TWI721871B - 魚苗智慧生產系統 - Google Patents

Abstract

本發明係關於魚苗智慧生產系統，其包括：一藻類培養裝置、一餌料生物培養裝置及一魚苗培育裝置。該藻類培養裝置輸出已培養完成之藻類。該餌料生物培養裝置輸出已過濾之餌料生物。該魚苗培育裝置具有一補水容器、至少一魚苗容器及一魚苗環境監控裝置，該至少一魚苗容器用以培育魚苗，且接收該已培養完成之藻類及該已過濾之餌料生物，該魚苗環境監控裝置用以監測及控制該魚苗容器內之魚苗環境。本發明魚苗智慧生產系統可引導魚苗養殖技術走向智慧科技領域，且導入自動化，可解決目前水產養殖業缺乏人力的問題，同時也可以讓水產魚苗養殖因智能科技化而有更高的產量及更低的成本。

Description

魚苗智慧生產系統

本發明係有關於一種魚苗智慧生產系統。

目前台灣養殖漁業年產量長期停滯，其影響產業結構的關鍵是漁村勞動人力短缺與從業人員老齡化，使得飼養過程中的相關生產參數與水質環境紀錄難以完整建立，不利於建構生長管理或追溯體系。同時，台灣養殖漁業屬小農制，多數仍以粗放式魚塭養殖方式為主，低機械化及低自動化使整體產業鏈智慧化程度有限，無法穩定提升產能與良率。

本發明提供魚苗智慧生產系統。在一實施例中，該魚苗智慧生產系統包括：一藻類培養裝置、一餌料生物培養裝置及一魚苗培育裝置。該藻類培養裝置具有一藻類營養源容器及一藻類培養容器，該藻類營養源容器內具有藻類營養源，且輸出至該藻類培養容器，該藻類培養容器用以培養藻類，於一設定藻類培養時間，輸出已培養完成之藻類。該餌料生物培養裝置具有一藻粉營養調配裝置、至少一餌料生物培育容器、一過濾器及一抽吸裝置，該藻粉營養調配裝置用以調配藻粉為藻泥，且輸出至該至少一餌料生物培育容器，該至少一餌料生物培育容器用以培育餌料生物，於一設定餌料生物培育時間，利用該過濾器過濾已培育完成之餌料生物，該抽吸裝置用以輸出已過濾之餌料生物。該魚苗培育裝置具有一補水容器、至少一魚苗容器及一魚苗環境監控裝置，該補水容器用以供水至該至少一魚苗容器，該至少一魚苗容器用以培育魚苗，且接收該藻類培養裝置之已培養完成之藻類及該餌料生物培養裝置之已過濾之餌料生物，該魚苗環境監控裝置用以監測及控制該魚苗容器內之魚苗環境。

本發明魚苗智慧生產系統可引導魚苗養殖技術走向智慧科技領域，且導入自動化，可解決目前水產養殖業缺乏人力的問題，同時也可以讓水產魚苗養殖因智能科技化而有更高的產量及更低的成本。

圖1顯示本發明魚苗智慧生產系統之方塊示意圖。配合參閱圖1，本發明魚苗智慧生產系統1包括一藻類培養裝置10、一餌料生物培養裝置20及一魚苗培育裝置30。本發明魚苗智慧生產系統1可應用於石斑魚苗之孵化及生產，但不以上述為限。在一實施例中，本發明魚苗智慧生產系統1另包括一人機控制介面40，用以控制該藻類培養裝置、該餌料生物培養裝置及該魚苗培育裝置，以達到自動化之智慧生產。

圖2顯示本發明藻類培養裝置之方塊示意圖。配合參閱圖1及圖2，在一實施例中，本發明魚苗智慧生產系統1之該藻類培養裝置10具有一藻類營養源容器11及一藻類培養容器12。該藻類營養源容器11內具有藻類營養源，且輸出至該藻類培養容器12。該藻類培養容器12用以培養藻類，於一設定藻類培養時間，輸出已培養完成之藻類至該魚苗培育裝置30。

