一种基于“藻鱼共生”的智能化生态体系的制作方法

本实用新型涉及鱼类养殖与藻类养殖，尤其涉及一种基于“藻鱼共生”的智能化生态体系。

背景技术：

鱼类是餐桌上常见的佳肴，其富含蛋白质、钙、磷、铁、维生素b1、卵磷脂等，具有很高的营养价值，对人类的智力发展具有很好的促进作用，且鱼肉滋味鲜美，容易被人体消化吸收。因此，越来越多的养殖户选择鱼类养殖。

传统的鱼类养殖方式为鱼塘养殖。在生存过程中，鱼类不断进行新陈代谢，不断产生排泄物、分泌物、呕吐物、体表粘液等，与此同时，投入鱼塘的饲料与饵料也不断发生氧化和腐烂，这些物质容易滋生细菌和寄生虫，水体的富营养化更会诱发蓝藻，影响鱼塘内的水质。同时，许多鱼塘由于开挖时间较早、基础设施条件差且缺乏科学的布局，加上养殖户对经济效益的过度追求，盲目增大鱼类密度，忽视科学的养育方法，且对鱼塘进行换水的难度大，次数低，导致鱼塘内养殖废物不断积累，水质不断恶化，威胁鱼类的健康。所以，如何控制鱼类生存环境的水质是保证其健康生长的关键。

小球藻是地球上最早的单细胞绿藻，含有丰富的营养物质，如蛋白质、氨基酸、多糖、核酸、维生素、脂肪酸等，且特别含有一种小球藻生长因子，使其在生物能源、饲料与饵料等方面功效显著。其中，若用做鱼类的饵料，可显著提高鱼类的免疫力，在降低鱼类患病概率的同时还可减少抗生素的使用，且小球藻自身也具有多重价值，获得的小球藻产品经济效益也十分显著。

同时，小球藻具有很高的光合效率，当小球藻被加入鱼类生活的环境中后，在光照的条件下，小球藻可利用鱼类经呼吸作用释放出的二氧化碳及经新陈代谢后养殖废水中产生的氮磷等物质进行高效的光合作用，在去除水质中的氮磷污染物的同时抑制了蓝藻的发生，还可增加水中的溶氧量，显著改善鱼类生存环境中的水质情况。

因此，本实用新型选择利用小球藻来设计一种基于“藻鱼共生”的智能化生态体系。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对以上所述问题，利用小球藻提供一种能有效净化鱼类生活水质，并在给鱼类提供饵料的同时实现小球藻自身的快速生长的一种基于“藻鱼共生”的智能化生态体系。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

本实用新型提出了一种基于“藻鱼共生”的智能化生态体系，包括养殖区、过滤区、监测系统及自动控制系统；所述养殖区包括养殖鱼类的养殖区1和养殖小球藻的养殖区2，养殖区1内产生的废水经废液孔进入初滤区，初滤后的废水进入废水池，在循环水泵的作用下，废水池内的废水经混合池被泵入到养殖区2进行深度净化；监测系统可实时监测养殖区1内的水质情况和养殖区2内的小球藻生长情况，同时自动控制系统将根据监测系统的监测结果控制养殖区2内辅助光源与热源的开启和关闭，最终实现一种基于“藻鱼共生”的智能化生态体系。

优选的，所述监测系统采用无线传感器网络技术，设置于养殖区1内的温度传感器1、浊度传感器、含氧量传感器与设置于养殖区2内的温度传感器2、ph传感器和光强传感器可感知所属网络内的环境信息；同时，养殖区1内设有水下摄像头，水下摄像头连接监测系统，可将拍摄到的鱼类生长情况通过汇聚节点上报给用户节点。

优选的，所述过滤区与养殖区1之间通过废液孔连接，且过滤区依次设置有四层结构，第一层砂石混合物、第二层陶瓷环、第三层活性炭及第四层废液池，养殖废水从养殖区1经砂石混合物、陶瓷环和活性炭、废液池后再经管道1最后进入混合池。

优选的，所述养殖区2的内部设有小球藻光生物反应管道，循环箱连接管道2和循环管道，循环箱内设有混合池和循环水泵，在循环水泵的作用下小球藻光生物反应管道与管道2、混合池和循环管道共同形成小球藻循环系统。

优选的，所述养殖区2的管道3连接空压机，室内的空气经空压机压缩至养殖区2用于小球藻的生长。

优选的，所述自动控制系统包括藻液添加单元、温控单元、光控单元及空压机；藻液添加单元利用电磁流量计检测小球藻光生物反应管道内流量，再利用流量定量控制plc读取流量计的输出信号，到达设置值之后，自动关闭管道4出液口处的截止阀1；温控单元利用温度传感器1、温度传感器2输送至用户节点的数据，光控单元利用光强传感器输送至用户节点的数据，分别控制热源1、热源2及辅助光源的开启和关闭。

