淺談智能生態(tài)魚(yú)缸的構(gòu)建與發(fā)展前景

吳佳俊，郭瑩，劉興月，郝萌萌，環(huán)誠(chéng)

（1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西咸陽(yáng) 712046；2.醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽(yáng) 712046）

科技不斷在進(jìn)步，設(shè)想一下，人們?cè)诮Y(jié)束繁忙工作后，這時(shí)，就需要有一個(gè)能夠愉悅身心，緩解壓力，轉(zhuǎn)移注意力的“好朋友”來(lái)幫助解決疲乏，智能生態(tài)魚(yú)缸應(yīng)景而生，具有自動(dòng)化遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)又同時(shí)兼具水培綠植雙系統(tǒng)多功能，心靈在治愈的同時(shí)又減輕因?yàn)槿狈?jīng)驗(yàn)和時(shí)間打理魚(yú)缸的負(fù)擔(dān)，隨著人們需求的增多，智能生態(tài)魚(yú)缸也在發(fā)展。

一、魚(yú)缸的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成

智能生態(tài)魚(yú)缸的生態(tài)環(huán)境主要由觀賞魚(yú)、石木、水草、沙子等構(gòu)成。為了建立一個(gè)相對(duì)完整的水生生態(tài)體系，引入田螺和黑殼蝦等作為主要的分解來(lái)源，并在池底上鋪設(shè)了活性炭和水草砂漿，在其表面栽培適量苦黑藻等各類(lèi)水生動(dòng)植物。水面以上用填料層構(gòu)建一個(gè)復(fù)合填料層，在填料層表面種植了根系發(fā)達(dá)以及具有驅(qū)蚊作用的薄荷和紫蘇[1]。池底部還增加了一個(gè)潛水發(fā)射泵，在液體填料和涂層側(cè)面上還設(shè)置了一個(gè)小型化的太陽(yáng)能潛水發(fā)射器反光板，以便為新的潛水泵使用提供一個(gè)足夠的潛水能源。以上景觀物質(zhì)與現(xiàn)代科技相結(jié)合構(gòu)成微小的自然水城景觀，體現(xiàn)出水景交融的自然美和由此產(chǎn)生的意境美[2]。

（一）光合細(xì)菌在智能生態(tài)魚(yú)缸中的應(yīng)用

光合細(xì)菌被廣泛認(rèn)為可能是目前世界上普遍存在于人類(lèi)地球上但是出現(xiàn)較晚的一種并且具有較強(qiáng)光合作用的原核細(xì)胞微生物[3]。光合細(xì)菌廣泛部分存在于人類(lèi)土壤、沼澤等各種自然環(huán)境中。沼澤等自然環(huán)境中。在智能生態(tài)魚(yú)缸中各種生態(tài)環(huán)境構(gòu)成過(guò)程中，光合型細(xì)菌主要的作用是將魚(yú)缸中污水里的各種有機(jī)物和碳作為一種重要的碳源來(lái)進(jìn)行光合作用，從而抑制各種病原性微生物的繁殖、增強(qiáng)和凈化水質(zhì)[4]。光合細(xì)菌的菌體內(nèi)部存在著大量的蛋白質(zhì)，氨基酸和魚(yú)類(lèi)成長(zhǎng)所必須要求的維生素，從而增強(qiáng)了觀賞魚(yú)類(lèi)自身免疫力。

在一個(gè)沒(méi)有光線照射的環(huán)境中，光合細(xì)菌可以直接在光照較弱或者缺氧的情況下時(shí)菌體進(jìn)行光合作用，光合細(xì)菌與其他綠色植物不同的地方就是，光合細(xì)菌的菌體中只包括少量地含有一個(gè)psi光譜系統(tǒng)[5]，其光合作用方式并不會(huì)使菌體產(chǎn)生任何氧氣，主要是產(chǎn)生氫氣，將空氣中儲(chǔ)存的氮分解成氨，并且還分解出其他有機(jī)物，由此便構(gòu)成了人類(lèi)和自然界各種化學(xué)物質(zhì)循環(huán)的重要過(guò)程。

在無(wú)光的環(huán)境中，光合細(xì)菌在無(wú)氧的環(huán)境中使光能結(jié)合二氧化碳生成代謝，合成具有高蛋白，無(wú)毒的光合細(xì)菌菌體。不僅可以為觀賞魚(yú)提供營(yíng)養(yǎng)豐富的飼料，而且還可以美化生態(tài)環(huán)境[6]。

