一種基于環(huán)境模擬的高產(chǎn)自動化養(yǎng)殖箱

文冬林 張書霖 胡浚磊 張瑀洲 申雨慧

摘 要： 研究設(shè)計了一種基于環(huán)境模擬自動化養(yǎng)殖箱。該養(yǎng)殖箱由承重底座、承重柱、主箱體、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)和光照調(diào)節(jié)系統(tǒng)所組成。養(yǎng)殖箱工作時，能根據(jù)用戶所選擇的養(yǎng)殖水產(chǎn)物自動調(diào)節(jié)箱體內(nèi)的各項指標，達到水產(chǎn)最適生長環(huán)境。該設(shè)備解決了以往區(qū)位養(yǎng)殖品種單一、生產(chǎn)環(huán)節(jié)維護成本高、基建設(shè)備占地面積大等問題，實現(xiàn)了根據(jù)水產(chǎn)最適生長環(huán)境，提高水源的充分利用，并利用閑置房屋實現(xiàn)土地資源有效利用，滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖農(nóng)戶以及各類大型超市、農(nóng)貿(mào)市場的需要。

關(guān)鍵詞： 環(huán)境模擬;自動化;養(yǎng)殖箱;水產(chǎn)

根據(jù)國家《“十三五”農(nóng)業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃》中明確提出“堅持綠色發(fā)展理念，圍繞解決農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)效率、質(zhì)量安全以及環(huán)境可持續(xù)發(fā)展”為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中心，深化科技體制改革，提升農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新能力，要求經(jīng)濟作物機械化生產(chǎn)。智能農(nóng)業(yè)機械裝備將成為二十一世紀國家農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的核心，農(nóng)業(yè)技術(shù)集成化、勞動過程機械化正在被各個行業(yè)所重視。水產(chǎn)作為主要經(jīng)濟作物之一，經(jīng)濟價值高，且目前水產(chǎn)養(yǎng)殖機械化仍有較大的研究和設(shè)計價值。通過對水產(chǎn)養(yǎng)殖相關(guān)技術(shù)的合理利用和創(chuàng)新，可以在戰(zhàn)略必爭的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)和前沿技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)率先跨越，為人類帶來更多的環(huán)境效益，經(jīng)濟效益，社會效益等。

一、水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀簡述

中投顧問發(fā)布的《2016-2020年中國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)投資分析及前景預(yù)測報告》指出，中國的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量已經(jīng)達到4300萬噸，有50%是不依賴飼料的，其中濾食性種類，草食性種類超過50%，再加上大量的雜食性種類，這三類占了全部種類的92%，肉食性種類僅占8%。中國的水產(chǎn)養(yǎng)殖是低營養(yǎng)級別的，我們用很少的漁業(yè)資源，養(yǎng)殖了大量的水產(chǎn)品。

但現(xiàn)目前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施簡陋、陳舊、經(jīng)濟基礎(chǔ)脆弱，機械化程度低，缺乏現(xiàn)代化、高層次養(yǎng)殖生產(chǎn)所必須的物質(zhì)條件和綜合經(jīng)營規(guī)模，水體污染日趨嚴重，養(yǎng)殖種質(zhì)退化，病害泛濫，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量安全研究薄弱。這些問題都成為了限制水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)與時代接軌的關(guān)鍵因素，解決這些問題必將造福社會。[1]

二、基于現(xiàn)狀研發(fā)的一種基于環(huán)境模擬的高產(chǎn)自動化養(yǎng)殖箱

為了解決水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的設(shè)備簡陋、陳舊、機械化程度低等問題，達到高效生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)技術(shù)集成化、勞動過程機械化的目標，研究設(shè)計了一種基于環(huán)境模擬的高產(chǎn)自動化養(yǎng)殖箱。該養(yǎng)殖箱由承重底座、承重柱、主箱體、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)和光照調(diào)節(jié)系統(tǒng)所組成。養(yǎng)殖箱工作時，能根據(jù)用戶所選擇的養(yǎng)殖水產(chǎn)物自動調(diào)節(jié)箱體內(nèi)的各項指標，達到水產(chǎn)最適生長環(huán)境，實現(xiàn)自身水循環(huán)與凈化，海產(chǎn)疾病防控，降低了養(yǎng)殖風險。[2][3]

