相關(guān)申請(qǐng)

不適用。

聯(lián)邦資助研究

在本發(fā)明的開發(fā)中沒有使用聯(lián)邦資金。

聯(lián)合研究協(xié)議

不適用。

序列表

不適用。

背景技術(shù)：

水產(chǎn)養(yǎng)殖正處于十字路口。面對(duì)提高單位面積生產(chǎn)率的壓力，水產(chǎn)養(yǎng)殖有機(jī)會(huì)從他人的錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)并采取可持續(xù)的管理實(shí)踐。這個(gè)年輕產(chǎn)業(yè)的長期成功和經(jīng)濟(jì)可行性取決于與其當(dāng)前全球需求驅(qū)動(dòng)的爆發(fā)性擴(kuò)張并行的旨在解決疾病、廢物和飼料三重可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)的創(chuàng)新和解決方案。世界范圍的蝦生產(chǎn)實(shí)踐是不可持續(xù)的，因?yàn)椋?/p>

·氣候和地理限制

·生態(tài)限制-土地破壞

·飼料問題-魚粉含量

·勞工虐待和社會(huì)動(dòng)蕩

·蝦類疾病-急性肝胰腺壞死綜合征(apns)或早期死亡綜合征(ems)，桃拉(taura)病毒，白斑病毒(wssv)，由真菌導(dǎo)致的肝腸孢子蟲(ehp)等

·人體健康問題(包括禁用化學(xué)品和抗生素的飼料添加劑)

·加工-衛(wèi)生程序或者說缺乏衛(wèi)生程序

·支持當(dāng)?shù)厥称返倪\(yùn)動(dòng)和生活方式

承上所述，蝦是美國最喜歡消費(fèi)的海產(chǎn)品。然而，國內(nèi)需求與國內(nèi)供應(yīng)之間存在巨大差距，這導(dǎo)致對(duì)進(jìn)口蝦產(chǎn)品的依賴和日益增長的聯(lián)邦貿(mào)易逆差。除了進(jìn)口到美國的蝦的數(shù)量問題外，進(jìn)口蝦的質(zhì)量可能會(huì)低于國內(nèi)生長的蝦，并且具有在某些進(jìn)口產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)存在抗生素殘留物的人體健康問題。美國食品和藥物管理局負(fù)責(zé)檢查進(jìn)口到美國的海產(chǎn)品，但該機(jī)構(gòu)只能檢查進(jìn)入美國市場的一小部分產(chǎn)品。

鑒于蝦產(chǎn)品的聯(lián)邦貿(mào)易逆差不斷增加，以及對(duì)食品安全的擔(dān)憂，存在迫切的理由來支持美國蝦養(yǎng)殖業(yè)。由于對(duì)環(huán)境污染、疾病傳播、生產(chǎn)成本和氣候問題的擔(dān)憂，使用傳統(tǒng)方法擴(kuò)大美國蝦養(yǎng)殖業(yè)是不可行的。傳統(tǒng)上，蝦已經(jīng)在沿海池塘中養(yǎng)殖，其中使用流經(jīng)的水進(jìn)行交換來保持可接受的水質(zhì)。然而，流入水可成為病毒性蝦病原體的載體，并且池塘流出水會(huì)不利地影響沿海水質(zhì)。另外，擴(kuò)大沿海地區(qū)的蝦養(yǎng)殖場可能導(dǎo)致多種用途的沖突，并且由于蝦對(duì)溫水的要求，傳統(tǒng)的蝦養(yǎng)殖場限制于較南的緯度(moss，sm，“shrimpaquaculture”，theresearch,education,andeconomicsinformationsystem(reeis)oftheu.s.departmentofagriculture(usda)，oceanicinstitutemakapuupoint，2010年8月1日，web，2012年7月31日)。