优选的，还包括光源和热源，所述辅助光源设于养殖区2的后方，所述热源设于养殖区1的底部，热源2设于养殖区2的底部。

优选的，还包括进液管道与出液管道，所述进液管道设于养殖区2的上方，所述出液管道设于养殖区2的后方，且进液管道连接截止阀2，出液管道连接截止阀3。

本实用新型同现有技术相比具有明显的优点和有益效果：

1、本实用新型利用小球藻实现对鱼类养殖废水中氮磷的高效去除，同时有效抑制了废水中蓝藻的发生，且增加了水质的含氧量，给鱼类提供了健康生长的环境，节省了大规模换水造成的人力的消耗。

2、通过构造一个循环系统，使小球藻在其中循环流动，可充分吸收养殖废水中的氮磷等物质，在光照条件下实现自身的快速生长。

3、循环式的管道设计可防止小球藻贴壁生长，可提高其生长速率。

4、水下摄像头可直观反映鱼类的生活状态，便于用户对其繁殖规模、数量进行预测，并提前采取应对措施，有效防止过度捕捞或过度繁殖。

5、通过循环的管道设计与对藻液流速的控制，最终将形成一个不需外界干扰的闭路循环系统。

6、产出的小球藻可作为鱼类的饵料，用于提高鱼类的免疫力，减少饵料与抗生素的使用，具有显著的环保与经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的整体立体结构示意图。

图2为本实用新型的养殖区2的内部结构示意图。

图3为监测系统原理框图。

图4为控制系统原理框图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-养殖区1、2-过滤区、21-砂石混合物、22-陶瓷环、23-活性炭、24-废液池、25-废液孔、3-养殖区2、31-管道1、32-管道2、33-管道3、34-循环管道、35-管道4、351-截止阀1、41-温度传感器1、42-浊度传感器、43-含氧量传感器、44-光照传感器2、45-ph传感器、46-温度传感器2、47-水下摄像头、5-藻液添加单元、6-循环箱、61-混合池、62-循环水泵、7-空压机、8-热源1、9-热源2、10-辅助光源、11-进液管道、111-截止阀2、12-出液管道、121-截止阀3。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种基于“藻鱼共生”的智能化生态体系具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参见图1-4，本实用新型提出了一种基于“藻鱼共生”的智能化生态体系，包括养殖区、过滤区、监测系统及自动控制系统；所述养殖区包括养殖鱼类的养殖区1和养殖小球藻的养殖区2，养殖区1内产生的废水经废液孔进入初滤区，初滤后的废水进入废水池，在循环水泵的作用下，废水池内的废水经混合池被泵入到养殖区2进行深度净化；监测系统可实时监测养殖区1内的水质情况和养殖区2内的小球藻生长情况，同时自动控制系统将根据监测系统的监测结果控制养殖区2内辅助光源与热源的开启和关闭，最终实现一种基于“藻鱼共生”的智能化生态体系。

所述监测系统采用无线传感器网络技术，设置于养殖区1内的温度传感器1、浊度传感器、含氧量传感器与设置于养殖区2内的温度传感器2、ph传感器和光强传感器可感知所属网络内的环境信息；同时，养殖区1内设有水下摄像头，水下摄像头连接监测系统，可将拍摄到的鱼类生长情况通过汇聚节点上报给用户节点。

所述过滤区与养殖区1之间通过废液孔连接，且过滤区依次设置有四层结构，第一层砂石混合物、第二层陶瓷环、第三层活性炭及第四层废液池，养殖废水从养殖区1经砂石混合物、陶瓷环和活性炭、废液池后再经管道1最后进入混合池。

所述养殖区2的内部设有小球藻光生物反应管道，循环箱连接管道2和循环管道，循环箱内设有混合池和循环水泵，在循环水泵的作用下小球藻光生物反应管道与管道2、混合池和循环管道共同形成小球藻循环系统。

所述养殖区2的管道3连接空压机，室内的空气经空压机压缩至养殖区2用于小球藻的生长。

所述自动控制系统包括藻液添加单元、温控单元、光控单元及空压机；藻液添加单元利用电磁流量计检测小球藻光生物反应管道内流量，再利用流量定量控

制plc读取流量计的输出信号，到达设置值之后，自动关闭管道4出液口处的截止阀1；温控单元利用温度传感器1、温度传感器2输送至用户节点的数据，光控单元利用光强传感器输送至用户节点的数据，分别控制热源1、热源2及辅助光源的开启和关闭。

