CN113331119B - 全动式立体水产品养殖系统 - Google Patents

Abstract

本发明所述的全动式立体水产品养殖系统，提出一种适用于多种水生生物养殖的浸没式立体设备与控制方法，通过数个呈队列排列的模块化与移动式小型养殖容器的设计与使用，在全部养殖容器按序移动过程中实施投喂、起捕、分选、清理等多个作业的管理，以期实现水生生物全养殖周期的动态化、精细化管理，相应地提高单位面积下养殖生物的产量与水体利用率，从而解决浸没式多层养殖模式的投喂、起捕、分选、清理的机械化及自动化技术问题。全动式立体水产品养殖系统包括有外框组件，数个按一个循环队列排列的多个小型养殖容器，外部横移组件，外部上下移动组件以及循环驱动组件。

Description

全动式立体水产品养殖系统

技术领域

本发明涉及一种在养殖空间内实现养殖容器全部按序移动的立体水产品养殖系统，

属于水产养殖技术领域。

背景技术

目前现有流水养殖、循环水养殖技术在水产养殖业中已得到了广泛推广使用，基于特定空间中的养殖容器与饲料投喂、水处理装备，可相应地改善养殖水体环境、提高水体养殖密度，最终获得更高的生长速度与产量。

如下述在先公开的专利申请，申请号CN201911293752.0，名称为浸没式多层水产养殖系统及水循环方法，该系统包括 养殖池体，养殖池体的内腔沿水平向划分成依次连通的进水缓冲区、立体式养殖区以及排水缓冲区，立体式养殖区内沿竖直方向被分割成多个独立的养殖渠道，每个养殖渠道的两端均设有拦鱼装置，且每个养殖渠道的出水端沿竖直方向分割成上下两部分，位于上方的出水开口与排水缓冲区直接连通，位于下方的污水导流渠与一鱼水分离装置相连； 污水处理系统，污水处理系统分别与排水缓冲区、鱼水分离装置以及进水缓冲区循环连通，以净化排水缓冲区内的水和由鱼水分离装置分离出的污水，并且将净化后的水输入进水缓冲区内。

又如下述在先公开的专利申请，申请号CN202010003617.4，名称为一种养殖池和船舶，该养殖池包括 第一养殖池单元； 第二养殖池单元，设置于所述第一养殖池单元的一侧； 进水管，设置于所述养殖池内，分别与所述第一养殖池单元和所述第二养殖池单元连通； 排水管，贯穿所述第一养殖池单元和所述第二养殖池单元，并引出所述养殖池；以及至少两套鱼输送装置，两套所述鱼输送装置的收集口分别设置于所述第一养殖池单元和所述第二养殖池单元中。所述的船舶是指在其上配置有所述的养殖池。

如上述现有技术方案基本采取单层或单一水体层次、以及固定式养殖池/舱体的结构设计，因而应用于陆地设施及工船养殖过程中普遍地具有以下缺点：1、固定式养殖池/舱体结构，致使单位面积下的养殖空间利用率较低，因生物习性与养殖工艺所限而无法形成高效养殖，整体养殖产量有待提高，水体利用率也较低。2、立体养殖时，难以针对某种或几种生物进行精准化投喂与捕捞管理、难以实现自动化分选与起捕作业，养殖成本较高、工作人员劳动负荷较大；3、现有技术限定于特定的水处理方案，对于配套设备要求较高，不仅成本价格较高且仅适用于小范围的水产品种类，应用范围较小。4、整体经济性较差，生物养殖规模、密度与单位水体的产出量均较低。为实现较理想的水体利用率与收益，则需使用较大的养殖区域。5、养殖用水量与水体面积使用量均显著增加，不利于节省水资源与与陆基及海上养殖设备的结构优化。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的全动式立体水产品养殖系统，在于解决上述现有技术存在的问题而提出一种适用于多种水生生物养殖的浸没式立体设备与控制方法，通过数个呈队列排列的模块化与移动式小型养殖容器的设计与使用，在全部养殖容器按序移动过程中实施投喂、起捕、分选、清理等多个作业的管理，以期实现水生生物全养殖周期的动态化、精细化管理，相应地提高单位面积下多类生物的产量与水体利用率，从而解决浸没式多层养殖模式的投喂、起捕、分选、清理的机械化及自动化技术问题。

本申请提出的养殖方法，其核心是在养殖空间（可用于陆基及海上设施）中设置数个模块化、可移动的小型养殖容器，小型养殖容器全部按照预设的轨迹顺序移动，每次移动到最上层时可对养殖生物体进行精准化投喂和精细化管理，而且通过外接的移动装置可以实现养殖生物体自动化的分选、起捕作业。