關(guān)于陸基產(chǎn)業(yè)化蝦養(yǎng)殖的可持續(xù)性，其在約三十多年前隨著陸基水產(chǎn)養(yǎng)殖的引進(jìn)(特別是東南亞和拉丁美洲地區(qū))發(fā)生了巨變?？紤]到海產(chǎn)品用于出口而不是當(dāng)?shù)厥褂?，水產(chǎn)養(yǎng)殖過程從傳統(tǒng)的小規(guī)模低環(huán)境沖擊的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)化大規(guī)模高環(huán)境沖擊的生產(chǎn)方式。隨著產(chǎn)業(yè)擴(kuò)展到國際市場，對(duì)自然環(huán)境的破壞率和對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的相關(guān)不良后果加快。生態(tài)足跡呈對(duì)數(shù)增加，隨之而來的是破壞。伴隨環(huán)境破壞而來的是疾病的發(fā)生：桃拉(taura)病毒，白斑病毒(wssv)，傳染性皮下和血液壞死病毒(ihnnv)，由細(xì)菌導(dǎo)致的急性肝胰腺壞死綜合征(apns)或早期死亡綜合征(ems)，以及由真菌導(dǎo)致的肝腸孢子蟲(ehp)等。

美國的蝦養(yǎng)殖歷史既短暫又不穩(wěn)定。在三十年前美國展示了以產(chǎn)業(yè)規(guī)模養(yǎng)殖太平洋白蝦(凡納濱蝦)的可行性，隨著這一發(fā)展，蝦養(yǎng)殖在20世紀(jì)80年代初在美國變得商業(yè)上可行，且直到21世紀(jì)初生產(chǎn)水平保持增加。實(shí)現(xiàn)在美國廣泛擴(kuò)散養(yǎng)殖的第一種技術(shù)是單階段半密集池塘模式，其中從孵化場獲得的后期幼體直接投放到池塘中。使用該過程可以實(shí)現(xiàn)5-10mt/ha/收成的生產(chǎn)率。但是，由于氣候條件，每年只能產(chǎn)生一次收成。因此，美國的蝦養(yǎng)殖在經(jīng)濟(jì)上相對(duì)于每年多次收成是常態(tài)的熱帶地區(qū)不具競爭力。這導(dǎo)致了自21世紀(jì)初開始美國的蝦養(yǎng)殖生產(chǎn)迅速下降。蝦生產(chǎn)實(shí)際上轉(zhuǎn)移到了海外。如今美國每年消耗>600,000噸蝦。野生捕撈和養(yǎng)殖蝦滿足<3％的美國需求。美國蝦進(jìn)口價(jià)值在2014年攀升了67％。國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖滿足“<1％”的美國消費(fèi)。

盡管在熱帶地區(qū)進(jìn)行蝦生產(chǎn)似乎存在優(yōu)勢，但是也存在明顯的問題。熱帶地區(qū)的生產(chǎn)是不可持續(xù)的，它也有悖于支持當(dāng)?shù)厥称返倪\(yùn)動(dòng)。世界各地越來越多的人們不信任他們的食物來源，因?yàn)樯a(chǎn)受到不惜任何代價(jià)的青睞，即使這意味著摻雜有害化學(xué)品或不衛(wèi)生的加工工藝。除了不信任之外，還認(rèn)識(shí)到應(yīng)當(dāng)以可持續(xù)的方式生產(chǎn)食品，而目前的技術(shù)并不反映這種推動(dòng)力。

十多年前認(rèn)識(shí)到，鑒于美國的需求，變革是至關(guān)重要的。美國聯(lián)邦政府和與墨西哥灣和大西洋南部地區(qū)接壤的州政府支持研究開發(fā)使美國農(nóng)民能夠與熱帶地區(qū)的全年生產(chǎn)競爭的新技術(shù)。大體而言，必須開發(fā)和實(shí)施新技術(shù)。

