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一种智能自动化的紫菜工厂化育苗设施装备的制作方法

花匠小妙招
2025-09-27 20:16

本发明属于设施农业技术领域，具体涉及一种智能自动化的紫菜工厂化育苗设施装备。

背景技术：

紫菜是人们普遍食用的海藻之一，具有高营养和高附加值，在我国沿海地区人工栽培紫菜已形成产业。紫菜育苗是紫菜培育过程中的最为重要的环节，目前已知紫菜育苗与光照强度有着极其密切的关系。无论是光强过大还是过小都会影响紫菜果孢子的发育。如何准确把握光照强度成为紫菜育苗的关键。

目前我国育苗光强调节完全靠人的经验进行控制，这种方法不仅原始落后，耗费人力，而且难以达到精准化，导致果孢子发育质量参差不齐，结果往往事倍而功半。

技术实现要素：

本发明为了实现紫菜育苗全过程的最优化生产，改变靠人的经验进行控制育苗光强调节等模式，提出一种智能自动化的紫菜工厂化育苗设施装备。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种智能自动化的紫菜工厂化育苗设施装备，其特征在于，包括搭建的大棚框体，所述大棚框体的底部设有水池，水池内设有传感器，所述水池通过水泵供水；所述大棚框体的顶部设有天窗，前后设有侧窗，所述大棚框体里设有横向行走机构，所述横向行走机构的纵梁上设有纵向行走机构，所述纵向行走机构下设有提升机构；pc机接收到传感器信号后经过分析运算，将数据传送给plc控制器，plc控制器控制纵向行走机构、横向行走机构、提升机构、水泵、天窗以及侧窗的运行状态。

进一步的，所述横向行走机构包括安装在大棚框体内壁前后的横向导轨，所述横向导轨之间设有纵梁，纵梁的两端分别设有步进电机，步进电机与滑轮通过齿轮传递动力，使得纵梁通过滑轮能够在横向导轨移动。

进一步的，纵梁设有纵向行走机构，具体包括纵梁侧面设有齿条，挂箱安装在纵梁上，步进电机安装挂箱上，步进电机的输出轴设有齿轮，齿轮与齿条相互啮合传递动力驱使纵向行走机构在纵梁上移动。

进一步的，挂箱下设有提升机构，所述提升机构包括步进电机与吊绳，吊绳缠绕在步进电机的输出轴上，步进电机通过正反旋转控制吊绳释放收缩完成垂直起降作业。

进一步的，天窗包括上滑动导轨与下滑动导轨，所述上滑动导轨与下滑动导轨之间设有遮阳板，遮阳板上下两边设有滑轮，滑轮分别架设在上下滑动导轨上，遮阳板上设有螺母，螺母与滚珠丝杠相互配合，步进电机与滚珠丝杆连接，步进电机通过滚珠丝杠与螺母带动遮阳板在滑动导轨上平移。

进一步的，侧窗包括窗框和拉窗，所述拉窗上安装螺母，窗框底部设有滚珠丝杠，滚珠丝杠与步进电机连接，步进电机通过滚珠丝杠与螺母实现推拉窗开合。

进一步的，所述传感器分为水位传感器、ph值传感器、光照传感器以及温度传感器，所述水位传感器、ph值传感器、光照传感器以及温度传感器通过数据总线连接到pc机上。

进一步的，plc控制器分别连接水泵和各个电机，分别实现开启天窗、减小侧窗、控制水泵，控制横向行走机构、纵向行走机构、提升机构移动。

进一步的，所述大棚框体室外设有蓄水槽，所述蓄水槽通过水泵和水管输入到水池中。

通过本发明的纵向行走机构、横向行走机构、提升机构、天窗侧窗以及plc控制器、pc机等结构结合，本发明具有以下有益效果：

通过纵向行走机构、横向行走机构、提升机构的结合，在plc控制器的控制下将紫菜苗运送分散到各个水池中，大大提高运送的效率，改变人工搬运模式，降低使用成本，实现机械化自动化紫菜育苗。

对于天窗和侧窗，通过传感器将光照和温度信息传送给pc机，适时控制开启或者关闭天窗、减小或增大侧窗，实现改变光照时间、控制温度的作用。

本发明结构设计紧凑，使用和操作容易上手，适合广大的紫菜养殖厂。

附图说明

图1是本发明整体结构图。

图2是本发明运输系统纵向行走机构简图。

图3是本发明纵梁结构示意图。

图4是本发明提升机构简图。

图5是本发明提升机构行走示意图。

图6是本发明提升机构垂直起降示意图。

图7是本发明横向行走机构简图。

图8是本发明横向行走机构传动示意图。

图9是本发明横向行走机构滑轮与横向导轨安装示意图。

图10是本发明天窗结构简图。

图11是本发明滚珠丝杠结构示意图。

图12是本发明滚珠丝杠与遮阳板连接示意图。

图13是本发明侧窗结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、大棚框体，2、水泵，3、蓄水槽，4、下滑动导轨，5、滚珠丝杠，6、上滑动导轨，7、遮阳板，8、电机，9、横向导轨，10、提升机构，11、传感器，12、水管，13、水池，14、纵向行走机构，15、数据总线，16、pc机，17、plc控制器，18、滑轮，19、纵梁，20、挂箱，21、齿轮，22、齿条，23、吊绳，24、螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1-13所示，一种智能自动化的紫菜工厂化育苗设施装备，其特征在于，包括搭建的大棚框体1，所述大棚框体1的底部设有水池，水池内设有传感器11，所述水池通过水泵2供水；所述大棚框体1的顶部设有天窗，前后设有侧窗，所述大棚框体里设有横向行走机构，所述横向行走机构的纵梁上设有纵向行走机构14，所述纵向行走机构下设有提升机构10；pc机16接收到传感器信号后经过分析运算，将数据传送给plc控制器17，plc控制器17控制纵向行走机构、横向行走机构、提升机构、水泵、天窗以及侧窗的运行状态。

