本發(fā)明涉及魚池供氧技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置及方法。

背景技術(shù)：

日常生活的很多場合，例如家庭魚缸、養(yǎng)殖業(yè)的魚塘等等均對水中的氧容量有著明確的要求，這就需要養(yǎng)魚者及時的對水中的氧容量進行檢測，以便于及時對水中的氧容量進行補給。

目前，通常采用的方法是：采用電化學(xué)法的溶氧測量儀來對水中的氧容量進行檢測。其工作原理是：氧透過隔膜被工作電極還原，產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴散電流，通過測量此電流，得到水中溶氧的濃度。當(dāng)檢測到水中的溶氧濃度低于預(yù)設(shè)的氧容量值時，便啟動增氧器進行增氧，以滿足水中氧容量要求。

然而，溫度、壓力和水中溶解的鹽等因素均可對溶氧測量儀的測量結(jié)果產(chǎn)生影響。例如，由于溫度的變化，膜的擴散系數(shù)和氧的溶解度都會發(fā)生變化，其直接影響到溶氧電極的電流輸出。

此外，還必須定期對溶氧測量儀進行維護，主要包括對電極進行清洗、校驗、再生等。如果不對電極進行定期清洗，那么在膜片上出現(xiàn)污染物時，則會引起測量誤差；如果不定期對溶氧測量儀進行校驗，同樣也會存在測量誤差；而電極的再生包括更換內(nèi)部電解液、更換膜片等。

并且一臺溶氧測量儀的價格動輒成千上萬，因此，通過溶氧測量儀對水中的氧容量進行檢測的方法不僅投入成本大，而且維護成本也高，不利于自動增氧裝置的普及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置及方法，以解決現(xiàn)有的自動增氧裝置所存在的投入成本大且維護費用高的問題。

本發(fā)明提供一種基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置，包括設(shè)置在待檢測容器內(nèi)的增氧機、與增氧機相連的控制系統(tǒng)，以及與控制系統(tǒng)相連的MEMS氣壓傳感器；其中，

MEMS氣壓傳感器設(shè)置在待檢測容器的周圍，用于對待檢測容器周圍的氣壓和溫度進行檢測；

MEMS氣壓傳感器將所檢測到的待檢測容器周圍的氣壓值和溫度值傳送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)氣壓值和溫度值獲取待檢測容器內(nèi)的水的氧容量，并根據(jù)氧容量控制增氧機啟動或者關(guān)閉。

此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為：控制系統(tǒng)包括采集模塊、氧容量獲取模塊、比較模塊和控制模塊；其中，

采集模塊與MEMS氣壓傳感器相連，用于接收MEMS氣壓傳感器所傳送的待檢測容器周圍的氣壓值和溫度值；

氧容量獲取模塊與采集模塊相連，用于根據(jù)采集模塊所接收的待檢測容器周圍的氣壓值和溫度值獲取待檢測容器內(nèi)的水的氧容量；

比較模塊與氧容量獲取模塊相連，用于將氧容量獲取模塊所獲取的氧容量與預(yù)設(shè)的氧容量進行比較；

控制模塊分別與比較模塊和增氧機相連，用于根據(jù)比較模塊的比較結(jié)果控制增氧機啟動或者關(guān)閉。

此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為：氧容量獲取模塊進一步包括預(yù)置在氧容量獲取模塊中的氧容量計算模塊；其中，氧容量獲取模塊通過氧容量計算模塊計算確定待檢測容器內(nèi)的水的氧容量。

此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為：氧容量計算模塊的氧容量計算方式為：

其中，c_aq為水中的氧容量，P_air，為待檢測容器周圍的空氣氣壓值，T_air為待檢測容器周圍的溫度值，T₀為常溫，k₀為常溫T₀下的亨利系數(shù)值，C為正常數(shù)，對應(yīng)氧氣，C＝1700。

此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為：根據(jù)待檢測容器的面積設(shè)置MEMS氣壓傳感器的個數(shù)。

此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為：通過MEMS氣壓傳感器對待檢測容器周圍的壓力進行檢測；在MEMS氣壓傳感器內(nèi)部設(shè)置有溫度傳感器，通過溫度傳感器對待檢測容器周圍的溫度進行檢測。

此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為：控制模塊進一步包括：啟動模塊，用于在比較模塊比較出所獲取的氧容量低于預(yù)設(shè)的氧容量時，控制增氧機啟動。

此外，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為：控制模塊進一步包括：關(guān)閉模塊，用于在比較模塊比較出所獲取的氧容量高于預(yù)設(shè)的氧容量時，控制增氧機關(guān)閉。

另外，本發(fā)明還提供一種利用上述的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置進行自動增氧的方法，包括：