任何技術(shù)開發(fā)必須適應(yīng)地理和氣候要求，即應(yīng)當(dāng)盡量最小化對(duì)陸地的利用，并且蝦生長所必需的環(huán)境改造(溫度)不能是能量密集的。實(shí)現(xiàn)這些的唯一方式就是將生產(chǎn)置于室內(nèi)，即在諸如封閉倉庫的結(jié)構(gòu)內(nèi)。這轉(zhuǎn)而允許生產(chǎn)更接近消費(fèi)者，無論這些人是美國人還是世界上任何其他公民。然而，在室內(nèi)簡單地復(fù)制池塘生長的條件是不可接受的，因?yàn)閭}庫結(jié)構(gòu)將必須是巨大的，即占地許多英畝(公頃)，并且是能量密集的。為了最小化上述問題，已考慮到垂直養(yǎng)殖技術(shù)。

堆疊溝道中的垂直養(yǎng)殖的描述可以追溯至至少1973年。durwoodduggar指出kingjames在20世紀(jì)80年代使用堆疊溝道養(yǎng)殖蝦(duggar,d.，標(biāo)題為“intensiveshrimpproductioneconomicchallenges”，bioceptsinternational，inc.，web，2011年9月29日)。甚至在此之前，ronwulff和durwoodduggar在1973年為ralstonpurinamaricultureresearchcenter的密集蝦生產(chǎn)工作開發(fā)了一種堆疊溝道系統(tǒng)。除了蝦養(yǎng)殖以外，至少自2001年開始已實(shí)施了在堆疊溝道中使用淺至10cm的水進(jìn)行超密集魚養(yǎng)殖的魚類水產(chǎn)養(yǎng)殖(oiestadv.，“hyper-intensivefishfarming,shallowracewayssavespace,water”，globalaquaculturealliance，web，2001)。盡管描述了水產(chǎn)養(yǎng)殖的垂直堆疊，但仍然存在如何將這樣的節(jié)省空間模式納入工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)踐中的挑戰(zhàn)。還有待解決的是節(jié)能問題，結(jié)構(gòu)工程問題，飼料分配、溶解氧、溫度、水質(zhì)的保持，以及如何在保持控制的同時(shí)整合過程。用本發(fā)明解決了這些問題，其中蝦生產(chǎn)的基本操作被模塊化和整合以形成由定制設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)物理平臺(tái)控制的多階段同步超密集蝦生產(chǎn)系統(tǒng)，所述平臺(tái)通過嵌入生產(chǎn)子單元模塊、再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)模塊和飼料分配模塊的傳感器采集數(shù)據(jù)，以允許通過耦合反饋環(huán)控制和與人機(jī)接口模塊(him)整合的可編程邏輯控制器(plc)通信的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備裝置，以便保持蝦的同步生產(chǎn)周期的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開一般涉及將包括培育場、堆疊生產(chǎn)組件、水再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)和飼料分配設(shè)備的模塊化部件與計(jì)算機(jī)控制設(shè)備一起設(shè)計(jì)和整合成同步操作的多階段超密集蝦生產(chǎn)系統(tǒng)，允許每年12至17個(gè)生產(chǎn)周期(收成)。整合系統(tǒng)設(shè)計(jì)成消除從蓄養(yǎng)后期幼體(“pls”)時(shí)直到完成生長收獲蝦時(shí)固有存在的生產(chǎn)限制，由此最大化產(chǎn)量。

任何生產(chǎn)模式的核心是系統(tǒng)可以支持的每單位面積的承載能力或生物量。研究表明蝦可以在淺水箱中以4kg/m²的生物量持續(xù)地生長。當(dāng)該限制應(yīng)用于單階段生產(chǎn)系統(tǒng)(如陸基池塘、箱或溝道)時(shí)，生長周期結(jié)束時(shí)的生物量是可以生產(chǎn)多少蝦的決定因素。所以，盡管最初可以蓄養(yǎng)成千上萬的后期幼體并且仍然不超過4kg/m²的生物量，但是承載能力將迅速被超過并且系統(tǒng)將崩潰。多階段同步生產(chǎn)系統(tǒng)減輕該約束，原因是系統(tǒng)的承載能力在生產(chǎn)周期的任何階段或時(shí)期，即從蓄養(yǎng)到收獲，都未被超過。

