鱼缸温控的制冷机系统及其控制方法与流程

本技术涉及水族温控设备的领域，尤其是涉及一种鱼缸温控的制冷机系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着人们生活水平的提高以及家庭观赏养殖需求的增加，鱼缸已逐渐成为家庭、办公场所及商业展示环境中常见的生态装饰设备，鱼类作为变温动物，其生长状态、代谢水平以及疾病发生率均与水体环境条件密切相关，其中水温、水体溶解氧含量、水质洁净程度以及微生物水平等参数均需要保持在适宜范围内，因此，如何实现鱼缸水环境的稳定控制和智能维护，成为当前观赏鱼养殖设备领域的重要研究方向。

2、现有鱼缸设备通常采用单一温控设备对水体进行加热或制冷，通过温度传感器检测水温，并根据设定温度控制加热棒、制冷机等设备运行，以维持鱼缸水温稳定，然而，现有温控设备大多仅关注水温参数调节，无法综合考虑环境温度变化、水体循环状态以及鱼缸生态环境变化，当外界环境温度快速变化或鱼缸负载发生改变时，容易出现温度波动较大、设备频繁启停以及能耗较高的问题，难以满足长期稳定养殖需求。

3、另一方面，鱼缸在长期运行过程中，鱼类排泄物、残余饲料以及水体中悬浮颗粒会不断积累，导致水体浑浊、水质下降。现有鱼缸过滤装置通常采用固定流量循环方式，通过滤棉、滤材等结构进行机械过滤和生化过滤，但循环流量通常无法根据水质状态进行动态调整，导致在杂质较多时过滤效率不足，而在水质较好时又存在水泵持续高功率运行造成能源浪费的问题，同时，现有过滤系统缺少对水体溶解氧水平的实时检测与调节功能，当鱼类密度增加、水温升高或水体循环不足时，容易出现溶解氧降低的问题，影响鱼类生存环境。

4、此外，鱼缸循环水体中通常含有细菌、藻类及其他微生物，随着运行时间增加，微生物会不断繁殖，容易造成水体污染、藻类滋生以及水质恶化，目前部分鱼缸采用人工定期换水方式改善水质，但频繁换水不仅增加用户维护工作量，而且容易造成鱼缸生态环境波动，现有部分过滤设备虽然能够降低水体杂质含量，但对于水体中微生物的抑制能力有限，无法有效降低微生物繁殖风险。

5、同时，现有鱼缸温控系统、水循环系统、过滤系统以及消毒系统通常采用相互独立的工作方式，各模块之间缺少数据交互和协同控制机制，无法根据水温、溶解氧、水质状态以及微生物风险进行综合判断和动态调节，导致系统智能化程度较低，用户仍需人工进行温度调整、过滤维护和水质管理。

6、因此，针对上述中的相关技术，发明人认为存在水质维护能力有限、溶氧调节不及时、微生物抑制效果不足以及各功能模块无法协同运行等方面的缺陷。

技术实现思路

1、为了改善现有技术存在的温控精度不足、能耗较高、控制策略单一以及安全保护能力不足等技术缺陷，本技术提供一种鱼缸温控的制冷机系统。

2、本技术提供的一种鱼缸温控的制冷机系统采用如下的技术方案：

3、第一方面，一种鱼缸温控的制冷机系统，包括鱼缸本体、水体循环单元、过滤净化单元、紫外消毒单元、环境温度检测单元、鱼缸水温检测单元、智能控制单元、制冷加热温控模块；

4、所述水体循环单元包括变速水泵、进水通道及出水通道，用于驱动鱼缸水体循环流动形成水流循环方向；

5、所述过滤净化单元设置于所述出水通道上，包括过滤器、溶解氧检测组件）及流量调节组件，所述溶解氧检测组件包括电化学溶解氧传感器，用于检测循环水体中的溶解氧含量；所述智能控制单元根据所述溶解氧含量调节变速水泵的运行流量，以提高水体溶氧能力，并通过调节循环流速冲击鱼类排泄物及悬浮杂质，使其随循环水流进入过滤器进行过滤净化；

