錢(qián)志剛 陳慧

摘要：經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保需要兩大因素，導(dǎo)致集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖模式已從粗放型向智能型和綠色環(huán)保型轉(zhuǎn)變，著重探討了如何提高集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施的自動(dòng)化和智能化技術(shù)水平，降低使用成本，提高養(yǎng)殖水質(zhì)，以達(dá)到集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖的高效、高產(chǎn)、高質(zhì)、環(huán)保。

關(guān)鍵詞：水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施;智能;成本;水循環(huán)使用

中圖分類(lèi)號(hào)：S951 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來(lái)，應(yīng)環(huán)保和可持續(xù)性發(fā)展需要，隨著長(zhǎng)江流域重點(diǎn)水域禁捕退捕工作逐步推進(jìn)，水庫(kù)禁養(yǎng)禁捕，內(nèi)陸省份水產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)養(yǎng)殖水源在逐漸減少，導(dǎo)致僅存的池塘水產(chǎn)養(yǎng)殖，面臨著水產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)等壓力愈發(fā)明顯。為了彌補(bǔ)存留池塘水面的不足、減少水產(chǎn)品高密度養(yǎng)殖時(shí)久存的池塘污泥對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)的不良影響，政府部門(mén)大力提倡集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖模式。當(dāng)前國(guó)內(nèi)相關(guān)的集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖模式已經(jīng)得到了一定程度的推廣和發(fā)展，效益顯著。但還存在一些欠缺的地方，根據(jù)江西省農(nóng)機(jī)裝備應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系—贛北綜合試驗(yàn)推廣站團(tuán)隊(duì)成員近期對(duì)省內(nèi)集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖大戶的走訪調(diào)研，收集整理了養(yǎng)殖戶反映的一些在集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖模式上存在的問(wèn)題，提出了改進(jìn)的技術(shù)方案。

1 ?問(wèn)題

1.1 ?投料人力成本高

養(yǎng)殖槽的飼料投放需要人工投料喂食。特別一些養(yǎng)殖大戶，養(yǎng)殖槽幾十只到幾百只不等，每天需要多名投料工人，例如，南昌市百上園70只養(yǎng)殖槽，滿負(fù)荷時(shí)每天僅投料就需要5人，江西撫州的一李姓養(yǎng)殖戶，飼養(yǎng)甲魚(yú)，有400間水槽，每天僅喂食就需要6人打理。

1.2 ?養(yǎng)殖槽的壽命及使用成本

如今的養(yǎng)殖槽的材料為塑料或普通鋼板。

（1）適合建造養(yǎng)殖槽的塑料多為玻璃鋼及聚乙烯，均存在易老化，且水深超過(guò)1.7米時(shí)，塑料的抗壓強(qiáng)度不夠，易發(fā)生破裂。

（2）建造養(yǎng)殖槽的普通鋼板，表面需要刷漆，正常使用1～2年部分漆層會(huì)脫落，脫落處較嚴(yán)重的會(huì)造成銹斑甚至穿孔，需要補(bǔ)焊和重新刷漆，后續(xù)使用成本高。

1.3 ?養(yǎng)殖槽水溫難以控制

由于養(yǎng)殖槽外壁單薄沒(méi)有保溫設(shè)計(jì)，季節(jié)溫差、晝夜溫差、晴雨溫差、補(bǔ)水水體溫差等都會(huì)造成養(yǎng)殖槽內(nèi)水溫起伏，不利于一些對(duì)水溫溫度要求嚴(yán)格及穩(wěn)定的魚(yú)類(lèi)，所以一些有條件的水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)不僅設(shè)有密封大棚，棚內(nèi)還為此專(zhuān)門(mén)裝備空調(diào)控溫。但是，如果養(yǎng)殖槽本體能夠做到基本保溫，水溫控制將會(huì)更容易。當(dāng)養(yǎng)殖高附加值的水產(chǎn)品時(shí)，可以大大減少保溫的使用成本。

1.4 ?尾水的收集和排放難以掌控

（1）在養(yǎng)殖槽的結(jié)構(gòu)形態(tài)方面，據(jù)了解，養(yǎng)殖槽的底部都是平底，平底結(jié)構(gòu)不利于養(yǎng)殖槽水體中的沉淀物一次性集中排出。