從保守的角度操作，在圖1和表1中呈現(xiàn)了基于～3kg/m²的生物量和多階段生產(chǎn)周期的許多可能的蝦生產(chǎn)模式之一。在該模式中，使用四個(gè)階段。在實(shí)踐中，通過將后期幼體蓄養(yǎng)到培育場中執(zhí)行階段1，其中它們?cè)凇?個(gè)月中生長到幼齡階段(0.7-1g)(表1)。通過將幼齡蝦轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)模塊的生產(chǎn)子單元#1(或稱為溝道)執(zhí)行階段2。當(dāng)生物量開始超過系統(tǒng)的承載能力時(shí)，即在生長～4周后，通過在生產(chǎn)子單元#2和#3之間均勻再分蝦來減小蝦密度(階段3)。轉(zhuǎn)移通過重力實(shí)現(xiàn)，即連接管安裝在生產(chǎn)子單元#1和#2或子單元#1和#3之間。懸浮在水中的蝦通過重力從上級(jí)生產(chǎn)子單元(即，#1)移動(dòng)到下級(jí)#2或#3生產(chǎn)子單元。對(duì)建立同步生產(chǎn)周期不可或缺的是，只要#1被清空，就用從培育場轉(zhuǎn)移的幼齡蝦補(bǔ)充以便重新啟動(dòng)周期。

在額外～4周之后，#2和#3的承載能力已被超過。不能僅通過將內(nèi)容物再分到#4和#5中減少蝦生物量。應(yīng)當(dāng)考慮下一階段的承載能力或生物量。在每月周期結(jié)束時(shí)每只蝦的重量將顯著增加。在該情況下，蝦數(shù)量應(yīng)當(dāng)減少。在該情況下通過將子單元3的內(nèi)容物均勻分到子單元4和5中減少蝦數(shù)量。類似地將子單元2的蝦內(nèi)容物均勻分到子單元6和子單元7中。在額外時(shí)期(即～4周)之后，重量為～26g的蝦從子單元4、5、6和7被收獲并且可以被提供用于出售。

替代地，可以采用五階段模式(參見圖2)。在該模式中，通過將后期幼體蓄養(yǎng)到培育場中執(zhí)行階段1，其中它們?cè)凇?個(gè)月中生長到幼齡階段(0.7-1g)。通過將幼齡蝦轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)模塊的生產(chǎn)子單元#1執(zhí)行階段2。與上述的四階段模式同樣的情況適用于五階段模式，即當(dāng)生物質(zhì)開始超過系統(tǒng)的承載能力時(shí)，即在生長～4周后，應(yīng)當(dāng)減小蝦密度。這通過在生產(chǎn)子單元#2和#3之間均勻再分蝦來實(shí)現(xiàn)(階段3)。在額外～4周之后，#2和#3的承載能力將再次被超過。不能簡單地通過將#2和#3的內(nèi)容物轉(zhuǎn)移到#4和#5減少蝦數(shù)量，原因是在短時(shí)期內(nèi)#4和#5的承載能力將被大大超過。作為替代應(yīng)當(dāng)執(zhí)行蝦的部分收獲，并且然后將#2和#3中的蝦的剩余部分轉(zhuǎn)移到#4和#5。在附加時(shí)期(即～4周)之后，由于上述原因執(zhí)行另一部分收獲，并且#4和#5中的蝦的剩余部分相應(yīng)地轉(zhuǎn)移到#6和#7以便最終生長。在同步生產(chǎn)中，重量約為15、24和30g的蝦可以在每月周期結(jié)束時(shí)提供用于出售。使用所描述的模式，每年可以生產(chǎn)13次蝦收成。