6、所述紫外消毒单元串联设置于所述水体循环单元的循环水路中，包括紫外消毒器及紫外驱动组件，用于对循环水体进行紫外线杀菌消毒，以抑制水体中微生物繁殖；

7、所述环境温度检测单元包括环境温度传感器，用于采集鱼缸外部环境温度信号；

8、所述鱼缸水温检测单元包括水温传感器，用于采集鱼缸水体温度信号；

9、所述智能控制单元设置于电路安装腔内，包括低功耗控制芯片、实时运行调度模块、温度融合运算模块、驱动控制模块、存储模块及电源管理模块；

10、所述智能控制单元还连接通信模块、显示模块及输入按键模块，所述显示模块连接显示屏，所述输入按键模块连接功能按键，所述通信模块连接通信终端；

11、所述制冷加热温控模块设置于外壳结构内部，并安装于底座上，包括制冷组件、加热组件、双向热传导换热板、导热介质层、散热结构、散热风扇、安装支架、密封隔离结构以及固定连接件；

12、所述制冷组件与加热组件分别作用于所述双向热传导换热板的不同工作状态，以实现对鱼缸水体的制冷或加热；

13、所述智能控制单元分别与环境温度检测单元、鱼缸水温检测单元、水体循环单元、过滤净化单元及紫外消毒单元电连接，用于根据环境温度、水体温度、溶解氧含量及循环运行状态执行综合控制策略，并控制变速水泵、制冷组件、加热组件及紫外消毒器的工作状态；

14、其中，所述分级启停控制策略包括：

15、当环境温度与设定水温的差值处于第一阈值范围内时，控制制冷加热温控模块处于休眠状态；

16、当环境温度高于设定水温并超过第二阈值时，启动制冷模式；

17、当环境温度低于设定水温并超过第三阈值时，启动加热模式；

18、当检测到水体溶解氧低于预设阈值时，提高变速水泵的循环流量和/或启动补氧装置；当检测到水体悬浮杂质增加时，提高变速水泵的循环流量，使杂质经循环水路输送至过滤器进行过滤；当达到预设运行时间或微生物风险条件时，控制紫外消毒器对循环水体进行杀菌消毒。

19、通过采用上述技术方案，实现了一种集恒温控制、水体循环、智能增氧、过滤净化及紫外消毒于一体的鱼缸智能环境调节系统，通过制冷加热温控模块结合环境温度检测和水温检测，实现鱼缸水温的自动调节与恒温维持，避免温度波动对鱼类生长环境造成影响；通过变速水泵、溶解氧检测组件及流量调节组件联动控制，根据水体含氧量动态调整循环流量，提高水体溶氧能力，同时利用扰流作用促进鱼类排泄物及悬浮杂质进入过滤器进行持续净化；通过在循环水路中串联设置紫外消毒单元，实现对水体中微生物的抑制和杀菌，降低水质恶化及频繁换水需求；同时，通过智能控制单元对温度、溶氧、水流及消毒状态进行综合控制，实现鱼缸水体环境的自动感知、智能调节和协同优化，提高系统运行稳定性、节能性以及养殖环境的长期维护能力。

20、可选的，所述过滤净化单元中的过滤器采用多级过滤结构，包括依次设置的粗滤层、生化过滤层及精滤层，所述粗滤层用于过滤鱼类排泄物及较大悬浮颗粒，所述生化过滤层用于培养硝化菌，所述精滤层用于过滤细小悬浮杂质，以提高循环水体的净化效果。

21、通过采用上述技术方案，实现了循环水体的多级分级净化功能，通过粗滤层对鱼类排泄物及大颗粒悬浮物进行初步截留，降低后续过滤负荷；通过生化过滤层提供硝化菌附着环境，实现对水体中有害代谢物的生物转化，提高水质稳定性；通过精滤层进一步去除细小悬浮杂质，使循环水保持较高洁净度，从而降低水体浑浊程度，改善鱼类生存环境，延长换水周期，提高鱼缸水体循环净化效果。