（2）養(yǎng)殖槽底部的排水閥門(mén)都是人工開(kāi)啟及關(guān)閉，養(yǎng)殖槽底部亦無(wú)氨氮檢測(cè)儀器，該閥門(mén)何時(shí)開(kāi)何時(shí)關(guān)要靠人的感覺(jué)決定，導(dǎo)致難以掌控沉淀尾水的及時(shí)處理。

以上兩點(diǎn)直接后果是，養(yǎng)殖槽的水質(zhì)難以保證，水質(zhì)易酸臭化，水質(zhì)變差，當(dāng)水產(chǎn)品的養(yǎng)殖密度較高時(shí)容易發(fā)生不測(cè)。

2 ?調(diào)研

帶著養(yǎng)殖戶反映的問(wèn)題，我們團(tuán)隊(duì)深入調(diào)研發(fā)現(xiàn)：

2.1 ?當(dāng)前投料機(jī)的種類(lèi)

（1）離心式及風(fēng)送式投料機(jī)，投料面積較大，在幾百平方米以上，不適合養(yǎng)殖槽10～30平方米的小面積的投料，此外，雖然其投料的時(shí)間可以事先準(zhǔn)確設(shè)定，但受投料機(jī)的絞龍輸料結(jié)構(gòu)所限，不同批次的投料量如果每次放入料倉(cāng)的飼料重量不同，即使電控箱的設(shè)定時(shí)間相同（即每次絞龍旋轉(zhuǎn)輸料的時(shí)間相同）的情況下，其投出飼料量有時(shí)也會(huì)相差較大。

（2）下落式投料機(jī)，是根據(jù)旋轉(zhuǎn)的滾筒上的小孔在旋轉(zhuǎn)到垂直的下部位置時(shí)，依托飼料的重力出料，僅適合景觀魚(yú)類(lèi)的極小投料需求，且每次投料量極不準(zhǔn)確。

由此可見(jiàn)，在集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖模式中，想從市場(chǎng)上配到合適的投料機(jī)是不可能的。

2.2 ?排水閥門(mén)

市場(chǎng)上有電動(dòng)閥體賣(mài)，再配以電氣控制，是可以用于集成設(shè)施的水產(chǎn)品養(yǎng)殖智能模式中，但市場(chǎng)中的電動(dòng)球閥，體積大，功率大（0.75～1.5 KW不等），售價(jià)高（動(dòng)則單價(jià)1400元以上），對(duì)于幾十只多則幾百只養(yǎng)殖槽如果配齊，初期建造成本及后期使用的電力成本都太高，不劃算。

2.3 ?大型水槽水箱

對(duì)國(guó)內(nèi)一些建造大型水槽水箱的廠家進(jìn)行詢價(jià)咨詢，大型SUS304不銹鋼水箱的建造成本在容積相同情況下，其價(jià)格大概為材料是塑料或普通鋼板的2.5～3.5倍，在集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖的初期固定投資中，養(yǎng)殖槽的費(fèi)用本來(lái)就最高，對(duì)于養(yǎng)殖戶的初期投入成本形成更大壓力。

由上可見(jiàn)，養(yǎng)殖戶反映的問(wèn)題是初期投入成本過(guò)大和市場(chǎng)上還沒(méi)有合適可用產(chǎn)品造成的。

3 ?技術(shù)方案探討

為克服上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高效、高產(chǎn)、環(huán)保型的水產(chǎn)養(yǎng)殖，我們團(tuán)隊(duì)優(yōu)化集成了一種集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能技術(shù)模式。

3.1 ?該模式的結(jié)構(gòu)示意圖（見(jiàn)圖1）

3.2 ?主要設(shè)備及系統(tǒng)介紹

3.2.1 ?養(yǎng)殖槽

為提高產(chǎn)品壽命，降低使用成本，增加蓄水深度，我們?cè)O(shè)計(jì)養(yǎng)殖槽的方案：內(nèi)襯材料為SUS304，外圍材料為白鐵皮，中間放置隔熱材料及普通角鋼或槽鋼加固，以達(dá)到耐用、保溫目的，此外，養(yǎng)殖槽底設(shè)計(jì)成錐體形，養(yǎng)殖槽下部設(shè)有氨氮自動(dòng)檢測(cè)裝置，槽下部的出水口設(shè)有經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)控制閥門(mén)，該經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)控制閥門(mén)由電動(dòng)推桿和普通閥門(mén)組成。此為需要開(kāi)發(fā)的技術(shù)產(chǎn)品。