將控制系統(tǒng)分別與MEMS氣壓傳感器和增氧機相連；

將增氧機放置在待檢測容器內(nèi)；

將MEMS氣壓傳感器放置在待檢測容器的周圍，MEMS氣壓傳感器對待檢測容器周圍的氣壓和溫度進行檢測，獲取待檢測容器周圍的氣壓值和溫度值并傳送給控制系統(tǒng)；

控制系統(tǒng)根據(jù)氣壓值和溫度值獲取待檢測容器內(nèi)的水的氧容量，并根據(jù)氧容量控制增氧機啟動或者關(guān)閉。

此外，優(yōu)選的方式為：控制系統(tǒng)在根據(jù)氣壓值和溫度值獲取待檢測容器內(nèi)的水的氧容量，并根據(jù)氧容量控制增氧機啟動或者關(guān)閉的過程中，通過采集模塊接收MEMS氣壓傳感器所發(fā)送的待檢測容器周圍的氣壓值和溫度值；

氧容量獲取模塊根據(jù)采集模塊所接收的待檢測容器周圍的氣壓值和溫度值獲取待檢測容器內(nèi)的水的氧容量；

通過比較模塊將氧容量獲取模塊所獲取的氧容量與預(yù)設(shè)的氧容量進行比較；

控制模塊根據(jù)比較模塊的比較結(jié)果控制增氧機啟動或者關(guān)閉。

利用上述根據(jù)本發(fā)明的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置及方法，通過在待檢測容器的周圍設(shè)置MEMS氣壓傳感器，從而對待檢測容器周圍的氣壓和溫度進行檢測并發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)MEMS氣壓傳感器所傳送的氣壓值和溫度值獲取待檢測容器內(nèi)的水的氧容量，并根據(jù)該氧容量控制增氧機啟動或者關(guān)閉。通過本發(fā)明能夠自動的對待檢測容器內(nèi)的水進行增氧，成本低且效果好，利于自動增氧裝置的普及。

附圖說明

通過參考以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對本發(fā)明的更全面理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的根據(jù)本發(fā)明實施例的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

在所有附圖中相同的標(biāo)號指示相似或相應(yīng)的特征或功能。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細描述。

針對前述現(xiàn)有的自動增氧裝置存在投入成本大且維護費用高，不利于自動增氧裝置的普及的問題，本發(fā)明將MEMS氣壓傳感器設(shè)置在待檢測容器的周圍，以對待檢測容器周圍的氣壓和溫度進行檢測，然后將MEMS氣壓傳感器與控制系統(tǒng)相連，并通過控制系統(tǒng)對增氧機的啟動或關(guān)閉進行控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對待檢測容器內(nèi)的水進行自動增氧，成本低且效果好，進而有利于對自動增氧裝置的普及。

為了說明本發(fā)明提供的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置的結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，本發(fā)明提供的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置包括設(shè)置在待檢測容器1內(nèi)的增氧機2、與增氧機2相連的控制系統(tǒng)3，以及與控制系統(tǒng)3相連的MEMS氣壓傳感器4。

其中，MEMS氣壓傳感器4設(shè)置在待檢測容器1的周圍，通過MEMS氣壓傳感器4對待檢測容器1周圍的氣壓和溫度進行檢測。具體地，在MEMS氣壓傳感器內(nèi)部設(shè)置有溫度傳感器，通過MEMS氣壓傳感器和溫度傳感器可以同時對待檢測容器周圍的壓力和溫度進行檢測。需要說明的是，待檢測容器1可以是魚缸、魚塘、魚池等。

MEMS氣壓傳感器4將所檢測到的待檢測容器1周圍的氣壓值和溫度值傳送給控制系統(tǒng)3，控制系統(tǒng)3根據(jù)氣壓值和溫度值獲取待檢測容器1內(nèi)的水的氧容量，并根據(jù)所獲取的氧容量控制增氧機啟動或者關(guān)閉。

具體地，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，控制系統(tǒng)3包括采集模塊31、氧容量獲取模塊32、比較模塊33和控制模塊34。其中，采集模塊31與MEMS氣壓傳感器4相連，用于采集MEMS氣壓傳感器所檢測到的待檢測容器周圍的氣壓值和溫度值。其中，MEMS氣壓傳感器可以設(shè)置在待檢測容器的四周，也可以設(shè)置在待檢測容器的周圍其他地方。此外，要根據(jù)待測容器所處的環(huán)境和待測容器的面積設(shè)置MEMS氣壓傳感器的設(shè)置。典型地，相鄰兩個氣壓傳感器的距離可以設(shè)置為5米～10米。。