22、可选的，所述溶解氧检测组件包括电化学溶解氧传感器，所述智能控制单元根据所述电化学溶解氧传感器检测的溶解氧浓度与预设阈值进行比较，当溶解氧浓度低于预设阈值时，提高变速水泵的转速和/或启动补氧装置；当溶解氧浓度高于预设阈值时，降低变速水泵的转速，以降低系统能耗。

23、通过采用上述技术方案，实现了鱼缸水体溶解氧含量的实时检测与智能调节功能，通过电化学溶解氧传感器获取水体氧含量数据，并根据检测结果自动调整变速水泵运行状态和补氧策略，使水体在低溶氧状态下快速提升含氧量，在满足鱼类生存需求的同时减少不必要的循环能耗，实现水体增氧过程的精准控制和节能运行。

24、可选的，所述智能控制单元根据过滤净化单元的运行状态控制变速水泵的循环流量，当检测到水体浊度增加、过滤压差增大或达到预设循环时间时，提高变速水泵的流量，使鱼类排泄物及悬浮杂质经循环水流冲击后输送至过滤器进行过滤。

25、通过采用上述技术方案，实现了基于水质状态反馈的智能循环流量调节功能，通过实时监测水体浊度、过滤压差及循环时间等运行参数，自动调整变速水泵的输出流量；在水体杂质增加或过滤能力下降时，提高水流冲击能力，使鱼类排泄物及悬浮杂质快速进入过滤器进行净化，同时避免水泵长期高负荷运行，实现水体循环效率与能耗控制的动态平衡，提高过滤净化效果和系统运行可靠性。

26、可选的，所述紫外消毒单元串联设置于所述出水通道与进水通道形成的循环水路中，循环水依次流经水体循环单元、过滤净化单元、紫外消毒单元以及制冷加热温控模块后返回鱼缸本体，所述紫外消毒器用于对循环水进行连续或间歇式紫外线杀菌消毒。

27、通过采用上述技术方案，实现了循环水体的在线紫外杀菌消毒功能，通过将紫外消毒单元串联设置于循环水路中，使经过过滤净化后的水体进一步接受紫外线照射，有效抑制细菌、藻类及其他微生物繁殖，降低水体污染风险；同时通过连续或间歇式消毒模式，根据实际水质状态灵活控制运行时间，在保证水体洁净度的同时降低能耗，减少人工换水频率，提高鱼缸养殖环境的稳定性和维护便利性。

28、可选的，所述智能控制单元根据紫外消毒单元的累计运行时间、水体循环时间、水温及环境温度中的至少一种参数控制紫外消毒器的启停，并在达到预设消毒时间后自动关闭紫外消毒器，以降低能耗并延长紫外消毒器的使用寿命。

29、通过采用上述技术方案，实现了紫外消毒过程的智能化控制功能，通过综合分析紫外消毒累计运行时间、水体循环状态、水温及环境温度等参数，自动判断紫外消毒器的启停时机，实现按需消毒；在满足水体微生物抑制需求的同时，避免紫外模块长时间无效运行，降低系统功耗和设备损耗，延长紫外消毒器使用寿命，提高鱼缸水质维护的自动化水平和运行可靠性。

30、可选的，所述智能控制单元根据环境温度、水体温度、溶解氧浓度及循环流量进行综合运算，分别控制制冷加热温控模块、变速水泵及紫外消毒单元协同工作，使鱼缸水体保持设定温度范围、预设溶解氧浓度及预设水质状态，实现温度调节、增氧、过滤净化和杀菌消毒的一体化智能控制。