無論采用四階段還是五階段模式，兩者都取決于了解蝦養(yǎng)殖所需的化學(xué)、物理和生物條件。作為冷血?jiǎng)游?，凡納濱蝦(太平洋白腿蝦)應(yīng)當(dāng)保持在約21℃-37℃的范圍內(nèi)的可持續(xù)溫度。然而，更加重要的是應(yīng)當(dāng)較高地調(diào)節(jié)溫度以最大化生命功能。出于實(shí)際目的，這意味著環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)保持在30-32℃的窄范圍內(nèi)，優(yōu)選31℃。大多數(shù)氣候區(qū)域(包括熱帶地區(qū))的溫度限制施加了最優(yōu)范圍之外的條件。除了環(huán)境溫度，水質(zhì)是蝦生產(chǎn)的核心。已經(jīng)采用三種不同的方法：這些方法包括非再循環(huán)系統(tǒng)，再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)，和來自天然源的精制流經(jīng)系統(tǒng)。盡管水產(chǎn)養(yǎng)殖有許多變化，但所有蝦系統(tǒng)都必須解決鹽度，固體廢物清除，溶解氧控制，氨氮控制，二氧化碳控制，ph(堿度)方面的水質(zhì)問題。允許與本公開相關(guān)的控制的唯一系統(tǒng)是ras變型。

對(duì)蝦養(yǎng)殖所需的化學(xué)、物理和生物條件的了解允許蝦養(yǎng)殖在美國迅速發(fā)展。然而，在美國蝦養(yǎng)殖的歷史既短暫且從經(jīng)濟(jì)角度來看不穩(wěn)定。太平洋白蝦(凡納濱蝦)被迅速廣泛地接受為在美國大規(guī)模生產(chǎn)蝦的最可行的物種。美國的蝦養(yǎng)殖在20世紀(jì)80年代初迅速擴(kuò)大，直到21世紀(jì)初生產(chǎn)水平不斷提高。在美國允許廣泛養(yǎng)殖的第一種技術(shù)是單階段半密集池塘模式，其中從孵化場獲得的后期幼體被直接蓄養(yǎng)在池塘中。使用該過程，可獲得每收成每公頃5公噸以上(mt/ha/收成)的產(chǎn)量。然而，由于氣候考慮，每年只能有一次收成。相對(duì)于熱帶蝦養(yǎng)殖，美國農(nóng)場是不具競爭力的。蝦養(yǎng)殖轉(zhuǎn)移到海外，接著是自21世紀(jì)初以來美國的陸基蝦養(yǎng)殖生產(chǎn)迅速下降。

對(duì)上述情況的認(rèn)識(shí)促使研究人員開發(fā)將使美國農(nóng)民能夠抵御熱帶地區(qū)全年生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢的技術(shù)。在美國專利第8,336,498號(hào)中描述的技術(shù)部分地是為了解決這些問題而開發(fā)的。

美國專利第8,336,498號(hào)中描述的技術(shù)在范圍上受到限制，并且涉及與蝦生產(chǎn)相關(guān)的方面的子集。早在1973年堆疊溝道就用于蝦養(yǎng)殖，并且最近已成為魚養(yǎng)殖的標(biāo)準(zhǔn)做法(見上文)。堆疊溝道本身僅僅是設(shè)計(jì)如本文所公開的蝦養(yǎng)殖的整合系統(tǒng)方法的一個(gè)因素。

所有水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(即池塘、箱或堆疊溝道等)包含對(duì)于每平方米的水足跡可以生長的蝦的數(shù)量和生物質(zhì)量的物理和生物限制。許多因素屬于該限制，并且通常涉及作用于蝦的化學(xué)和物理壓力。設(shè)計(jì)了生產(chǎn)蝦的多階段方法以減輕壓力和承載能力限制。