3.2.2 ?四級(jí)尾水處理池

根據(jù)我們對(duì)江西省內(nèi)調(diào)研情況，該裝置比較成熟，省內(nèi)好多家養(yǎng)殖專(zhuān)業(yè)戶在使用由部、省、市組織建造的四級(jí)尾水處理池，如圖1，從高到低依次分布：a.過(guò)濾池2，b.氣浮池3，c.生化池4，d.培水池5。池的容積大小及形狀是根據(jù)所飼養(yǎng)水產(chǎn)品的種類(lèi)、規(guī)模、及當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件而決定的。目前運(yùn)行情況大多良好，市場(chǎng)技術(shù)成熟。

3.2.3 ?養(yǎng)殖水循環(huán)系統(tǒng)

（1）槽底沉淀的污水污物自動(dòng)控制排放系統(tǒng)如圖2所示，根據(jù)檢測(cè)裝置中的氨氮含量，由智能控制器發(fā)出指令控制養(yǎng)殖槽下方的經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)控制閥門(mén)，使經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)控制閥門(mén)的電動(dòng)推桿動(dòng)作，由電動(dòng)推桿開(kāi)啟相應(yīng)的養(yǎng)殖槽底部的閥門(mén)，讓槽底沉淀的污水污物流入尾水收集槽1，進(jìn)入尾水處理環(huán)節(jié)，尾水排放完畢，閥門(mén)及時(shí)關(guān)閉。其中氨氮自動(dòng)檢測(cè)及智能控制器為市場(chǎng)上的成熟產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)控制閥門(mén)為需要開(kāi)發(fā)的技術(shù)產(chǎn)品。

（2）養(yǎng)殖水循環(huán)系統(tǒng)如圖2所示，槽間流水管清潔后的尾水及外來(lái)新鮮水匯集至培水池中，水泵6從培水池5通過(guò)水管7抽水至儲(chǔ)水槽8，儲(chǔ)水槽8中的水流入鄰近的養(yǎng)殖槽，養(yǎng)殖槽間的適合位置設(shè)置相通的槽間流水管11，槽中表層水自然流動(dòng)，流至最后的養(yǎng)殖槽時(shí)，溢出部分通過(guò)外設(shè)管道16注入生化池4，最終匯入培水池5，循環(huán)往復(fù)。

3.2.4 ?自動(dòng)定量的小型投料器

目前市場(chǎng)上未見(jiàn)自動(dòng)定量的小型投料器目前市場(chǎng)上未見(jiàn)自動(dòng)定量的小型投料器，初步設(shè)計(jì)是：由一件電動(dòng)推桿控制每個(gè)分料倉(cāng)的進(jìn)料口和出料口，通過(guò)分料倉(cāng)的容積大小實(shí)現(xiàn)定量，由曝氣泵排出的空氣流驅(qū)動(dòng)安裝在分料倉(cāng)下部的葉片旋轉(zhuǎn)，達(dá)到均勻連續(xù)投料;通過(guò)智能裝置的程序設(shè)計(jì)控制電動(dòng)推桿的動(dòng)作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)定時(shí)，單個(gè)成本估計(jì)在500元之內(nèi)。養(yǎng)殖槽的數(shù)量超過(guò)10個(gè)時(shí)，為節(jié)省上料（即給每個(gè)養(yǎng)殖槽上方的分料倉(cāng)加入飼料）的人工成本，建議采用料線輸送飼料，將養(yǎng)殖用的飼料從總料倉(cāng)中自動(dòng)輸送至各個(gè)養(yǎng)殖槽上方的分料倉(cāng)中。此為需要開(kāi)發(fā)的技術(shù)產(chǎn)品，不包含料線輸送裝置。

3.2.5 ?智能檢測(cè)裝置

智能檢測(cè)裝置市面上有成熟裝置及范例，匯聚多個(gè)檢測(cè)儀器，主要檢測(cè)：溶氧量、水位高度、氨氮含量、水溫，檢測(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)匯集至智能控制器，當(dāng)前很多養(yǎng)殖戶在使用。市場(chǎng)產(chǎn)品成熟，。

3.2.6 ?增氧設(shè)備及管道系統(tǒng)

增氧設(shè)備多為羅茨式風(fēng)機(jī)，管道設(shè)備可以由金屬管或塑料管組成，產(chǎn)品眾多，構(gòu)造簡(jiǎn)單容易，市場(chǎng)產(chǎn)品成熟。

