一种可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统，包含LED灯管组、反应罐体、反应罐上盖、光强控制器、光照传感器组、反应罐支架和透明玻璃管，所述的透明玻璃管固定在反应罐上盖正中间位置，所述的反应罐上盖上设有光照传感器引出口，所述的反应罐支架固定在反应罐体底部，所述的LED灯管组与外部光强控制器连接，所述的光照传感器安装在反应罐中透明管与反应罐外壁的中间位置，所述的光强控制器与光照传感器通过经由光照传感器引出口的数据线连接。本发明的优点在于，使用户对饵料微藻反应器的操作更加方便；光源设备适合不同直径的反应器和藻类培养的光谱需求；光强调控可提供可靠和精确的测量参数。
【专利说明】一种可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统
[0001]【【技术领域】】
本发明涉及渔业养殖微环境监控领域，具体地说，是一种可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统。
[0002]【【背景技术】】
关于渔业微藻养殖微环境监控领域的现有技术中，存在如下缺陷:
1.一些饵料微藻光生物反应器只采用自然光作为系统的光源，当微藻生长到一定阶段，微藻细胞密度增加，微藻细胞自身的互相遮挡使得微藻光生物反应器中心区域的光照强度变得很弱，难以满足微藻快速生长的需要。
[0003]2.一些饵料微藻光生物反应器采用的是以自然光作为外部光源，辅以单根灯管作为内置光源的设计方式。反应罐内部安装部署单根灯管作为内部光源，尽管系统通过安装内置光源达到了增加光照强度的效果，但是当反应罐外部自然光线较弱时，仍难以达到饵料微藻生长的最佳光照强度。
[0004]3.一些饵料微藻光生物反应器采用的是以自然光作为外部光源，反应罐内部安装部署多根灯管作为内部光源的设计方式，这种光源设计方式提高了光照效果，但又会使得反应罐内部的结构太过复杂，影响罐内部培养液的循环流动，并且在夜间因无外部光源，光照效果效果不佳。
[0005]4.大多数光生物反应器采用的是日光灯管，极易破碎，不仅安装检修非常困难，而且发热量大，不宜控制温度，能量转化效率低。
[0006]5.一些光生物反应器采用的是LED灯管，但灯管数量固定，光色固定，可提供的光照强度和光谱范围无法调节，只适宜培养固定种类的藻类，而大多数藻种培养以蓝光和白光相结合的效果较好。
[0007]现有的饵料微藻光生物反应器光源设计的可调节性不足，不能随着微藻细胞的不同培养阶段动态地提供最佳的光照强度，也不能随着微藻种类的变化提供最佳光谱的光照效果。因为对于不同种类的微藻在同等光强条件下，单色光源对微藻的生长效率的影响大小是不尽相同的；另外在微藻的生长过程中，反应罐内的透光度是非线性变化的，而现有的光源设计系统所提供的光照值固定光色固定，不能根据反应罐内微藻细胞浓度的变化动态调整光照强度和光谱范围，为反应桶内细胞提供足够的光照和适宜不同藻种光合反应的光谱，使得微藻培养的产率增加相对较低，光转化效率较低。
[0008]中国专利文献CN101724547A公开了一种一种用LED可调光进行微藻培养实验的方法和装置。但其不能根据反应罐内微藻细胞浓度的变化动态调整光照强度和光谱范围。目前，关于一种可自动调节光色、光强，并针对反映罐内的微藻细胞浓度的变化动态调整光照强度和光谱范围的设备或方法还未见相关报道。
[0009]【
【发明内容】
】
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统。
[0010]为实现上述目的，本发明采取的技术方案是:一种可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统，包含LED灯管组、反应罐体、反应罐上盖、反应罐支架和透明玻璃管，所述的反应罐上盖盖在反应罐体上，所述的透明玻璃管固定在反应罐上盖正中间位置，所述的反应罐支架固定在反应罐体底部，所述的LED灯管安装在反应罐的支架上和反应罐内部的透明玻璃管中，还包括光强控制器和光照传感器组，所述的光照传感器安装在反应罐中透明管与反应罐外壁的中间位置，所述的光强控制器与光照传感器通过经由反应罐上盖的光照传感器引出口的数据线连接，所述的光强控制器与每只灯管连接。