在框架內(nèi)思考，本公開一般涉及由模塊化子單元組成的整合多階段超密集蝦生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作。子部件設(shè)計(jì)成組裝在結(jié)構(gòu)單元中，所述結(jié)構(gòu)單元包括由可重復(fù)使用的鋼構(gòu)成的聯(lián)運(yùn)容器、貨運(yùn)容器或海運(yùn)集裝箱，或類似類型的結(jié)構(gòu)。所有子單元都是專門建造的，就如同聯(lián)運(yùn)容器是為了有效的安全存儲(chǔ)、結(jié)構(gòu)剛性和可堆疊而設(shè)計(jì)的。

模塊是定制設(shè)計(jì)的，并且包括用于后期幼體的蝦培育場，由在剛性自支撐容器中制造和構(gòu)造的生產(chǎn)子單元組成的生產(chǎn)組件，用于處理水的再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)，計(jì)算機(jī)控制的飼料分配系統(tǒng)，以及連接到每個(gè)模塊用于操作整合多階段蝦生產(chǎn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)站。

本公開的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)：

與常規(guī)技術(shù)相比，蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)每重量蝦使用的總水量顯著更小。

與常規(guī)技術(shù)相比，蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖在平均水深上顯著更低(例如低至2.5cm，或低2-3倍)。

與常規(guī)技術(shù)相比，蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖獲得每重量蝦使用的面積顯著更小(例如，底板空間)。

蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖獲得的每m²水足跡的蝦產(chǎn)量顯著更大，即，>100kg蝦/m²水足跡/年。換句話說，生產(chǎn)能力>1,000,000kg/ha水足跡/年。

與常規(guī)技術(shù)相比，蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖獲得的每平方米密度更高。

即使在大于100kg/m²水足跡的生產(chǎn)水平下，蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖實(shí)現(xiàn)的存活率顯著更大，即>80％的存活率。

蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖使用為生長優(yōu)化的飼料系統(tǒng)。

蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖使用允許每天24小時(shí)將蝦喂飽的飼料系統(tǒng)。

蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖使用允許與蝦的重量成比例的適當(dāng)尺寸的飼料的飼料系統(tǒng)。

蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖使用擠壓蒸煮制造的漂浮飼料。

蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖使用計(jì)算機(jī)控制的點(diǎn)分配系統(tǒng)。

蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖使用先進(jìn)工程，其部署針對(duì)環(huán)境感測開發(fā)的定制網(wǎng)絡(luò)物理平臺(tái)，所述環(huán)境感測包括：水溫，鹽度，溶解氧，濁度，含氮代謝物，聲學(xué)傳感器(飼料消耗水平)等。

蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖使用工程改造和設(shè)計(jì)將生產(chǎn)與環(huán)境隔離以允許獨(dú)立于地理和氣候限制操作的設(shè)備。

蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖使用安裝在聯(lián)運(yùn)容器中的垂直堆疊生產(chǎn)子單元，由此允許重新考慮結(jié)構(gòu)支撐設(shè)備和設(shè)計(jì)。

蝦的水產(chǎn)養(yǎng)殖使用同步生產(chǎn)周期。生產(chǎn)不再是批處理。

附圖說明

通過參考結(jié)合附圖的以下描述可獲得對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)的更完整和徹底的理解，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征，并且其中：

圖1示出了四階段超密集蝦生產(chǎn)模式的流程圖。階段1培育場(1101)與階段2生產(chǎn)子單元1(1201)流體連通。階段2生產(chǎn)子單元1(1201)與階段3生產(chǎn)子單元2(1301)和階段3生產(chǎn)子單元3(1401)流體連通。階段3生產(chǎn)子單元2(1301)與階段4生產(chǎn)子單元6(1701)和階段4生產(chǎn)子單元7(1801)流體連通。階段3生產(chǎn)子單元3(1401)與階段4生產(chǎn)子單元4(1501)和階段4生產(chǎn)子單元5(1601)流體連通。