在一實施例中，係採血清瓶系統培養微藻，並以矽膠管分別連結該藻類營養源容器11、該藻類培養容器12及該魚苗培育裝置30。當培養微藻至對數成長末期後，可將已培養完成的藻液利用正壓推送至魚苗培育裝置30，隨即由該藻類營養源容器11回補等體積的新鮮培養基至該藻類培養容器12。並且，每隔固定時間於該藻類培養容器12採樣分析微藻密度的變化，一旦發現微藻的密度漸小時，則重新導入藻液，直至合適密度為止，同時回補等體積的新鮮培養基至該藻類培養容器12。

在一實施例中，該藻類培養裝置10另包括一第一泵浦13、一第二泵浦14、一第一管路控制裝置15及一第二管路控制裝置16。該第一泵浦13用以將該藻類營養源容器11內之該藻類營養源輸出至該藻類培養容器12。該第一管路控制裝置15用以控制該藻類營養源輸出至該藻類培養容器。該第二泵浦14用以將已培養完成之藻類輸出到至少一魚苗容器32，該第二管路控制裝置15用以控制已培養完成之藻類輸出至該至少一魚苗容器32。該第一泵浦13及該第二泵浦14可為蠕動泵浦。

在一實施例中，該第一管路控制裝置15包括一第一入口氣動夾爪151及一第一出口氣動夾爪152，該第二管路控制裝置16包括一第二入口氣動夾爪161及一第二出口氣動夾爪162。在一實施例中，該藻類自動化培養過程說明如下。首先，該第一泵浦13開始運作，該第一出口氣動夾爪152放開後，該第一入口氣動夾爪151亦依次放開，產生負壓由藻類營養源容器11抽取藻類營養源，進入該藻類培養容器12。待抽取至設定之營養源後，該第一入口氣動夾爪151便行關閉，關閉後該第一泵浦13亦行停止，及該第一出口氣動夾爪152再行關閉，此一程序可完全避免藻類倒流回管路或該藻類營養源容器11中。待藻類於設定之時間培養完成後，即須將培養完成之綠藻導出至該至少一魚苗容器32內，此時，該第二泵浦開始運作，並開啟該第二出口氣動夾爪162，再行開啟該第二入口氣動夾爪161，待運作至該藻類培養容器12抽至設定之時間或量後，第二入口氣動夾爪161將行關閉，該第二泵浦14即行停止，該第二出口氣動夾爪162亦關閉。該機制可完全避免該至少一魚苗容器32內之水體倒流至該藻類培養容器12中，導致雜菌汙染該藻類培養容器12培養瓶。

圖3顯示本發明餌料生物培養裝置之方塊示意圖。配合參閱圖1及圖3，在一實施例中，該餌料生物培養裝置20具有一藻粉營養調配裝置21、至少一餌料生物培育容器22、一過濾器23及一抽吸裝置24。該藻粉營養調配裝置21用以調配藻粉為藻泥，且輸出至該至少一餌料生物培育容器22。在一實施例中，該藻粉營養調配裝置21包括一定量裝置211及一攪拌容器212，該定量裝置211用以將一設定量之藻粉加入該攪拌容器212，該攪拌容器212用以攪拌藻粉及水，以成為藻泥。

在一實施例中，該藻粉營養源調配裝置21利用該定量裝置211及該攪拌容器212，以攪拌調料，從進料、攪拌、注水、輸送均可全自動、定時化設置，並可將所調配好的營養源分送至數個餌料生物培育容器22內。該藻粉營養源調配裝置21另包括一液面感知器、一加水閥、一攪拌馬達及一送料馬達（以上元件圖未示出），該液面感知器可將液面高度回報予該人機控制介面40，該加水閥、該攪拌馬達及該送料馬達可由該人機控制介面40控制啟閉時機與時間。該藻粉營養源調配裝置21運作順序為，該定量裝置211將定量之藻粉洩入該攪拌容器212中，該加水閥受到通知開始啟動加水，待水位達到高液面時，停止加水。該攪拌馬達送電，使攪拌葉開始攪拌，攪拌完成後，開啟該送料馬達，並開始輸送入餌料生物培育容器22中，待傾瀉完成達到低液面時，該加水閥開始加水清洗該攪拌容器212，以完成下藻功能。