在智能生態(tài)魚(yú)缸的生態(tài)構(gòu)成中可以劃分為兩種有氧環(huán)境和無(wú)氧環(huán)境，表層植物的生態(tài)環(huán)境良好，它們適合觀賞魚(yú)植物生長(zhǎng)和繁殖，魚(yú)缸的下部氧氣薄弱，覆蓋了大批觀賞魚(yú)所排泄的物質(zhì)，這樣就造成了觀賞魚(yú)水質(zhì)的惡化和觀賞魚(yú)微生物大量的繁殖，然而環(huán)境惡劣時(shí)魚(yú)缸的下部恰好是適合了光合性和細(xì)菌生長(zhǎng)，光合性和細(xì)菌將觀賞魚(yú)排泄廢物、食物中的殘?jiān)?、有害物質(zhì)可以作為營(yíng)養(yǎng)材料進(jìn)行光合作用，促進(jìn)人體和微生物在土壤中的生長(zhǎng)和繁殖，調(diào)節(jié)土壤酸堿度，改善含氧率，從而達(dá)到凈化土壤和保護(hù)水質(zhì)的目標(biāo)[7]。促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖，調(diào)節(jié)酸堿度，從而起到凈化水質(zhì)的作用[8]。

（二）生物填料在智能生態(tài)魚(yú)缸中的應(yīng)用

生物填料中存在多種微生物，生物填料層的表面積較大有利于微生物的生長(zhǎng)繁殖，對(duì)生態(tài)魚(yú)缸中的水、氣進(jìn)行重新分布，從而凈化水質(zhì)[9]。但市場(chǎng)中存在的生物填料品類(lèi)繁多，不同生物填料的材質(zhì)不同，水處理效果截然不同。

現(xiàn)在市場(chǎng)中存在的生物填料分別有以下幾種：

固定式軟性生物制劑填料，蜂巢狀軟性生物制制填料、波紋狀平板狀軟性生物制劑填料，懸掛式生物制劑填料、軟性固體生物制劑填料、半自動(dòng)軟性固體生物制劑填料、組合式軟性生物制劑填料等[10]。

二、魚(yú)家的多方面發(fā)展空間

（一）人文效應(yīng)

經(jīng)濟(jì)技術(shù)不斷發(fā)展，人們已經(jīng)不滿(mǎn)足于衣食住行等物質(zhì)基礎(chǔ)，精神享受成了這個(gè)時(shí)代不斷更新與改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力。智能魚(yú)缸系統(tǒng)[11-12]在這個(gè)時(shí)代能被更多的人接受和了解，社會(huì)發(fā)展過(guò)程中年輕人身為這個(gè)時(shí)代的主力軍往往存在精神壓力過(guò)大，而各種疾病也越來(lái)越年輕化。生態(tài)系統(tǒng)中的小動(dòng)物、植物等都能夠分散注意力、緩解焦躁、調(diào)節(jié)情緒，現(xiàn)在仍存在養(yǎng)殖過(guò)程中觀賞魚(yú)死亡的情況，而智能生態(tài)魚(yú)缸致力于解決這一問(wèn)題，自動(dòng)化、遠(yuǎn)程操作等功能及時(shí)反饋魚(yú)缸內(nèi)情況，使用戶(hù)提前做出相應(yīng)的操作，完善用戶(hù)體驗(yàn)，使養(yǎng)魚(yú)這一消遣活動(dòng)能更加符合現(xiàn)代年輕人的生活方式。

（二）經(jīng)濟(jì)效應(yīng)

現(xiàn)階段，智能魚(yú)缸的銷(xiāo)售途徑主要有實(shí)體店銷(xiāo)售、網(wǎng)上各類(lèi)App購(gòu)物，在走訪和網(wǎng)上資料搜尋過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)智能魚(yú)缸的需求量與銷(xiāo)售量都處于逐年遞增趨勢(shì)[13]。人們的生活需求使這種智能魚(yú)缸不斷被更新，來(lái)吸引更多的關(guān)注。

而公眾號(hào)推廣也開(kāi)始盛行，通過(guò)建立公眾號(hào)來(lái)推廣智能生態(tài)魚(yú)缸的功能及養(yǎng)魚(yú)小知識(shí)等等，增加公眾號(hào)的熱度，隨之智能生態(tài)魚(yú)缸被更多人所了解，進(jìn)而提高銷(xiāo)售額。

（三）實(shí)用效應(yīng)

在智能魚(yú)缸的基礎(chǔ)上添加魚(yú)菜共生系統(tǒng)[14]，構(gòu)建類(lèi)似于大自然的穩(wěn)定生態(tài)環(huán)境，使之更多地動(dòng)靜結(jié)合，更具有吸引力和實(shí)用性。這類(lèi)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了生態(tài)循環(huán)和水資源節(jié)約利用，與傳統(tǒng)魚(yú)缸相比，優(yōu)點(diǎn)更多，吸引力更大，有利于銷(xiāo)售。