圖2示出了五階段超密集蝦生產(chǎn)模式的流程圖。階段1培育場(2101)與階段2生產(chǎn)子單元1(2201)流體連通。階段2生產(chǎn)子單元1(2201)與階段3生產(chǎn)子單元2(2301)和階段3生產(chǎn)子單元3(2401)流體連通。階段3生產(chǎn)子單元2(2301)可以進(jìn)行部分收獲(2310)并且與階段4生產(chǎn)子單元4(2501)流體連通。階段3生產(chǎn)子單元3(2401)可以進(jìn)行部分收獲(2320)并且與階段4生產(chǎn)子單元5(2601)流體連通。階段4生產(chǎn)子單元4(2501)可以進(jìn)行部分收獲(2330)并且與階段5生產(chǎn)子單元6(2701)流體連通。階段4生產(chǎn)子單元5(2601)可以進(jìn)行部分收獲(2340)并且與階段5生產(chǎn)子單元7(2801)流體連通。

圖3a示出了聯(lián)運(yùn)容器的部分透視側(cè)視圖，示出用于養(yǎng)殖蝦后期幼體的堆疊培育箱和支撐設(shè)備的位置。圖3b示出了聯(lián)運(yùn)容器的外部側(cè)視圖，示出了用于服務(wù)訪問的進(jìn)入面板和門的位置。圖3c示出了聯(lián)運(yùn)容器的端視圖，其中門被顯示。圖3d示出了從端部視角觀察的、在聯(lián)運(yùn)容器中構(gòu)造的堆疊培育箱的橫截面。圖3e示出了圖3a的右半部的放大圖，以允許增加的細(xì)節(jié)。

圖4示出了具有外部尺寸指示的優(yōu)選的聯(lián)運(yùn)容器。

圖5示出了堆疊的兩個(gè)聯(lián)運(yùn)容器和垂直布置在其中的生產(chǎn)子單元的橫截面的示意圖。

圖6示出了聯(lián)運(yùn)容器的部分透視側(cè)視圖，示出了垂直布置在兩個(gè)堆疊的聯(lián)運(yùn)容器中的生產(chǎn)子單元。收獲凹坑與排列在每個(gè)生產(chǎn)子單元的水位上方的進(jìn)入門一起在左側(cè)被顯示。

圖7a示出了從上方觀察的生產(chǎn)子單元。也示出了其中的水的定向流動(dòng)。圖7b示出了沿著位于圖7a的左端的收獲凹坑的線性軸線的橫截面。圖7c示出了在圖7a的左側(cè)沿著生產(chǎn)子單元軸線的收獲凹坑的詳細(xì)視圖。

圖8a示出了制造成形成子框架的不銹鋼絲，100密耳高密度聚乙烯(hdpe)布置在所述子框架上以形成水隔室。圖8b示出了通過生產(chǎn)子單元的橫截面，示出了附接有支撐托架的橫向支架的細(xì)節(jié)。支撐托架支撐焊接到聯(lián)運(yùn)容器的壁時(shí)的生產(chǎn)子單元的重量。

圖9示出了設(shè)計(jì)為將用作整合多階段生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分的模塊的再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)的詳細(xì)流程圖。