在一實施例中，該至少一餌料生物培育容器22用以培育餌料生物，於一設定餌料生物培育時間，利用該過濾器23過濾已培育完成之餌料生物。該餌料生物可為輪蟲，但不以上述為限。該餌料生物培育容器22設有一加熱組，可由人機控制介面40進行控制，並有一自動水閥，可將培養完成後的餌料生物排放至該過濾器23。當餌料生物培養完成，或水質須更換時，可將利用該過濾器23，將餌料生物過濾出，再輸出到至少一魚苗容器32，或是其他餌料生物培育容器中。

在一實施例中，該過濾器23之運作為，將培育完成之餌料生物，進行分離。培育完成之餌料生物水包含餌料生物、水及雜質，雜質之粒徑尺寸是大於餌料生物本身，而廢水之尺寸又小於餌料生物，因此過濾方式較一般為複雜，係將已培育完成之餌料生物由自動閥門餌料進入口輸入，流至一第一濾網231，將雜質濾出，再利用一第二濾網232將已培育完成之餌料生物過濾出，水則進入廢水桶中，並由排放閥排放。其中該第一濾網231為粗濾網，該第二濾網232為細濾網。並且，可透過第一濾網231及第二濾網232的網目自動上下往復晃動以進行餌料生物之過濾。

圖4顯示本發明抽吸裝置之方塊示意圖。配合參閱圖1及圖4，在一實施例中，該抽吸裝置24用以輸出已過濾之餌料生物。該抽吸裝置24包括一負壓管241、一正壓管242、一抽吸馬達243、一液位高度調整器244及數個第一液位感知器245。該負壓管241用以負壓方式抽取已過濾之餌料生物，該液位高度調整器244設置於該負壓管241，當已過濾之餌料生物抽取至該液位高度調整器244位置時，該抽吸馬達243停止動作。該正壓管242用以輸出已過濾之餌料生物，該數個第一液位感知器245分別設置於該負壓管241及該正壓管242，用以感測該負壓管241及該正壓管242內是否有已過濾之餌料生物。例如該負壓管241或該正壓管242內若無餌料生物於內，則透過該第一液位感知器245顯示紅燈，表示管內液面低於設定高度；如該負壓管241或該正壓管242內抽取餌料生物至滿，則該第一液位感知器245顯示藍燈，表示實際液面與該第一液位感知器245同高，上述訊號皆會回傳至該人機控制介面40。

圖5顯示本發明魚苗培育裝置之方塊示意圖。配合參閱圖1及圖5，在一實施例中，該魚苗培育裝置30具有一補水容器31、至少一魚苗容器32及一魚苗環境監控裝置33。該補水容器31用以供水至該至少一魚苗容器32，該至少一魚苗容器32用以培育魚苗，且接收該藻類培養裝置10之已培養完成之藻類及該餌料生物培養裝置20之已過濾之餌料生物，該魚苗環境監控裝置33用以監測及控制該魚苗容器32內之魚苗環境。

在一實施例中，該魚苗環境監控裝置33包括數個水質監測傳感器331，用以收集該魚苗容器32內之水質環境參數。關於魚苗環境參數之監測及數據傳輸平台，係藉由各項水質監測傳感器331收集水體環境參數，包含溫度、鹽度、溶氧量、pH值、氧化還原電位值、氨氮值等。同時也藉各項水質監測傳感器331之監測，可測定當一流水維生系統、一氧氣供應系統、一升降溫控制系統（以上元件圖未示出）等進行啟動作工時，水體環境參數之連動變換速率。並且，各項水質監測傳感器331之參數，將利用數據轉換處理主機裝置，可以Wi-Fi的局部區域網路，將收集到的資料傳至雲端，儲存在雲端的資料庫中，再供使用端使用並呈現至該人機控制介面40上。