3.2.7 ?智能控制器

收集智能檢測(cè)裝置的各類(lèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際養(yǎng)殖工藝要求，內(nèi)置控制程序，控制尾水（槽底沉淀的污水污物）排放、增氧、水泵運(yùn)行、投料及報(bào)警。當(dāng)前市場(chǎng)上魚(yú)大大、塘管家等的智能控制器，通過(guò)改裝重新布點(diǎn)均可借鑒使用，市場(chǎng)產(chǎn)品成熟。

3.3 ?養(yǎng)殖流程介紹

首先，培水池5中有足夠多的養(yǎng)殖水，通過(guò)水泵6抽水通過(guò)水管7進(jìn)入儲(chǔ)水槽8，由于高度落差，養(yǎng)殖水從儲(chǔ)水槽8流入最近的養(yǎng)殖槽，通過(guò)槽間直到最遠(yuǎn)的養(yǎng)殖槽，溢出的養(yǎng)殖水通過(guò)水管16直接進(jìn)入生化池4，由生化池4處理后進(jìn)入培水池5。

魚(yú)苗投放：待養(yǎng)殖槽中的水位達(dá)標(biāo)后，根據(jù)養(yǎng)殖計(jì)劃在每個(gè)養(yǎng)殖槽投放足數(shù)的魚(yú)苗。

魚(yú)苗投放完成后，智能控制器開(kāi)始工作。

當(dāng)喂料時(shí)間到來(lái)時(shí)，智能控制器指揮養(yǎng)殖槽上方的自動(dòng)定量投料器開(kāi)始投料，自動(dòng)投料器的投料重量或容積需要人工事先一次性設(shè)定，養(yǎng)殖過(guò)程中可以根據(jù)需要更改;此時(shí)，曝氧泵（即羅茨式風(fēng)機(jī)）是工作狀態(tài)，風(fēng)力幫助投料器均勻連續(xù)拋撒飼料。

當(dāng)智能檢測(cè)裝置檢測(cè)到養(yǎng)殖槽中的溶氧量水平低于要求值時(shí)，則曝氧泵工作，空氣進(jìn)入養(yǎng)殖槽中為水產(chǎn)品増氧。

根據(jù)智能檢測(cè)裝置，養(yǎng)殖槽中的氨氮含量水平如果高于允許值，則養(yǎng)殖槽下方的閥門(mén)開(kāi)啟，槽底的污水污物進(jìn)入收集槽1，流入過(guò)濾池2、氣浮池3、生化池4、培水池5，去除有害成分，剩下的合格水通過(guò)水泵6抽水至儲(chǔ)水槽8進(jìn)入養(yǎng)殖槽循環(huán)使用;根據(jù)智能檢測(cè)裝置，養(yǎng)殖槽中的氨氮含量水平如果低于允許值，養(yǎng)殖槽下方的閥門(mén)則關(guān)閉。

根據(jù)智能檢測(cè)裝置，養(yǎng)殖槽中的養(yǎng)殖水水位如果低于要求值，則水泵6開(kāi)始工作，開(kāi)始補(bǔ)充水源;當(dāng)養(yǎng)殖槽中的養(yǎng)殖水水位達(dá)到要求值時(shí)，考慮養(yǎng)殖水質(zhì)要求富氧，在智能控制器的程序設(shè)計(jì)上，可以在不投料喂食時(shí)，水泵6持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使養(yǎng)殖槽中上層水自然循環(huán)流動(dòng)。設(shè)置時(shí)段用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況定。

當(dāng)智能檢測(cè)裝置如果檢測(cè)到指數(shù)超標(biāo)，例如：溶氧量、氨氮含量超標(biāo)，而手機(jī)中的反饋數(shù)據(jù)沒(méi)有改善甚至持續(xù)惡化時(shí)，智能控制器會(huì)發(fā)出報(bào)警，報(bào)警送達(dá)的形式由用戶自己設(shè)定，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況可通過(guò)監(jiān)控?cái)z像頭14觀察搜尋，方便決定是否需要人員去現(xiàn)場(chǎng)處理。

4 ?技術(shù)優(yōu)勢(shì)