如图7-9所示，所述横向行走机构包括安装在大棚框体内壁前后的横向导轨9，所述横向导轨之间设有纵梁19，纵梁的两端分别设有步进电机8，步进电机8与滑轮18通过齿轮传递动力，使得纵梁通过滑轮能够在横向导轨9移动。

如图2-3所示纵梁19设有纵向行走机构，具体包括纵梁侧面设有齿条21，挂箱20安装在纵梁上，步进电机安装挂箱上，步进电机的输出轴设有齿轮，齿轮21与齿条22相互啮合传递动力驱使纵向行走机构在纵梁上移动。

图4-6所示，挂箱下设有提升机构10，所述提升机构包括步进电机8与吊绳23，吊绳缠绕在步进电机的输出轴上，步进电机通过正反旋转控制吊绳释放收缩完成垂直起降作业。

图10-12所示，天窗包括上滑动导轨与下滑动导轨，所述上滑动导轨6与下滑动导轨4之间设有遮阳板7，遮阳板上下两边设有滑轮18，滑轮18分别架设在上下滑动导轨上，遮阳板上设有螺母24，螺母与滚珠丝杠5相互配合，步进电机与滚珠丝杠5连接，步进电机通过滚珠丝杠与螺母带动遮阳板在滑动导轨上平移。

图13所示，侧窗包括窗框和拉窗，所述拉窗上安装螺母24，窗框底部设有滚珠丝杠，滚珠丝杠与步进电机连接，步进电机通过滚珠丝杠与螺母实现推拉窗开合。

所述传感器分为水位传感器、ph值传感器、光照传感器以及温度传感器，所述水位传感器、ph值传感器、光照传感器以及温度传感器通过数据总线15连接到pc机16上。

plc控制器分别连接水泵和各个电机8，分别实现开启天窗、减小侧窗、控制水泵，控制横向行走机构、纵向行走机构、提升机构移动。

所述大棚框体室外设有蓄水槽，所述蓄水槽3通过水泵和水管12输入到水池中。

实施例：

具体而言，在工厂化育苗时，首先通过运输系统将布种后的贝壳运送分散到各个水池之中，提升机构运作：plc控制器17驱动电机，先使电机正旋转控制吊绳释放，接触到贝壳筐后，通过下方钩子钩住贝壳筐，然后在plc控制器17驱动电机反旋转控制吊绳收缩，提起贝壳筐。

横向行走机构运作：如果为了实现横向移动，plc控制器17驱动横向行走机构上的电机8，使得步进电机8与滑轮18实现传递动力，使得纵梁通过滑轮能够在横向导轨9移动。

纵向行走机构运作：plc控制器17驱动纵向行走机构上的电机8，使得挂箱20上的电机齿轮与纵梁19上的齿条22相互啮合传递动力驱使纵向行走机构在纵梁上移动。

进而，在plc的控制下，将三种机构的结合，就可以实现提升、横向或纵向移动，使得贝壳运送分散到各个水池中，并且布置整体规则。

然后通过在大棚中配置检测相关参数的传感器11，包括水位传感器、ph值传感器、光照传感器以及温度传感器，传感器检测到紫菜育苗过程中大棚内部的参数信息，包括水位、ph值、光照以及温度信息，信息通过数据总线传输给pc机，pc机可以通过人机交互界面（hmi）实现对温室环境的实时显示、报警记录、环境主要指标的趋势显示及用户管理等多项功能的便捷操控，同时pc机内部采用模糊控制算法实现对温室运行过程的分析与研究，经pc机内部分析后对天窗和侧窗与水泵进行控制，分别固定在大棚棚顶天窗上下两端，导轨长度为天窗宽度的2.2倍长，导轨右端与天窗边缘对齐，遮阳板为黑色遮阳板，遮阳板宽度为天窗宽度的1.1倍长，遮阳板顶端与低端设置凹槽，凹槽与导轨相配合，遮阳板在导轨上左右平移，具体为：当光照及温度过强过高时，pc机作出光照及温度过强过高判断并计算出过强过高量，pc机将数据值传递给plc控制器，plc控制器控制步进电机8正转以及正转旋转量，当步进电机正转时，滚珠丝杠5带动遮阳板7在滑动导轨上正向滑动，起到关闭天窗、增大侧窗，减少光照、降低温度的作用；当光照及温度过弱过低时，pc机作出光照及温度过弱过低判断并计算出过弱过低量，pc机将数据值传递给plc控制器，plc控制器控制步进电机反转以及反转旋转量，当步进电机反转时，滚珠丝杠带动遮阳板在滑动导轨上反向滑动，起到开启天窗、减小侧窗，增加光照、提高温度的作用。与此同时，水位传感器与ph值传感器采集水位与ph值信息并传递给pc机，当水位减小明显但ph值变化不大时，pc机做出补水命令并通过plc控制水泵，通过输水管向水池补充海水至合适水位并改善ph值；当ph值变化过大时pc机将做出换水命令，并通过plc控制水泵，通过输水管对水池进行完全换水作业。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在发明的保护范围之内。