在一實施例中，該魚苗環境監控裝置33另包括數個加熱器332、數個繼電器333及數個安全開關334，數個加熱器332分別設置於該補水容器31及該魚苗容器32，用以將該補水容器31及該魚苗容器32內之水加溫，每一加熱器332連接至少一繼電器333及一個安全開關334，提高使用安全。在一實施例中，該補水容器31及該魚苗容器32內各配三具加熱棒，且均由獨立的單一無熔絲安全開關保護，當短路、漏電時會自動斷電保護，而控制開關部分可由固態繼電器與電磁繼電器串聯保護，其因習知一般電磁繼電器，當溫度至啟動臨界點時，經常會產生瞬間多次開關狀態，而加熱棒為高耗電產品，電流高達30A，電磁繼電器接點容易因此而產生高熱而黏死，使加溫棒無法斷電，進而造成魚苗桶水體加沸之憾事，因考量安全設計，因而特採雙重保護設計，當電控切離時固態繼電器可保證確實切離電力。溫控方面透過加熱設備進行調控，例如：該補水容器31內有6kW加溫棒一具，當水溫低於設定溫度時(一般為28度)，即會對該補水容器31內水開始加溫；同時，各該魚苗容器32內亦有6kW加溫棒一具，當水溫低於設定溫度時(一般為28度)，即會對該魚苗容器32內水開始加溫。

在一實施例中，該魚苗環境監控裝置33包括數個第二液位感知器335及數個氣動水閥336，該補水容器31及該至少一魚苗容器32分別設置一個第二液位感知器335及一個氣動水閥336，用以維持該補水容器31及該至少一魚苗容器32之水位。該魚苗環境監控裝置33利用氣動水閥336，控制該補水容器31內之進水及出水。相較於習知一般魚場均使用電動閥門，但電動閥門有容易生鏽、電路短路、易卡死之缺陷，而氣動閥門336使用氣體驅動，無上述之缺點，可提供高可靠度與高信賴度之優勢。並且，如該補水容器31內水位不足時，該第二液位感知器336便會感知到液位過低，紅燈熄滅，並通知該人機控制介面40；當該人機控制介面40得知該補水容器31內液位過低後，便啟動該氣動水閥335，對該補水容器31內進行加水。此外，如該魚苗容器32內加水至滿時，將停止對該魚苗容器32加水，並停止對該補水容器31補水，此一程序亦可透過該人機控制介面40自動啟閉。

在一實施例中，每一個該魚苗容器32內，亦配有一個第二液位感知器335與進水用之氣動水閥336，當水位低於高水位時，水位便會使該第二液位感知器335驅動，例如該第二液位感知器335之紅燈熄滅，該人機控制介面40便可得知該魚苗容器32內水位不足，便對該魚苗容器32之該氣動水閥336進行通電，將該補水容器31內的水源導入該魚苗容器32內。此外，本發明利用該人機控制介面40，使得該補水容器31內之水可確實保障已充份加溫後，方能加入該魚苗容器32內，其可避免進水時水溫過低造成該魚苗容器32內環境之衝擊。

本發明魚苗智慧生產系統1可引導魚苗養殖技術走向智慧科技領域，且導入自動化，可解決目前水產養殖業缺乏人力的問題，同時也可以讓水產魚苗養殖因智能科技化而有更高的產量及更低的成本。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限制本發明。習於此技術之人士對上述實施例所做之修改及變化仍不違背本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

1:魚苗智慧生產系統 10:藻類培養裝置 11:藻類營養源容器 12: 藻類培養容器 13:第一泵浦 14:第二泵浦 15:第一管路控制裝置 16:第二管路控制裝置 151:第一入口氣動夾爪 152:第一出口氣動夾爪 161:第二入口氣動夾爪 162:第二出口氣動夾爪 20:餌料生物培養裝置 21:藻粉營養調配裝置 211:定量裝置 212:攪拌容器 22:餌料生物培育容器 23: 過濾器 231:第一濾網 232:第二濾網 24: 抽吸裝置 241:負壓管 242:正壓管 243:抽吸馬達 244:液位高度調整器 245:第一液位感知器 30:魚苗培育裝置 31:補水容器 32:魚苗容器 33:魚苗環境監控裝置 331:水質監測傳感器 332:加熱器 333:繼電器 334:安全開關 335:第二液位感知器 336:氣動水閥 40:人機控制介面

圖1顯示本發明魚苗智慧生產系統之方塊示意圖；

圖2顯示本發明藻類培養裝置之方塊示意圖；

圖3顯示本發明餌料生物培養裝置之方塊示意圖；

圖4顯示本發明抽吸裝置之方塊示意圖；及

圖5顯示本發明魚苗培育裝置之方塊示意圖。

1:魚苗智慧生產系統

10:藻類培養裝置

11:藻類營養源容器

12:藻類培養容器

20:餌料生物培養裝置

21:藻粉營養調配裝置

22:餌料生物培育容器

23:過濾器

24:抽吸裝置

30:魚苗培育裝置

31:補水容器

32:魚苗容器

33:魚苗環境監控裝置

40:人機控制介面

Claims (9)