本申请不局限于任何特定的水处理技术，所有已知的、可用的水循环处理系统和/或流水动力系统均可用于本申请。

养殖生物的密度及单位水体的产出量对于陆基养殖设施及海上养殖设施的经济性是不言而喻的，本申请提出的养殖方法是从减少陆基养殖系统占地面积和增加海上养殖水体利用率入手，以期获得较现有技术显著的收益率提升。

为实现上述设计目的，所述的全动式立体水产品养殖系统，包括有：

外框组件，外框组件由箱式框体和底板组成，在框体顶部设置有第一导轨、转轴座和齿条；在框体一侧连接有进水管，在框体底部设置有泄水口；

数个小型养殖容器，设置于外框组件内部、并按一个循环队列排列，每个小型养殖容器由四周框体、以及连接于框体垂向的盖板和底板组成，在框体侧部设置有连接柱；盖板、底板分别与框体通过铰链或合页连接，在框体上设置有数个透水孔洞；

外部横移组件，连接于外框组件顶部以驱动单个小型养殖容器沿横向位移；外部横移组件由滑块、导柱和安装板组装连接而成；第一伺服电机固定连接于安装板，第一伺服电机通过联轴器与丝杠驱动连接；第二伺服电机固定连接于滑块一侧的板，第二伺服电机的输出轴与齿轮固定连接；在滑块与第一导轨滑动连接时，齿轮与框体顶部的齿条相啮合；

外部上下移动组件，连接于外部横移组件并驱动单个小型养殖容器沿垂向位移；外部上下移动组件由基板、以及固定连接于基板的数个拉钩组成，在基板上设置有数个直线轴承和数个滚珠丝母，在拉钩上设置有内凹的槽口；外部上下移动组件与外部横移组件相互连接时，直线轴承套设于导柱上，滚珠丝母与丝杠螺旋连接；在基板上设置有贯穿连通的送料管，送料管端部同轴地活动连接有旋转头，在旋转头的内壁固定安装有旋片；

循环驱动组件，包括架设于外框组件顶部的传动轴，传动轴一端连接减速电机，在传动轴的两端设置有两组小链轮，小链轮沿小型养殖容器的两侧分别对称地通过第一链条连接同轴的一组双链轮，每组双链轮中的其中一个链轮通过第二链条连接第二链轮；在第二链条上固定连接有多个且等距的链接头，链接头与吊篮的吊挂孔铰接；

每个小型养殖容器整体地放置于吊篮中，吊篮具有篮筐式整体结构，吊篮的顶部设置有一对用于吊挂连接的吊挂孔；

每个小型养殖容器与外框组件相分离，在外框组件内部空间中，循环驱动组件驱动小型养殖容器沿垂向或水平方向、按序逐一地循环移动。

进一步地，所述的吊挂孔设置于吊篮顶部的最外侧边缘，链接头从外侧向内铰接于吊挂孔。

进一步地，在外框组件内部设置有水平安装的中间板。

综上，所述的全动式立体水产品养殖系统具有以下优点：

1、 本申请实现一种包含鱼类、贝类、海参、水生生物育苗等多种类水生生物的浸没式立体养殖系统与工艺方法，可广泛适用于陆基及海上养殖。通过内部数个呈队列排列的移动式小型养殖容器，实现养殖容器按投喂、起捕、分选、清理等多个操作工位的位置调配与管理，实现水生生物全养殖周期的动态化、精细化管理，提高水体利用率及养殖产能。

2、 通过养殖容器自身透水与框架进出水设计，实现了全方位养殖用水的渗透与流动管理，通过水流控制实现养殖容器的即时清理与维护，有效地降低现场作业时间与工作量，同时所采取的定向进出水设计有利于改善水环境质量，实现更精准地养殖管理。

3、 小型养殖容器在水中可根据养殖工艺流程实现垂向与水平移动，设备自动化程度较高，每个养殖容器均可移动至水体表层或水上，通过外部设备精准、高效与灵活地实施分选与捕捞作业，提高整体养殖效率、降低工作人员劳动负荷。

4、 本申请增加了单位养殖水体内的养殖面积，显著地提升了单位养殖水体的养殖密度与产量，特别地适合用于大菱鲆、牙鲆等底栖性鱼类以及贝类、海参养殖，及水生生物育苗等。

5、 通过本申请所述的移动式小型养殖容器，能够减少伺服电机等驱动设备的配套使用，减小了养殖运营建造成本和用电量，同时相应地养殖池/舱等主体结构的体积，有利于提高整体设备的结构稳定性与抗风浪颠簸能力。