[0011]所述的光照传感器组为同一位置背靠背安装的2个光照度传感器。
[0012]所述的反应罐支架为可伸缩结构。
[0013]所述的LED灯管共5只，其中一只安装在反应罐内部的透明玻璃管中，其余四只安装在反应罐支架的上，固定在反应罐的前后左右四个方向。
[0014]所述的光照传感器组采用 多传感器数据融合算法。
[0015]所述的光强控制器采用模糊逻辑光强分级调控方法。
[0016]本发明的优点在于:
1.采用内外置可分级调控光强的光源设备的设计方法，内置灯管数为I个，减少了桶内灯管的数量，优化了反应桶的结构，使得用户对饵料微藻反应器的操作更加方便，对反应桶的清洗也更加方便。光源采用LED灯管，灯管距反应罐位置可调，LED灯管光色可调，使得光源设备适合不同直径的反应器和不同藻类培养的光谱需求。
[0017]2.采用多传感器测量和传感器数据融合方法测量和计算反应罐内的光照强度值，为光强调控提供可靠和精确的测量参数。
[0018]3.采用模糊逻辑光强分级调控方法，可以根据反应罐内微藻的生长状况和微藻培养过程需光量，动态调控各组内外置光源的亮灭，提高了光照控制的精准度，使得微藻的生长始终能获得更好的光照条件，进而使得微藻的培养产率更高，对微藻养殖和精细渔业的发展有着很大的推动。
[0019]【【专利附图】
【附图说明】】
附图1是本发明的结构示意图。
[0020]附图2是光强控制器工作流程图。
[0021]附图3是模糊逻辑光强分级调控方法框图。
[0022]附图4是采用带有内外置分级调控光源的光生物反应器中培养饵料微藻的工艺过程。
[0023]表格一是以亚心形扁藻为实施例的实验数据表格。
[0024]【【具体实施方式】】
下面结合附图对本发明提供的【具体实施方式】作详细说明。
[0025]附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示:
1.光强控制器 2.光照传感器组
3.LED灯管组 4.反应罐支架
5.反应罐体 6.透明玻璃管
7.反应罐上盖8.光照传感器引出口
请参见图1，图1所示为本发明一种可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统的结构示意图。所述的内外置光源系统包含反应罐体5、反应罐上盖7、反应罐支架4、LED灯管组3、光强控制器1、光照传感器组2和透明玻璃管6。所述的反应罐上盖7盖在反应罐体5上，所述的透明玻璃管6固定在反应罐上盖7正中间位置。所述的反应罐上盖7上设有光照传感器引出口 8。所述的反应罐支架4固定在反应罐体5底部，反应罐支架8为可伸缩结构，可调节底部伸缩长度。所述的LED灯管组3共5只LED灯管，其中一只LED灯管安装在与反应罐上盖7相连的透明玻璃管6中，其他LED灯管安装在反应罐的支架4上，固定在反应罐前后左右四个方向，每只灯管均与外部光强控制器I连接。所述的光照传感器组2为光照测量设备，安装在反应罐中透明管6与反应罐外壁的中间位置。所述的光强控制器I与光照传感器组2通过经由光照传感器引出口 8的数据线连接。
[0026]需要说明的是，所述的LED灯为线状LED灯，功率为25w，可为反应罐表面提供4000~50001UX光照强度，LED灯的光色可随培养的藻种做相应调整。光照传感器测量到的数据由数据线经光照测量设备引出口传输到光强控制器上，光强控制器对光源设备进行光强调控。外部的四个灯管安装在罐底部支架的伸出部分，该部分的长度可以调整。因此，此套光源设备可以安置在不同内径的反应罐上，为多种光反应器提供光源。
[0027]光源设备中LED灯的选择，不同LED光源对微藻的生长效率的影响是不同的，对于大多数藻种来说，同等光强条件下，单色光源对微藻的生长效率的影响大小顺序是:蓝光LED〉红光LED〉绿光LED。不同光源组合对亚心形扁藻的生长速率的影响:红光+蓝光LED〉绿光+蓝光LED〉红光+蓝光+绿光LED〉红光+绿光LED;不同光源组合对纤细角毛藻的生长速率的影响:红光+蓝光+绿光LED〉绿光+蓝光LED〉红光+蓝光LED〉红光+绿光LED。所以根据不同藻种可采用不同光色的LED灯，改变光谱范围，可为不同藻种提供更最佳光源。
[0028]这种结构布局设计方式既可为多种光反应器提供最佳光源，又减少了罐内灯管的数量，优化了反应罐的结构。