1. 一種魚苗智慧生產系統，包括：一藻類培養裝置，具有一藻類營養源容器及一藻類培養容器，該藻類營養源容器內具有藻類營養源，且輸出至該藻類培養容器，該藻類培養容器用以培養藻類，於一設定藻類培養時間，輸出已培養完成之藻類；一餌料生物培養裝置，具有一藻粉營養調配裝置、至少一餌料生物培育容器、一過濾器及一抽吸裝置，該藻粉營養調配裝置用以調配藻粉為藻泥，且輸出至該至少一餌料生物培育容器，該至少一餌料生物培育容器用以培育餌料生物，於一設定餌料生物培育時間，利用該過濾器過濾已培育完成之餌料生物，該抽吸裝置用以輸出已過濾之餌料生物；及一魚苗培育裝置，具有一補水容器、至少一魚苗容器及一魚苗環境監控裝置，該補水容器用以供水至該至少一魚苗容器，該至少一魚苗容器用以培育魚苗，且接收該藻類培養裝置之已培養完成之藻類及該餌料生物培養裝置之已過濾之餌料生物，該魚苗環境監控裝置用以監測及控制該魚苗容器內之魚苗環境；其中該藻類培養裝置另包括一第一泵浦、一第二泵浦、一第一管路控制裝置及一第二管路控制裝置，該第一泵浦用以將該藻類營養源容器內之該藻類營養源輸出至該藻類培養容器，該第一管路控制裝置用以控制該藻類營養源輸出至該藻類培養容器，該第二泵浦用以將已培養完成之藻類輸出至該至少一魚苗容器，該第二管路控制裝置用以控制已培養完成之藻類輸出至該至少一魚苗容器。
2. 如請求項1之魚苗智慧生產系統，其中該第一管路控制裝置包括一第一入口氣動夾爪及一第一出口氣動夾爪，該第二管路控制裝置包括一第二入口氣動夾爪及一第二出口氣動夾爪。
3. 如請求項1之魚苗智慧生產系統，其中該藻粉營養調配裝置包括一定量裝置及一攪拌容器，該定量裝置用以將一設定量之藻粉加入該攪拌容器，該攪拌容器用以攪拌藻粉及水，以成為藻泥。
4. 如請求項1之魚苗智慧生產系統，其中該過濾器包括一第一濾網及一第二濾網，該第一濾網用以過濾雜質，該第二濾網用以過濾已培育完成之餌料生物。
5. 如請求項1之魚苗智慧生產系統，其中該抽吸裝置包括一負壓管、一正壓管、一抽吸馬達、一液位高度調整器及數個第一液位感知器，該負壓管用以抽取已過濾之餌料生物，該液位高度調整器設置於該負壓管，當已過濾之餌料生物抽取至該液位高度調整器位置時，該抽吸馬達停止動作，該正壓管用以輸出已過濾之餌料生物，該數個第一液位感知器分別設置於該負壓管及該正壓管，用以感測該負壓管及該正壓管內是否有已過濾之餌料生物。
6. 如請求項1之魚苗智慧生產系統，其中該魚苗環境監控裝置包括數個水質監測傳感器，用以收集該魚苗容器內之水質環境參數。
7. 如請求項1之魚苗智慧生產系統，其中該魚苗環境監控裝置另包括數個加熱器、數個繼電器及數個安全開關，數個加熱器分別設置於該補水容器及該魚苗容器，用以將該補水容器及該魚苗容器內之水加溫，每一加熱器連接至少一繼電器及一安全開關。
8. 如請求項1之魚苗智慧生產系統，其中該魚苗環境監控裝置包括數個第二液位感知器及數個氣動水閥，該補水容器及該至少一魚苗容器分別設置一個第二液位感知器及一個氣動水閥，用以維持補水容器及該至少一魚苗容器之水位。
9. 如請求項1之魚苗智慧生產系統，另包括一人機控制介面，用以控制該藻類培養裝置、該餌料生物培養裝置及該魚苗培育裝置。

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