4.1 ?技術(shù)功能

通過(guò)這種水產(chǎn)養(yǎng)殖模式，可以實(shí)現(xiàn)如下技術(shù)功能。①根據(jù)檢測(cè)值，對(duì)眾多養(yǎng)殖槽定時(shí)定量自動(dòng)投料; ②優(yōu)良養(yǎng)殖水在水槽間自然循環(huán)流動(dòng);③根據(jù)溶氧量檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)供氧曝氣設(shè)備裝置自動(dòng)控制;④養(yǎng)殖槽中的底層污水污物根據(jù)氨氮檢測(cè)數(shù)據(jù)適時(shí)自動(dòng)排放及關(guān)閉處理;⑤養(yǎng)殖槽底層污水污物通過(guò)四級(jí)處理池轉(zhuǎn)化為優(yōu)良養(yǎng)殖水，循環(huán)利用;⑥整個(gè)養(yǎng)殖模式中的各個(gè)環(huán)節(jié)，既能手動(dòng)操作又能通過(guò)手機(jī)APP智能控制。

4.2 ?技術(shù)功能的優(yōu)勢(shì)

該集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖智能模式，是在現(xiàn)有的由我們政府主導(dǎo)的集成設(shè)施水產(chǎn)模式基礎(chǔ)上

（1）通過(guò)對(duì)養(yǎng)殖槽的改造改良，達(dá)到水體自動(dòng)清潔，循環(huán)使用，無(wú)需人工。①養(yǎng)殖槽上部的優(yōu)質(zhì)養(yǎng)殖水在不同槽內(nèi)自然流動(dòng)，流過(guò)末端養(yǎng)殖槽時(shí)進(jìn)入培水池，再由培水池進(jìn)入儲(chǔ)水箱、再次進(jìn)入養(yǎng)殖槽，循環(huán)流動(dòng);②養(yǎng)殖槽下部沉淀的渾濁水沉淀一段時(shí)間后，氨氮含量較高并超標(biāo)時(shí)，智能檢測(cè)裝置根據(jù)氨氮檢測(cè)超標(biāo)的數(shù)據(jù)，輸出指令將水槽底部的自動(dòng)控制閥門(mén)自行打開(kāi)，當(dāng)開(kāi)啟一定時(shí)間后，氨氮含量下降時(shí)，智能檢測(cè)裝置根據(jù)氨氮檢測(cè)合格的數(shù)據(jù)，輸出指令將水槽底部的自動(dòng)控制閥門(mén)自行關(guān)閉;每個(gè)養(yǎng)殖槽下方均有一污水收集槽，養(yǎng)殖尾水進(jìn)入收集槽后，自行流進(jìn)尾水處理環(huán)節(jié)，最后進(jìn)入培水池達(dá)到循環(huán)使用;保障了養(yǎng)殖槽內(nèi)的水質(zhì)富氧及低氨氮，為高密度的水產(chǎn)品集中養(yǎng)殖創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)于缺水時(shí)段或缺水的地方，水的循環(huán)利用具有明顯的社會(huì)效益。

（2）加設(shè)自動(dòng)控制的定量投料機(jī)，解決了集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖模式中的需要人工投料的難題。通過(guò)自動(dòng)控制的定量投料機(jī)，由智能控制器集中控制，減去人工投料環(huán)節(jié)，由于創(chuàng)造了投料重量或容積的定量精準(zhǔn)，減少了飼料的浪費(fèi)或避免了投料的不足，此外，當(dāng)養(yǎng)殖槽越多時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益將越明顯，實(shí)現(xiàn)了集成設(shè)施水產(chǎn)品養(yǎng)殖的規(guī)模擴(kuò)大化，經(jīng)濟(jì)效益最大化。

5 ?結(jié)語(yǔ)

以上技術(shù)方案的改良部分只是停留在初步設(shè)計(jì)階段，離方案的實(shí)施及完善還有一段距離。集成設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖智能模式在我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖的實(shí)際使用中才剛起步，智能模式中的一些技術(shù)還在不斷完善中，其中的環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水、水質(zhì)、初期投入資本、使用成本、產(chǎn)出效益與產(chǎn)品品質(zhì)、尾水處理后的廢棄物處理方法，這些指標(biāo)相互影響互相制約，如何達(dá)到一個(gè)高性價(jià)比，讓養(yǎng)殖主滿意，讓舌尖安全美味，讓養(yǎng)殖環(huán)境優(yōu)美，是一個(gè)重大課題。