还包括光源和热源，所述辅助光源设于养殖区2的后方，所述热源1设于养殖区1的底部，热源2设于养殖区2的底部。

还包括进液管道与出液管道，所述进液管道设于养殖区2的上方，所述出液管道设于养殖区2的后方，且进液管道连接截止阀2，出液管道连接截止阀3。

本实用新型的工作方式为：

养殖区1内产生的养殖废水首先进入过滤区，经过滤区过滤后的养殖废水进入养殖区2，然后利用养殖废水中的氮磷等物质用于小球藻的生产，获得的小球藻经自动控制系统定量加入养殖区1后，可净化养殖区1内的水质，并用做鱼类的饵料，同时，小球藻自身也实现了快速生长。在此过程中，监测系统和自动控制系统可监测并控制鱼类和小球藻的生长环境，使其健康、高效生长。

更为具体的工作方式包括：

以尺寸为1m*0.6m*1m的养殖区1为例，设置养殖区2的尺寸为其三分之一，具体为1m*0.2m*1m。养殖区1内产生的养殖废水进入过滤区，在砂石混合物与陶瓷环的作用下，鱼类所产生的粪便、食物残渣等固体废物可被过滤出来，在活性炭的作用下，水体中的悬浮物可被吸附，最终，过滤区的过滤率可达90％以上。经过滤后的养殖废水进入废液池，经废液池进行调节作用后，养殖废水将在循环水泵的作用下进入养殖区2，通过循环水泵的控制，小球藻可在其中循环流动。养殖废水从进入养殖区2至循环流出共需48h，流速约为1.25m/h。

其中，养殖区1内设有温度传感器1、ph传感器1、浊度传感器、含氧量传感器，养殖区2内设有温度传感器2、ph传感器2和光强传感器，利用监测系统的无线传感器网络技术，传感器节点的监测数据以及水下摄像头的拍摄画面可通过自组织路由协议建立不同传感器节点之间的无线链路，再通过与之连接的汇聚节点将数据经由卫星、互联网或移动通信网等传输网络送达用户节点，进一步地，监测数据与画面将显示在用户设定的计算机屏幕上，供用户分析，同时，拍摄的鱼类生活画面可直观反映其体质状态，便于用户对其繁殖规模、数量进行预测，并提前采取应对措施，有效防止过度捕捞或过度繁殖。

其中，空压机将空气压缩后输送至养殖区2，在光照与二氧化碳的条件下，小球藻可充分利用养殖废水中的氮磷等物质进行高效的光合作用，在净化水质的同时使自身快速生长。此外，小球藻还可净化被压缩的空气，增加其含氧量。以浓度为300万/ml的小球藻液为例，在4000lx的光照下，2h后，溶氧量可增加3.36mg/l。

其中，循环箱内的混合池可使小球藻与过滤后的养殖废水混合，在循环水泵的作用下，混合液进入养殖区2外的循环管道继续进行循环过程。而藻液添加单元可利用plc控制小球藻与经其净化后的养殖废水一同以定量0.0042m3/h加入养殖区1，既净化了鱼类的生存水质，又为鱼类提供了饵料。同时，小球藻在养殖区1内进行光合作用释放氧气，增加养殖区1内水质的含氧量。此外，控制废液孔的大小为1.76cm，使得养殖废水进入过滤区的速度也为0.0042m3/h,整个装置将处于稳定循环状态。

产出的小球藻通过出液管道定时输出，可制成小球藻产品用于商业出售，增加养殖场的收益。

其中，自动控制系统可利用空压机压缩空气中的二氧化碳对养殖区的ph进行调控，使养殖区1内的ph处于7.5-8之间，养殖区2内的ph始终处于6-8之间；若作为大中型养殖场的规模化养殖用途，可在温控单元的作用下控制热源的开启和关闭，使养殖区2的藻液温度为25-27℃，根据养殖鱼类的不同控制养殖区1内水温的不同；若为非大中养殖场而是如家庭观赏鱼的小规模养殖用途，可在养殖区2内增设一个加热棒，控制水温始终处于25-27℃。

其中，光强传感器可实时监测养殖区2的光照强度，当光照强度不足3000lx时，光控单元将开启辅助光源，使小球藻始终处于适宜生长的光照强度下，保证较高的生长效率。

理想的鱼类生存水质要求为每1l水中，氨和亚硝酸盐的含量指标为0和0.3mg，短期内可忍受指标为0.25和0.8mg,当其分别达到1.5和1.6mg时就已进入危险状态。经检测，使用小球藻处理后的养殖废水中氨和亚硝酸盐含量分别为0.16mg/l和0.63mg/l,满足养殖区1内水质要求。

其中，无论是养殖场对食用性鱼类的大规模养殖还是家庭对景观鱼的小规模养殖，小球藻作为其饵料都具有很高的实用价值。如1cm的大口胭脂鱼幼鱼主要以小球藻为食，小球藻占其摄食食物总量的77.1％；真鲷早期仔鱼活动能力非常低，摄食作为浮游植物的小球藻大大增加了其存活率。除此之外，小球藻作为饵料也可投喂虾类，南美白对虾幼虾在食用小球藻后，其攻毒死亡率明显降低，存活率显著上升，因此，本实用新型可普及应用于水产养殖的广泛案例。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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