31、通过采用上述技术方案，实现了鱼缸水体环境的多参数协同智能调控功能，通过融合环境温度、水温、溶解氧浓度及循环流量等信息，实现制冷加热、水体循环、增氧、过滤净化及紫外消毒模块的联动控制，使鱼缸水体长期保持适宜温度、充足溶氧及稳定水质状态，降低人工维护频率，提高系统运行效率、节能性及养殖环境稳定性。

32、第二方面，一种基于权利要求1～7任一项所述鱼缸温控的制冷机系统的控制方法，包括如下步骤：

33、s1、获取鱼缸运行环境参数，采集鱼缸外部环境温度、水体实时温度、循环水体溶解氧浓度、循环流量以及紫外消毒单元运行状态信息；

34、s2、智能控制单元对所获取的环境温度与水体温度进行融合分析，计算当前水温与预设目标温度之间的温度偏差，并根据所述温度偏差判断当前温控运行状态；

35、s3、当所述温度偏差处于第一阈值范围内时，控制制冷加热温控模块进入恒温维持状态，降低制冷组件和加热组件输出功率，并维持水体循环单元、检测单元及智能控制单元处于低功耗运行模式；

36、s4、当检测到环境温度高于设定水温且温差超过第二阈值时，控制制冷组件启动，使双向热传导换热板进入制冷换热状态，并根据水温反馈信号动态调节制冷输出功率；

37、s5、当检测到环境温度低于设定水温且温差超过第三阈值时，控制加热组件启动，使双向热传导换热板进入加热换热状态，并根据水温变化动态调节加热输出功率；

38、s6、在温控运行过程中，智能控制单元根据溶解氧检测组件采集的水体溶解氧浓度与预设阈值进行比较，当溶解氧浓度低于预设值时，提高变速水泵运行流量和/或启动补氧装置，以提高水体含氧量；

39、s7、当检测到水体浊度增加、过滤压差增大或达到预设循环周期时，智能控制单元提高变速水泵运行转速，使循环水流增强，并将水体中的鱼类排泄物及悬浮杂质输送至过滤净化单元进行过滤处理；

40、s8、智能控制单元根据紫外消毒单元累计运行时间、水体循环时间、水温及环境温度中的至少一种参数判断消毒需求，当满足预设消毒条件时，启动紫外消毒器对循环水体进行连续或间歇式紫外杀菌消毒；

41、s9、根据水温、溶解氧浓度、循环流量及水质状态的实时反馈结果，智能控制单元对制冷加热温控模块、水体循环单元、过滤净化单元及紫外消毒单元进行协同调节，使鱼缸水体保持在预设温度范围、预设溶解氧范围及预设水质状态，实现鱼缸环境的自动化智能控制。

42、通过采用上述技术方案，实现了一种面向鱼缸环境的多参数智能协同控制方法，通过实时采集环境温度、水体温度、溶解氧浓度、循环流量及消毒状态等运行数据，实现对鱼缸水体环境的动态感知与精准调节；通过温度融合分析和分级控制策略，实现制冷、加热及恒温维持的自动切换，提高水温稳定性并降低能耗；通过溶解氧反馈控制变速水泵流量和补氧策略，提高水体含氧能力；通过循环流量调节促进杂质进入过滤净化单元，实现水质持续净化；通过紫外消毒单元的智能启停，实现水体微生物抑制；最终实现温度调节、增氧、过滤净化及杀菌消毒的一体化自动控制，提高鱼缸生态环境稳定性、系统运行效率及用户维护便利性。

43、可选的，在步骤s6中，所述根据水温反馈信号动态调节输出功率包括：

44、实时获取鱼缸水温变化速率及水温偏差值，根据所述水温偏差值确定制冷组件或加热组件的目标输出功率，并采用分阶段功率调节方式控制双向热传导换热板的换热状态；

45、当水温偏差较大时，提高制冷组件或加热组件的输出功率，以快速达到目标温度；当水温接近设定温度时，降低输出功率，使水温缓慢趋近目标范围，以减少温度波动并避免频繁启停。