（一）整體結(jié)構(gòu)與設(shè)備特色

一種基于環(huán)境模擬的高產(chǎn)自動化養(yǎng)殖箱，其特征在于：所述的系統(tǒng)由包括承重底座，固定在承重底座上的承重柱。主箱體與承重柱連接，X型方管安裝在主箱體下方與承重柱、中央圓柱集成管連接。安裝在中央圓柱集成管上的噴霧器，出水管與主箱體一側(cè)連接，進水管與X型方管連接。保護網(wǎng)放置在主箱體內(nèi)與出水管連接，安裝在主箱體外壁上的三項梅花插座。所述的箱體由主箱體、承重柱和承重底座組合而成的長方體?？烧w安裝在閑置房屋內(nèi)，操作簡便，易于安裝。所述的養(yǎng)殖箱，其特征在于：中央圓柱集成管為空心管，內(nèi)可布線、布水，位于主箱體的對角線的交點處，同時與噴霧器相接;X型方管為空心管，內(nèi)可布線、布水;主箱體為構(gòu)成的長方形外殼，內(nèi)可布線，主箱體內(nèi)壁為水平波浪型。該設(shè)備可實現(xiàn)自身水循環(huán)與凈化，海產(chǎn)疾病防控，降低了養(yǎng)殖風險。每層箱體培育環(huán)境相對獨立，解決了以往區(qū)位養(yǎng)殖品種單一、生產(chǎn)環(huán)節(jié)維護成本高、基建設(shè)備占地面積大等缺陷。真正實現(xiàn)跨地域、跨季節(jié)綠色高產(chǎn)養(yǎng)殖，節(jié)約成本的同時大幅提高了利潤，達到提高居民飲食水平的最終目的。[4]

（二）設(shè)備安裝

安裝環(huán)節(jié)中，將承重底座固定于水平地面上，承重柱安裝于承重底座上，X型方管與承重柱連接，最終將主箱體放置于X型方管上。相關(guān)傳感器的導(dǎo)線集成于X型方管內(nèi)，傳感器和噴霧器組裝在中央圓柱集成管上（電氣設(shè)備已做防水保護處理），每層箱體模塊化設(shè)計，既是獨立系統(tǒng)又可實現(xiàn)數(shù)據(jù)反饋。安裝完畢后，在通電狀態(tài)下，打開總開關(guān)，中央圓柱集成管附近的傳感器接收各項指標，且根據(jù)箱層養(yǎng)殖品種自動調(diào)整相關(guān)環(huán)境條件，實現(xiàn)環(huán)境模擬。箱體正常運行，則投放海產(chǎn)幼苗和飼料，養(yǎng)殖至幼苗成熟出箱。在突發(fā)情況下（如斷電、漏水等），箱體智能電路已設(shè)置應(yīng)急保護措施，保證相關(guān)操作人員安全。

三、產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)

電源：220v 50HZ;

額定輸入功率：3.2KW;

最大輸入電流：14A;

防觸電保護類型：Ⅰ 類;

防水等級：IPX4;

工作噪音：≤30dB（A）;

單層重量：50kg;

可控溫度范圍：20-45℃

一組箱體占地面積：3.5m2

濕度范圍：25%～99%

四、結(jié)語

智能農(nóng)業(yè)機械裝備的發(fā)展將是人類社會生存發(fā)展的重要領(lǐng)域，是戰(zhàn)略必爭的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)和前沿技術(shù)領(lǐng)域，對全球農(nóng)業(yè)科學(xué)發(fā)展具有重大原創(chuàng)性貢獻，為中國成為世界農(nóng)業(yè)強國提供強大支撐。根據(jù)《“十三五”農(nóng)業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃》指出，到2020年，農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新整體實力進入世界先進行列，中國特色的農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新體系得到優(yōu)化，有力支撐我國農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。只有不斷提升農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新能力、協(xié)同創(chuàng)新水平和轉(zhuǎn)化應(yīng)用速度，才能為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強有力的科技支撐。

參考文獻：

[1]紀春艷.淺析我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].漁業(yè)致富指南，2016（22）：14-16.

[2]高偉，高磊，周勇，王利鶴，牛文學(xué)，趙永來，劉文枝.基于ZigBee的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)控制管理系統(tǒng)設(shè)計[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2018，20（07）：74-82.

[3]張振東，羅國武，許靖，夏斌.基于SWOT分析的集裝箱循環(huán)水養(yǎng)殖模式探討與展望[J].科學(xué)養(yǎng)魚，2018（03）：1-3.

[4]趙軍，陳棟，孔明，郭天太.無線通訊水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測系統(tǒng)的研制[J].中國計量學(xué)院學(xué)報，2016，27（02）：125-130.