一種基于環境模擬的高產自動化養殖箱

文冬林 張書霖 胡浚磊 張瑀洲 申雨慧

摘 要： 研究設計了一種基于環境模擬自動化養殖箱。該養殖箱由承重底座、承重柱、主箱體、溫度調節系統、濕度調節系統、液位調節系統和光照調節系統所組成。養殖箱工作時，能根據用戶所選擇的養殖水產物自動調節箱體內的各項指標，達到水產最適生長環境。該設備解決了以往區位養殖品種單一、生產環節維護成本高、基建設備占地面積大等問題，實現了根據水產最適生長環境，提高水源的充分利用，并利用閑置房屋實現土地資源有效利用，滿足水產養殖農戶以及各類大型超市、農貿市場的需要。

關鍵詞： 環境模擬;自動化;養殖箱;水產

根據國家《“十三五”農業科技發展規劃》中明確提出“堅持綠色發展理念，圍繞解決農產品生產效率、質量安全以及環境可持續發展”為現代農業發展中心，深化科技體制改革，提升農業科技自主創新能力，要求經濟作物機械化生產。智能農業機械裝備將成為二十一世紀國家農業科技發展的核心，農業技術集成化、勞動過程機械化正在被各個行業所重視。水產作為主要經濟作物之一，經濟價值高，且目前水產養殖機械化仍有較大的研究和設計價值。通過對水產養殖相關技術的合理利用和創新，可以在戰略必爭的農業基礎科學和前沿技術領域實現率先跨越，為人類帶來更多的環境效益，經濟效益，社會效益等。

一、水產養殖產業現狀簡述

中投顧問發布的《2016-2020年中國水產養殖業投資分析及前景預測報告》指出，中國的水產養殖產量已經達到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%。中國的水產養殖是低營養級別的，我們用很少的漁業資源，養殖了大量的水產品。

但現目前水產養殖業的基礎設施簡陋、陳舊、經濟基礎脆弱，機械化程度低，缺乏現代化、高層次養殖生產所必須的物質條件和綜合經營規模，水體污染日趨嚴重，養殖種質退化，病害泛濫，水產養殖產品質量安全研究薄弱。這些問題都成為了限制水產養殖行業與時代接軌的關鍵因素，解決這些問題必將造福社會。[1]

二、基于現狀研發的一種基于環境模擬的高產自動化養殖箱

為了解決水產養殖業的設備簡陋、陳舊、機械化程度低等問題，達到高效生產、農業技術集成化、勞動過程機械化的目標，研究設計了一種基于環境模擬的高產自動化養殖箱。該養殖箱由承重底座、承重柱、主箱體、溫度調節系統、濕度調節系統、液位調節系統和光照調節系統所組成。養殖箱工作時，能根據用戶所選擇的養殖水產物自動調節箱體內的各項指標，達到水產最適生長環境，實現自身水循環與凈化，海產疾病防控，降低了養殖風險。[2][3]

（一）整體結構與設備特色

一種基于環境模擬的高產自動化養殖箱，其特征在于：所述的系統由包括承重底座，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連接，進水管與X型方管連接。保護網放置在主箱體內與出水管連接，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。可整體安裝在閑置房屋內，操作簡便，易于安裝。所述的養殖箱，其特征在于：中央圓柱集成管為空心管，內可布線、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，內可布線、布水;主箱體為構成的長方形外殼，內可布線，主箱體內壁為水平波浪型。該設備可實現自身水循環與凈化，海產疾病防控，降低了養殖風險。每層箱體培育環境相對獨立，解決了以往區位養殖品種單一、生產環節維護成本高、基建設備占地面積大等缺陷。真正實現跨地域、跨季節綠色高產養殖，節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）設備安裝

安裝環節中，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。相關傳感器的導線集成于X型方管內，傳感器和噴霧器組裝在中央圓柱集成管上（電氣設備已做防水保護處理），每層箱體模塊化設計，既是獨立系統又可實現數據反饋。安裝完畢后，在通電狀態下，打開總開關，中央圓柱集成管附近的傳感器接收各項指標，且根據箱層養殖品種自動調整相關環境條件，實現環境模擬。箱體正常運行，則投放海產幼苗和飼料，養殖至幼苗成熟出箱。在突發情況下（如斷電、漏水等），箱體智能電路已設置應急保護措施，保證相關操作人員安全。

三、產品相關數據

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、結語

智能農業機械裝備的發展將是人類社會生存發展的重要領域，是戰略必爭的農業基礎科學和前沿技術領域，對全球農業科學發展具有重大原創性貢獻，為中國成為世界農業強國提供強大支撐。根據《“十三五”農業科技發展規劃》指出，到2020年，農業科技創新整體實力進入世界先進行列，中國特色的農業科技創新體系得到優化，有力支撐我國農業供給側結構性改革。只有不斷提升農業科技自主創新能力、協同創新水平和轉化應用速度，才能為現代農業發展提供強有力的科技支撐。

參考文獻：

[1]紀春艷.淺析我國水產養殖業的發展現狀[J].漁業致富指南，2016（22）：14-16.

[2]高偉，高磊，周勇，王利鶴，牛文學，趙永來，劉文枝.基于ZigBee的水產養殖水質控制管理系統設計[J].中國農業科技導報，2018，20（07）：74-82.

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

[4]趙軍，陳棟，孔明，郭天太.無線通訊水產養殖監測系統的研制[J].中國計量學院學報，2016，27（02）：125-130.