附图说明

现结合以下附图来进一步地说明本申请方案；

图1是实施例1所述全动式立体水产品养殖系统的结构示意图；

图2是图1中正向剖面示意图；

图3是外部横移组件的结构示意图；

图4是外部上下移动组件的结构示意图；

图5是图4中B部的放大示意图；

图6是小型养殖容器的结构示意图；

图7是吊篮的结构示意图；

图8是实施例2所述全动式立体水产品养殖系统的结构示意图；

具体实施方式

实施例1，本申请所述的全动式立体水产品养殖系统整体地浸没于水中，可设置在陆基养殖设施中或养殖工船内部，以用于养殖多种类水产品。在该养殖系统中，可实现从苗种至起捕的全周期养殖，并根据养殖计划调整养殖容器在水中的深度与水平位置，从而实现动态化与精细化的养殖管理。

因此，本申请提供了一种适于底栖性鱼类、贝类、海参和水生生物育苗等养殖品种生长的浸没式立体养殖系统。根据放置地的不同，水处理可以分为陆基循环水、陆基常流水和工船养殖舱注水两种。其中，陆地循环水包括使用生物过滤器处进行生物过滤的方式；

工船养殖舱注水即从舷外吸水，向养殖舱内注水。每个养殖舱设进水口，进水口与舱壁成角度布置，以使舱内海水流动循环，最终通过重力，从养殖舱中间排水立柱将海水排至舷外，实现养殖舱的舱内外海水循环净化。

如图1至图7所示，所述的全动式立体水产品养殖系统包括有：

外框组件10，

设置于外框组件10内部、数个按一个循环队列排列的多个小型养殖容器40；

外部横移组件20，连接于外框组件10顶部以驱动单个小型养殖容器40沿横向位移；

外部上下移动组件30，连接于外部横移组件20并驱动单个小型养殖容器40沿垂向位移；

循环驱动组件60，用于驱动全部小型养殖容器40在外框组件10内部、按序定向地循环移动。

其中，小型养殖容器40的数量与体积大小视养殖工艺需求、以及容纳所述外框组件10的浸没式立体养殖空间而定。

小型养殖容器40与外框组件10相分离，在外框组件10内部空间中，循环驱动组件60驱动小型养殖容器40沿垂向或水平方向、按序逐一地、循环移动，以在外框组件10上设置有各个工位之间切换，从而为投喂、检查与起捕等作业提供精细化与高效率管理解决方案。

为了实现完整的养殖作业流程，本申请所述的全动式立体水产品养殖系统还配套外接有水处理系统、水流动力系统、投喂系统和分选系统等，此类外部辅助设备并不在本申请的设计范畴之内。

如图1和图2所示，所述的外框组件10由箱式框体和底板组成，在框体顶部设置有第一导轨101、转轴座102和齿条109。

在框体一侧连接有进水管103和进水阀104，进水管103连通于外部供水管路与水源，进水阀108用于调节进水流量；在框体101底部设置有泄水口105，泄水口105连通位于框体外部的排水阀107、排水管106；从框体排出的废水（包含水产品的排泄物和饵料残渣等）通过排水口108排出。通常情况下，排水阀107处于关闭状态，仅在清理或特殊情况下打开以外排框体中的养殖水体，图2中的A指示的是水平面。

进一步地，排水口108与进水口处于相同的水平面高度。

如图3所示，所述的外部横移组件20由滑块201、导柱202和安装板203组装连接而成；第一伺服电机204固定连接于安装板203，第一伺服电机204通过联轴器205与丝杠206驱动连接；第二伺服电机208固定连接于滑块201一侧的板207，第二伺服电机208的输出轴与齿轮209固定连接，在滑块201与第一导轨101滑动连接时，齿轮209与框体101顶部的齿条109相啮合；

外部横移组件20仅能沿框体的顶部横向移动，在其它方向上无移动余量。

如图4和图5所示，所述的外部上下移动组件30由基板301、以及固定连接于基板301的数个拉钩302组成，在基板301上设置有数个直线轴承303、位于中心位置的滚珠丝母305和贯穿连通的送料管306；

其中，在拉钩302上设置有内凹的槽口304；

外部上下移动组件30与外部横移组件20相互连接时，直线轴承303套设于导柱202上，滚珠丝母305与丝杠206螺旋连接。

所述的外部上下移动组件30仅能沿框体101的垂向移动，在其他方向上无移动余量。

进一步地，送料管306端部同轴地活动连接有旋转头307，在旋转头307的内壁固定安装有旋片3071；当水流或气流带动饲料通过送料管306后，通过水压或气压作用于旋片3071而带动旋转头307绕送料管306端部轴线定轴地旋转，以将饲料均匀地洒在小型养殖容器40中。