[0029]请参见图2，图2所示为光强控制器工作流程图。所述的光强控制器由模糊逻辑内外置分级调控LED灯管组、光照传感器组、电源模块、微处理器、隔离保护装置、模糊逻辑光强分级调控系统、多传感器数据采集系统、光强调控模糊算法、多传感器数据融合算法组成。所述的多传感器数据采集系统与微处理器相连，将光照传感器组(同一位置背靠背安装一组光照度传感器)检测到的信号输送至微处理器，微处理器运用光强调控模糊算法、多传感器数据融合算法将数据进行计算后，将运算结果输送至模糊逻辑光强分级调控系统中，控制系统对模糊逻辑内外置分级调控LED灯光组进行不同工作状态的调控。
[0030]需要说明的是，本设计中将光照设备的工作状态分为如下四种，使光强可进行分级调控，所有灯管都关闭为工作状态0，单独开启内置灯管为工作状态1，再开启外置光源的任意对角线上的两根灯管为工作状态2，所有灯管都开启为工作状态3。
[0031](I)光强测量的多传感器数据融合算法:
光反应器的传感器是安装在反应器的中心和反应器的外壁之间的中间位置，因为传感器上的光感应器件的感应角度无法实现对反应器内外两侧的光照度同时感应，所以在同一位置背靠背安装一组光照度传感器。
[0032] 利用传感器采集数据时，要把传感器的内部噪声与环境干扰进行综合分析。纵向分析:针对一个传感器多次采样结果的分析，以单个传感器为研究对象，测量方差是传感器内部噪声与环境干扰的一种综合属性，这一属性始终存在于测量的全过程中，一次偶然的干扰可能会对最后得到的结果产生较大误差。横向分析:横向分析中利用了多传感器在某一采样时刻的测量信息。
[0033]采用多个传感器进行采样时，由于传感器朝向的不同，在计算该位置光照度的时候，每个传感器的测量结果所占的权重也是不同的。一组分别朝内外两侧的两个光照度传感器所测量的反应器内培养液的体积比为1:3，所以对内外侧方向传感器采集的数据的权重设定为0.25和0.75。
[0034]多传感器融合算法如下:设)?表示第i个传感器短时间内第η次采样的结果，其中最大值为，最小的值为.Fss，则连续η次采样时各传感器测量算术平均值A为:
【权利要求】
1.一种可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统，包含LED灯管组、反应罐体、反应罐上盖、反应罐支架和透明玻璃管，所述的反应罐上盖盖在反应罐体上，所述的透明玻璃管固定在反应罐上盖正中间位置，所述的反应罐支架固定在反应罐体底部，所述的LED灯管安装在反应罐的支架上和反应罐内部的透明玻璃管中，其特征在于，还包括光强控制器和光照传感器组，所述的光照传感器安装在反应罐中透明管与反应罐外壁的中间位置，所述的光强控制器与光照传感器通过经由反应罐上盖的光照传感器引出口的数据线连接，所述的光强控制器与每只灯管连接。
2.根据权利要求1所述的可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统，其特征在于，所述的光照传感器组为同一位置背靠背安装的2个光照度传感器。
3.根据权利要求1所述的可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统，其特征在于，所述的反应罐支架为可伸缩结构。
4.根据权利要求1所述的可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统，其特征在于，所述的LED灯管共5只，其中一只安装在反应罐内部的透明玻璃管中，其余四只安装在反应--支架的上，固定在反应的如后左右四个方向。
5.根据权利要求1-3所述的可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统，其特征在于，所述的光照传感器组采用多传感器数据融合算法。
6.根据权利要求1-3所述的可调控光强可调光色的内外置分级调控光源系统，其特征在于，所述的光强控制器采用模糊逻辑光强分级调控方法。
【文档编号】C12M1/36GK103966086SQ201410170153
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】陈明, 赵海乐, 周汝雁, 冯国富, 郭庆娟 申请人:上海海洋大学