环境噪声传感器的具体型号并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求进行选择。

如上所述的一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，所述水面声音监测模块包括超声波传感器、蜂鸣器及水面警示灯；

所述超声波传感器、蜂鸣器及水面警示灯分别与微处理器连接；

所述超声波传感器获取周围环境信息后将相关信号发生至微处理器，微处理器处理后将控制信号发生至蜂鸣器及水面警示灯，蜂鸣器及水面警示灯根据信号开启或关闭。具体地，监测到本装置周围出现物体(即可能发生对虾跳塘)即可做出反应，使蜂鸣器及水面警示灯亮起。

如上所述的一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，所述超声波传感器为HC-SR04超声波传感器，本发明的超声波传感器的具体型号并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求进行选择；

所述水面声音监测模块共有四个，水面声音监测模块的数量及其布置本领域技术人员可根据实际情况进行选择。

如上所述的一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，所述环形的主体结构上设有圆周布置的多个水质警示灯；

所述水质警示灯与微处理器连接；

所述水质参数监测模块获取水质信息后将相关信号发生至微处理器，微处理器处理后将控制信号发生水质警示灯，水质警示灯根据信号开启或关闭。通过在程序(微处理器中的控制程序)内预设正常水质参数参考值、水质参数允许变化范围，一旦水质参数发生了超出预设范围的变化，将水质警示灯发出亮光。

本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置不受时间影响，可以做到一天24小时对虾生活情况、水质变化进行监测并记录，这将为对虾养殖行业提供很大帮助，使其更清晰全面地了解对虾的生活情况，进而为优化对虾养殖提供极大地便利，依托本发明的装置采集的实时数据养殖人员可实时调整对虾的养殖策略以保证最大的经济性。本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置设计合理，不仅可以通过各类指示灯直接提示养殖人员当前的状态，也可以方便渔业调研人员通过云端远程获取对虾的各种数据信息，渔业调研人员通过这些数据信息可以构建对虾科学养殖的数据化流程管理体系，极具现实意义。

有益效果：

(1)本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，解决现有装置中对养殖对虾声学特性数据采集不全面、声学观测数据无法与生物行为对应的问题，解决现有技术中无法对养殖对虾生活环境、水质等方面进行统一监测的问题；

(2)本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，可对对虾养殖状态进行24小时连续检测，解决了现有技术中装置无法独立、长时间布放观测的问题；

(3)本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，可以彻底解决决养殖过程中无法监测对虾跳塘现象、判断跳塘现象方法不足的问题，极具应用前景。

附图说明

图1和2分别为本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置的俯视图及左视图；

图3为本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置中的环境噪声监测模块与微处理器连接结构示意图；

图4为本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置中的水面声音监测模块与微处理器连接结构示意图；

其中，1-pH传感器，2-温度传感器，3-溶解氧传感器，4-氯传感器，5-水质警示灯，6-太阳能充电板，7-屏障，8-水面声音监测模块，9-环境噪声监测模块，10-蓄电池，11-助浮装置，12-主体结构，13-六边形平台，14-环境噪声传感器，15-环境噪声警示灯，16-微处理器，17-超声波传感器，18-水面警示灯，19-蜂鸣器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步阐述。

一种用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，如图1～4所示，包括圆形的主体结构12(浮筒装置)；

主体结构12的外周上圆周均匀布置有四个用于检测水面物体的水面声音监测模块8，主体结构12的外侧安装有助浮装置11，助浮装置为小型浮筒装置，围绕主体结构圆周布置，用于提供额外的浮力，主体结构12下安装有用于检测水质参数的水质参数监测模块，主体结构12上布置有一六边形平台13(六边形平台13为正六边形，其与主体结构12共轴且六边形平台13的外接圆半径小于主体结构12的半径)，六边形平台13上布置有一等边三角形结构的屏障7，蓄电池10、通讯模块及微处理器16布置在屏障7内，用于检测环境噪声的环境噪声监测模块布置在屏障7上方，屏障7外侧还围绕屏障7布置有三块太阳能充电板6，太阳能充电板6与蓄电池7连接；