如图6所示，所述的小型养殖容器40由四周框体401、以及连接于框体401垂向的盖板402和底板403组成，在框体401两侧设置有连接柱404。

其中，盖板402、底板403分别与框体401通过铰链或合页连接。

在框体401上设置有框体定位丝孔405，在盖板402上设置有上有盖板定位孔406，两者可通过螺丝进行固定连接。相类似地结构也位于底板403与框体401之间，如底板403上的底板定位孔407。

盖板402用于检查、投喂时打开，底板403则用于清理、捕捞时打开。

在框体401上设置有数个透水孔洞，并可进一步地在框体401整体的外部包裹渔网或其他可以阻止水生物逃离的封闭装置。

采用如图7所示的吊篮50吊挂并传动所述的小型养殖容器40，吊篮50具有篮筐式整体结构，小型养殖容器40整体地放置于吊篮50中。

吊篮50的顶部设置有一对用于吊挂连接的吊挂孔501。

如图1和图2所示，所述的循环驱动组件60，包括通过转轴座102架设于外框组件10顶部的传动轴601，传动轴601一端连接驱动其定轴转动的减速电机609，在传动轴601的两端设置有两组小链轮602，小链轮602沿小型养殖容器40的两侧对称地通过第一链条603连接同轴的双链轮604，双链轮604中的其中一侧链轮通过第二链条606连接第二链轮605；同轴穿套双链轮604的链轮轴607、以及穿套固定第二链轮605的链轮轴607分别固定连接于外框组件10的内部；在第二链条606上固定连接有多个且等距的链接头608，链接头608与吊篮50的吊挂孔501铰接。

进一步地，在垂向上，所述的吊挂孔501设置于吊篮50顶部的最外侧边缘，链接头608从外侧向内铰接于吊挂孔501。如此设计，可充分利用吊篮50的外侧空间进行安装与连接，即第二链条606与吊篮50之间连接结构不占用小型养殖容器40的盖板402与底板403的打开空间，方便实施清理与捕捞等作业。

应用上述循环驱动组件60，减速电机609驱动传动轴601旋转同时，通过小链轮602和第一链条603将驱动力传递至双链轮604，经过双链轮604中两侧链轮的相同转速相同转向地切换进而带动第二链条606在上下两组第二链轮605之间运行，第二链条606运行的同时由链接头608、吊篮50传动所述的小型养殖容器40全部按相同方向（顺时针或逆时针）、相同速度、同步地移动，全部小型养殖容器40的运行方式类似环形转动。

如上述结构设计的全动式立体水产品养殖系统，其外部横移组件20、外部上下移动组件30全部，以及外框组件10的部分、循环驱动组件60的部分（如电气控制部分）位于如图2所示的水面A之上。

当吊篮50承载小仓组件40转至外框组件10上部时，可以打开盖板402检查投喂鱼。或者，由外部横移组件20的第一伺服电机204驱动外部上下移动组件30整体地垂向移动，以将带有槽口304的拉钩302钩住小型养殖容器40的连接柱404，进而由第二伺服电机208驱动外部上下移动组件30、小型养殖容器40整体地横向移动至如图1和图2中的最右侧位置，最终由人工打开盖板402、底板403实施清理、捕捞出鱼等作业。

应用上述全动式立体水产品养殖系统的结构设计，本实施例所述的全动式立体水产品养殖方法，包括以下实施步骤：

步骤1，外部横移组件20沿第一导轨101横向移动至队列最上层的小型养殖容器40的垂向上方，沿送料管306将压缩空气及饵料由旋转头307沿各个方向均匀地洒入该小型养殖容器40中，以完成一次投喂；

或是，由外部横移组件20的第二伺服电机208驱动外部上下移动组件30整体地横向移动，以通过带有槽口304的拉钩302钩住该小型养殖容器40的连接柱404，以将该小型养殖容器40从队列中脱离出来，进而将该小型养殖容器40移动至外框组件10侧部空格处；在此处，工作人员可以打开该小型养殖容器40的盖板402进行检查或清理、水产品下线捕捞等作业；

步骤2，减速电机609驱动传动轴601转动，通过小链轮602和第一链条603将驱动力传递至双链轮604，经过双链轮604中两侧链轮的相同转速相同转向地切换进而带动第二链条606在上下两组第二链轮605之间运行，第二链条606运行的同时由链接头608、吊篮50传动所述的小型养殖容器40全部按相同方向（顺时针或逆时针）、相同速度、同步地移动，直至拟作业的小型养殖容器40移动至最上层位置；