氧容量獲取模塊32與采集模塊31相連，用于根據(jù)采集模塊31所采集到的待檢測容器1周圍的氣壓值和溫度值獲取待檢測容器1內(nèi)的水的氧容量；比較模塊33與氧容量獲取模塊32相連，用于將氧容量獲取模塊32所獲取的氧容量與預(yù)設(shè)的氧容量進行比較；控制模塊34分別與比較模塊33和增氧機2相連，用于根據(jù)比較模塊33的比較結(jié)果控制增氧機2啟動或者關(guān)閉。

其中，氧容量獲取模塊32進一步包括預(yù)置在氧容量獲取模塊32中的氧容量計算模塊；其中，氧容量獲取模塊32通過氧容量計算模塊(圖中未示出)計算確定待檢測容器1內(nèi)的水的氧容量。

具體地，對于待檢測容器內(nèi)的水的氧容量，由亨利定律可知：

c_aq＝P_O·k_H(T)＝P_air·k_H(T) (1)

其中，c_aq為水中的氧容量(mg/L)；P_O為氧氣的平衡壓力(hPa)，這里用周圍空氣氣壓值P_air來表征；k_H(T)為亨利系數(shù)，此系數(shù)是溫度T的函數(shù)，即：

其中，k₀為常溫T₀(T₀＝25℃)下的亨利系數(shù)值(正值)；C為正常數(shù)，對應(yīng)氧氣，C＝1700；

將(2)式帶入(1)式，可得：

由于水的溫度T_water(℃)約等于水周圍空氣的溫度T_air，T_water≈T_air。因此，根據(jù)上述公式及分析，可將氧容量計算模塊的氧容量計算方式設(shè)定為：

其中，c_aq為水中的氧容量，P_air，為待檢測容器周圍的空氣氣壓值，T_air為待檢測容器周圍的溫度值，T₀為常溫，k₀為常溫T₀下的亨利系數(shù)值，C為正常數(shù)，對應(yīng)氧氣，C＝1700。

根據(jù)上述氧容量計算方式可知，水中氧容量的大小受其周圍氣壓值(P_air)和溫度(T_air)的影響，周圍的氣壓和溫度變化時，水中的氧容量也隨之變化。溫度T_air越高(越低)，水中氧容量c_aq越大(越小)；環(huán)境氣壓P_air越大(越低)，氧容量c_aq越大(越小)。

此外，控制模塊34進一步包括啟動模塊和關(guān)閉模塊(圖中均未示出)；其中，啟動模塊用于在比較模塊33比較出所獲取的氧容量低于預(yù)設(shè)的氧容量時，控制增氧機2啟動，以對待檢測容器1內(nèi)的水進行補氧；關(guān)閉模塊用于在比較模塊33比較出所獲取的氧容量高于預(yù)設(shè)的氧容量時，控制增氧機2關(guān)閉，以停止對待檢測容器1內(nèi)的水進行補氧。

此外，本發(fā)明還提供一種利用上述自動增氧裝置對待檢測容器內(nèi)的水進行自動增氧的方法。下述將對本發(fā)明提供的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧方法的增氧過程進行說明。

本發(fā)明提供的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧方法的增氧過程包括：

1、將控制系統(tǒng)分別與MEMS氣壓傳感器和增氧機相連；

2、將增氧機放置在待檢測容器內(nèi)；

3、將MEMS氣壓傳感器放置在待檢測容器的周圍，MEMS氣壓傳感器對待檢測容器周圍的氣壓和溫度進行檢測，獲取待檢測容器周圍的氣壓值和溫度值并傳送給控制系統(tǒng)；

4、控制系統(tǒng)根據(jù)氣壓值和溫度值獲取待檢測容器內(nèi)的水的氧容量，并根據(jù)氧容量控制增氧機啟動或者關(guān)閉。

其中，控制系統(tǒng)在根據(jù)氣壓值和溫度值獲取待檢測容器內(nèi)的水的氧容量，并根據(jù)氧容量控制增氧機啟動或者關(guān)閉的過程中，通過采集模塊接收MEMS氣壓傳感器所發(fā)送的待檢測容器周圍的氣壓值和溫度值；氧容量獲取模塊根據(jù)采集模塊所接收的待檢測容器周圍的氣壓值和溫度值獲取待檢測容器內(nèi)的水的氧容量；通過比較模塊將氧容量獲取模塊所獲取的氧容量與預(yù)設(shè)的氧容量進行比較；控制模塊根據(jù)比較模塊的比較結(jié)果控制增氧機啟動或者關(guān)閉。

通過上述可知，本發(fā)明提供的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置及方法能夠自動的對待檢測容器內(nèi)的水進行增氧，成本低且效果好，利于自動增氧裝置的普及。

如上參照附圖以示例的方式描述了根據(jù)本發(fā)明的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置及方法。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對于上述本發(fā)明所提出的基于MEMS氣壓傳感器的自動增氧裝置及方法，還可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。