水质参数监测模块具体包括pH传感器1、温度传感器2、溶解氧传感器3和氯传感器4；

环境噪声监测模块9包括环境噪声传感器14(LM393声音传感器)及环境噪声警示灯15；

环境噪声传感器14及环境噪声警示灯15分别与微处理器16连接；

环境噪声传感器14获取环境噪声后将相关信号发生至微处理器16，微处理器16处理后将控制信号发生至环境噪声警示灯15，环境噪声警示灯15根据信号开启或关闭；

水面声音监测模块包括超声波传感器17(HC-SR04超声波传感器)、蜂鸣器19及水面警示灯18；

超声波传感器17、蜂鸣器19及水面警示灯18分别与微处理器16连接；

超声波传感器17获取周围环境信息后将相关信号发生至微处理器16，微处理器16处理后将控制信号发生至蜂鸣器19及水面警示灯18，蜂鸣器19及水面警示灯18根据信号开启或关闭；

此外，主体结构12上设有圆周布置的多个水质警示灯5，水质警示灯5与微处理器16连接；

水质参数监测模块获取水质信息后将相关信号发生至微处理器16，微处理器16处理后将控制信号发生水质警示灯5，水质警示灯5根据信号开启或关闭；

蓄电池10为通讯模块、微处理器16、环境噪声监测模块、水面声音监测模块8、水质参数监测模块及水质警示灯5供电；

微处理器16分别与通讯模块、环境噪声监测模块、水面声音监测模块8及水质参数监测模块连接，用于接收并处理环境噪声监测模块、水面声音监测模块及水质参数监测模块采集到的相关信号，得到数据并将其对应信号发送至通讯模块，通讯模块用于将环境噪声监测模块、水面声音监测模块及水质参数监测模块采集到的数据发送到云端，用户通过移动设备(智能手机、笔记本电脑或PDA)即可实时获取云端的数据信息。

本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置的具体使用方法为：

工作人员首先将养殖对虾跳塘的水质参数与水面声学联合监测装置带至养殖虾塘或者实验场所的适当位置，将蓄电池10放入装置内电源摆放处为装置供电，然后将装置布放在虾塘或者实验场所中深度达到1m以上的任意一处位置，装置即可开始进行水质监测及声音监测，使用者通过移动设备能够看到装置所在地点周围水质的pH值、温度值、溶氧率、氯含量值等四种水质参数以及装置所在地点周围空气的噪音分贝值，一旦pH值、温度值、溶氧率、氯含量值等四种水质参数中的任意一种或多种发生变化并超出预设的正常范围，主体结构12内部的水质警示灯5将发出红光，透过塑料外表，发出警示。一旦空气中的噪音分贝值发生较大变化并超出预设的正常范围，设置在环境噪声监测模块9中的环境噪声警示灯15将发出红光，作为警示。当装置周围有虾从水中跳出的时候，位于主体结构12外环的水面声音监测模块8发出的超声波将探测到此现象，放置在水面声音监测模块8内的蜂鸣器19将发出报警声，作为警示。使用者可以在出现蜂鸣器19报警声的时候注意观察水质监测模块有无灯光报警、环境噪声监测模块9有无灯光报警，也可以通过移动设备观察具体数值，记录相关数据，以此来对养殖对虾跳塘的生物行为进行观测、研究。

经验证，本发明的用于对虾养殖池塘的水质与水面声学联合监测装置，结构紧凑，组装简单方便，便于观测，同时采用太阳能供电的方法来提高装置续航能力，以便达到长时间观测的目的，采用独立电源，无需接入市电，非常适合野外养殖虾塘的使用环境，节能环保，安全可靠，极具应用前景。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，这些仅是举例说明，在不违背本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。