三、人工智能在生態(tài)魚(yú)缸中的應(yīng)用

（一）智能生態(tài)魚(yú)缸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

21世紀(jì)以來(lái)物聯(lián)網(wǎng)、智能家居越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，基于創(chuàng)建一個(gè)智能魚(yú)缸，達(dá)到智能生態(tài)養(yǎng)魚(yú)的目的，魚(yú)缸遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生[15]。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的控制核心是一個(gè)嵌入式芯片STM32F407、并且同時(shí)利用物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式技術(shù)、應(yīng)用與之相關(guān)的傳感器、以達(dá)到用戶(hù)通過(guò)手機(jī)或電腦端就可以對(duì)魚(yú)缸的內(nèi)的情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制[16]。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)分為參數(shù)采集系統(tǒng)、藍(lán)牙系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。參數(shù)采集系統(tǒng)是通過(guò)安放在魚(yú)缸內(nèi)的溫度測(cè)試儀、濁度計(jì)、光照感受器、紅外線來(lái)對(duì)魚(yú)缸內(nèi)水溫、濁度、光照強(qiáng)度和飼料量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)每半小時(shí)采集一次數(shù)據(jù)，若出現(xiàn)緊急情況可以通過(guò)藍(lán)牙系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，用戶(hù)也可以通過(guò)藍(lán)牙系統(tǒng)在手機(jī)或電腦端看到魚(yú)缸內(nèi)的變化?？刂葡到y(tǒng)在接收用戶(hù)指令后做出相應(yīng)的操作。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)使用戶(hù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離對(duì)魚(yú)缸檢測(cè)和控制。

（二）智能生態(tài)魚(yú)缸自動(dòng)化系統(tǒng)

在繁忙的工作生活環(huán)境下，上班族出差、學(xué)生黨寒暑假回家、出去旅游等各種需要長(zhǎng)時(shí)間不能照顧魚(yú)兒的情況，容易導(dǎo)致外界環(huán)境的改變魚(yú)類(lèi)無(wú)法自我調(diào)節(jié)導(dǎo)致魚(yú)兒死亡。智能生態(tài)魚(yú)缸的自動(dòng)化功能，可以進(jìn)行自動(dòng)投食，自調(diào)溫度，解決長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人管理的情況。而這種方便又智能的魚(yú)缸也受到越來(lái)越多顧客的喜愛(ài)[17]。在更深層面，顧客在購(gòu)買(mǎi)魚(yú)缸的時(shí)候，想要擁有的功能既愉悅身心，又能在自己繁忙時(shí)也不需要分出太多精力而影響工作學(xué)習(xí)，魚(yú)缸在不斷地更新?lián)Q代，智能魚(yú)缸也越來(lái)越功能多樣化，這些都是為了滿(mǎn)足不同顧客的不同需求，時(shí)代在進(jìn)步，智能魚(yú)缸也在發(fā)展[18]。

四、小型生態(tài)缸的展望

在經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展的契機(jī)之下，觀賞魚(yú)早已經(jīng)成為生活中休閑與精神家園構(gòu)建的重要組成部分，隨著經(jīng)濟(jì)架構(gòu)的助推，越來(lái)越多的學(xué)者將研究視線投入到觀賞魚(yú)養(yǎng)殖這一逐漸新興的產(chǎn)業(yè)。

人們對(duì)精神家園的需求正在渴求物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)新的福音，隨著出現(xiàn)了市場(chǎng)的發(fā)展與需求，水族行業(yè)正在根據(jù)各自領(lǐng)域的特色與技術(shù)創(chuàng)造出迎合市場(chǎng)的魚(yú)缸，比如免換水生態(tài)缸、芯片遠(yuǎn)程控制型魚(yú)缸、魚(yú)菜共生型循環(huán)魚(yú)缸。這些創(chuàng)新型產(chǎn)品的出現(xiàn)，需要接受市場(chǎng)的考驗(yàn)與消費(fèi)者的售后回饋，這無(wú)疑是需要時(shí)間進(jìn)行檢驗(yàn)的，只有適應(yīng)市場(chǎng)與消費(fèi)者的需求，才會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。

生態(tài)魚(yú)缸的科技點(diǎn)綴不僅使我們通過(guò)微觀世界觀察自然，而且也在提高我們審美的趣味，相信在不久的將來(lái)，我們會(huì)享受到互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣與普及帶來(lái)的福音，那時(shí)我們就能通過(guò)手機(jī)APP，實(shí)現(xiàn)魚(yú)缸的日常維護(hù)，通過(guò)AR技術(shù)身臨其境感受到魚(yú)缸內(nèi)的潛移默化。