46、通过采用上述技术方案，实现了鱼缸水温调节过程中的自适应功率控制功能，通过实时获取水温变化速率及温度偏差，实现对制冷组件或加热组件输出功率的精准调整；在温差较大时提高换热功率，实现快速升温或降温，在接近目标温度时降低功率输出，使水温平稳过渡并减少温度超调。同时，通过分阶段调节双向热传导换热板工作状态，避免制冷或加热设备频繁启停，降低系统运行能耗，提高恒温控制精度，延长设备使用寿命。

47、可选的，所述控制方法还包括水质协同调节步骤：

48、获取循环水体的溶解氧浓度、浊度信息以及紫外消毒单元运行状态；

49、当检测到溶解氧浓度低于预设阈值时，提高变速水泵运行流量和/或启动补氧装置，以增强水体氧交换能力；

50、当检测到水体浊度超过预设阈值或过滤运行负荷增加时，提高循环流量，使悬浮杂质进入过滤净化单元进行过滤；

51、当检测到水体微生物风险增加或达到预设消毒周期时，启动紫外消毒器进行循环杀菌；

52、通过温度控制、水体循环控制、过滤净化控制及紫外消毒控制的协同调节，实现鱼缸水体环境的综合智能维护。

53、通过采用上述技术方案，实现了鱼缸水质环境的智能协同维护功能，通过实时检测溶解氧浓度、浊度及紫外消毒状态，动态调整水泵流量、补氧策略及消毒运行模式；在低溶氧状态下提升水体氧交换能力，在杂质增加时增强过滤效果，在微生物风险升高时进行紫外杀菌，实现温度调节、水体循环、过滤净化及消毒控制的联动优化，提高水质稳定性，降低人工维护频率。

54、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

55、1.通过设置制冷加热温控模块，并结合环境温度检测单元和鱼缸水温检测单元，实现对鱼缸水体温度的实时监测与智能调节，根据环境温度变化自动执行制冷、加热及恒温维持策略，提高水温控制精度，避免水温波动对鱼类生长环境造成影响；

56、2.通过设置变速水泵、溶解氧检测组件及流量调节组件，根据水体溶解氧浓度动态调整循环流量，在低溶氧状态下增强水体扰流和氧交换能力，提高水体含氧量，同时降低无效循环造成的能耗，实现水体增氧过程的精准控制；

57、3.通过设置过滤净化单元，并采用包括粗滤层、生化过滤层及精滤层的多级过滤结构，实现对鱼类排泄物、悬浮颗粒及细小杂质的分级过滤，同时利用生化过滤层促进有益菌群生长，提高水体自净能力，改善鱼缸生态环境；

58、4.通过根据水体浊度、过滤运行状态及循环时间调整变速水泵流量，使循环水流增强并促进杂质进入过滤器进行净化，实现基于水质状态反馈的智能过滤控制，提高过滤效率，减少人工清理频率；

59、5.通过在循环水路中串联设置紫外消毒单元，使经过过滤后的循环水体进一步进行紫外杀菌处理，有效抑制细菌、藻类及其他微生物繁殖，降低水体污染风险，延长换水周期，提高水质稳定性；

60、6.通过智能控制单元对环境温度、水温、溶解氧浓度、循环流量及紫外消毒状态进行综合分析，实现制冷加热、水体循环、过滤净化、增氧及杀菌消毒模块之间的协同控制，提高系统自动化程度和运行可靠性；

61、7.通过采用分阶段功率调节策略，根据水温偏差及变化速率动态调整制冷组件或加热组件输出功率，在温差较大时快速调节，在接近目标温度时降低输出，减少温度超调和设备频繁启停，提高恒温控制精度并降低运行能耗；

62、8.通过构建集温度调节、水质净化、溶氧控制及紫外消毒于一体的智能鱼缸环境管理系统，实现鱼缸生态环境的自动感知、自适应调节和长期稳定维护，降低用户维护难度，提高养鱼便利性和设备使用体验。