步骤3，循环地执行步骤1和2，以依次地完成养殖作业。

进一步地，在上述步骤1中，压缩空气及饵料通过旋转头307的过程中，旋转头307绕送料管30的端部中心轴线旋转，以将饲料均匀地洒在小型养殖容器40中。

进一步地，在步骤1和2中，将小型养殖容器40吊挂于吊篮50中，第二链条606（链接头608）从外侧连接吊篮50，由循环驱动组件60通过吊篮50带动队列中全部小型养殖容器40同步地环形运转。

实施例2，如图8所示，所述的全动式立体水产品养殖系统包括有：

外框组件10，

设置于外框组件10内部、数个按一个循环队列排列的多个小型养殖容器40；

外部横移组件20，连接于外框组件10顶部以驱动单个小型养殖容器40沿横向位移；

外部上下移动组件30，连接于外部横移组件20并驱动单个小型养殖容器40沿垂向位移；

吊篮50，用于吊挂并传动所述的小型养殖容器40；

循环驱动组件60，连接吊篮50以驱动全部小型养殖容器40在外框组件10内部、按序定向地循环移动。

在本实施例中，所述的外框组件10、外部横移组件20、外部上下移动组件30、小型养殖容器40、吊篮50和循环驱动组件60的结构与使用原理均与实施例1相同。

与实施例1的不同之处在于，循环驱动组件60横向地连接于外框组件10内部，小型养殖容器40队列沿水平横向实施循环移动。本实施例适用于浅且长的养殖池/仓。

进一步地，为防止吊篮50在循环运转过程中从第二链条606上脱落下来，在外框组件10内部设置有水平安装的中间板1031。

综上内容，结合附图中给出的实施例仅是实现本发明目的的优选方案。对于所属领域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本发明设计构思的其他替代结构。由此得到的其他结构特征，也应属于本发明所述的方案范围。

Claims (3)

1.一种全动式立体水产品养殖系统，其特征在于：包括有，

外框组件，外框组件由箱式框体和底板组成，在框体顶部设置有第一导轨、转轴座和齿条；在框体一侧连接有进水管，在框体底部设置有泄水口；

数个小型养殖容器，设置于外框组件内部、并按一个循环队列排列，每个小型养殖容器由四周框体、以及连接于框体垂向的盖板和底板组成，在框体侧部设置有连接柱；盖板、底板分别与框体通过铰链或合页连接，在框体上设置有数个透水孔洞；

外部横移组件，连接于外框组件顶部以驱动单个小型养殖容器沿横向位移；外部横移组件由滑块、导柱和安装板组装连接而成；第一伺服电机固定连接于安装板，第一伺服电机通过联轴器与丝杠驱动连接；第二伺服电机固定连接于滑块一侧的板，第二伺服电机的输出轴与齿轮固定连接；在滑块与第一导轨滑动连接时，齿轮与框体顶部的齿条相啮合；

外部上下移动组件，连接于外部横移组件并驱动单个小型养殖容器沿垂向位移；外部上下移动组件由基板、以及固定连接于基板的数个拉钩组成，在基板上设置有数个直线轴承和数个滚珠丝母，在拉钩上设置有内凹的槽口；外部上下移动组件与外部横移组件相互连接时，直线轴承套设于导柱上，滚珠丝母与丝杠螺旋连接；在基板上设置有贯穿连通的送料管，送料管端部同轴地活动连接有旋转头，在旋转头的内壁固定安装有旋片；

循环驱动组件，包括架设于外框组件顶部的传动轴，传动轴一端连接减速电机，在传动轴的两端设置有两组小链轮，小链轮沿小型养殖容器的两侧分别对称地通过第一链条连接同轴的一组双链轮，每组双链轮中的其中一个链轮通过第二链条连接第二链轮；在第二链条上固定连接有多个且等距的链接头，链接头与吊篮的吊挂孔铰接；

每个小型养殖容器整体地放置于吊篮中，吊篮具有篮筐式整体结构，吊篮的顶部设置有一对用于吊挂连接的吊挂孔；

每个小型养殖容器与外框组件相分离，在外框组件内部空间中，循环驱动组件驱动小型养殖容器沿垂向或水平方向、按序逐一地循环移动。

2.根据权利要求1所述的全动式立体水产品养殖系统，其特征在于：所述的吊挂孔设置于吊篮顶部的最外侧边缘，链接头从外侧向内铰接于吊挂孔。

3.根据权利要求2所述的全动式立体水产品养殖系统，其特征在于：在外框组件内部设置有水平安装的中间板。

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