圖10示出了設(shè)計(jì)成將尺寸合適的飼料分配到生產(chǎn)子單元的計(jì)算機(jī)控制的飼料分配系統(tǒng)的詳細(xì)示意圖。

定義：

可編程邏輯控制器(plc)是工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其連續(xù)監(jiān)測輸入設(shè)備的狀態(tài)并基于定制程序進(jìn)行決策以控制輸出設(shè)備的狀態(tài)。使用該類型的控制系統(tǒng)可以大大增強(qiáng)幾乎任何生產(chǎn)線、機(jī)器功能或過程。然而，使用plc的最大好處是能夠在收集和傳達(dá)重要信息的同時(shí)改變和復(fù)制操作或過程。本發(fā)明的優(yōu)選plc包括1-12個(gè)數(shù)字輸入；1-18個(gè)數(shù)字輸出；1-12個(gè)模擬輸入(0-12伏特)；模擬輸出，熱電偶；rs232接口；usb接口。使用可從velocionetworksinc(huntsville，alabama)商購的pcl，用戶可以使用軟件來實(shí)現(xiàn)：過程控制，機(jī)器控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制，自動(dòng)測試，家居自動(dòng)化。在ace，branched，embedded產(chǎn)品的數(shù)據(jù)表中討論了pcl和/或其等同物的描述(參見branchpcl，velocionetworksinc，huntsvilleal，pg1-6，2014；以及acepcl，velocionetworksinc，huntsvilleal，pg1-6，2014)。

在本發(fā)明中理解的電通信是任何類型的信息(語音，字母數(shù)字，視覺，數(shù)據(jù)，信號(hào)，或其他類型的信息)通過有線或無線(即，無線電信號(hào)，uv，光，手機(jī)等)傳播的電信號(hào)傳輸?shù)耐ㄐ拧ＨQ于用于傳輸或承載信號(hào)的手段，電通信可以分為有線或無線。有線通信通常在許多系統(tǒng)中與不同形式的無線電通信(例如，與無線電中繼通信和衛(wèi)星通信)組合使用。根據(jù)國際電信聯(lián)盟的分類，電通信也包括通過光和其他電磁系統(tǒng)傳輸信息。

具體實(shí)施方式

為了滿足提高每單位面積生產(chǎn)率以及最小化成本的壓力，設(shè)計(jì)了由沿著功能線構(gòu)想的模塊組成的多階段超密集蝦生產(chǎn)系統(tǒng)。最重要的考慮是，每個(gè)功能模塊都必須設(shè)計(jì)成使得它可以整合成整體。另外，所有模塊都從異地制造和快速現(xiàn)場組裝的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

本文公開了一種整合的多階段超密集蝦生產(chǎn)系統(tǒng)，其利用第一階段蝦培育場和由用于蝦生長的堆疊生產(chǎn)子單元組成的生產(chǎn)單元，兩者都采用設(shè)計(jì)成最大化產(chǎn)量同時(shí)最小化生產(chǎn)成本的清水閉環(huán)再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)。整合的蝦生產(chǎn)系統(tǒng)也包括計(jì)算機(jī)控制的飼料分配系統(tǒng)，調(diào)節(jié)壓力驅(qū)動(dòng)的曝氣系統(tǒng)，用于環(huán)境感測的定制設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)物理平臺(tái)，所述環(huán)境感測包括：水溫，鹽度，溶解氧，濁度，氮代謝物(氨，亞硝酸鹽，硝酸鹽)，聲學(xué)傳感器(喂食活動(dòng))，和使用cctv相機(jī)實(shí)時(shí)視覺監(jiān)測每個(gè)生產(chǎn)子單元以獲得與每個(gè)生產(chǎn)子單元相關(guān)的狀況(曝氣，循環(huán)，飼料利用，收獲等)。

可編程邏輯控制器和用戶接口。

可編程邏輯控制器(plc)或可編程控制器是用于典型工業(yè)機(jī)電過程(例如機(jī)械控制)的自動(dòng)化的數(shù)字計(jì)算機(jī)。plc在許多產(chǎn)業(yè)中用于許多機(jī)器。plc設(shè)計(jì)為用于數(shù)字和模擬輸入和輸出的多種布置，擴(kuò)展的溫度范圍，對(duì)電氣噪聲的抗干擾，以及對(duì)振動(dòng)和沖擊的抵御?？刂茩C(jī)器操作的程序通常存儲(chǔ)在電池備份或非易失性存儲(chǔ)器中。plc是“硬”實(shí)時(shí)系統(tǒng)的示例，因?yàn)檩敵鼋Y(jié)果必須在有限時(shí)間內(nèi)響應(yīng)于輸入條件產(chǎn)生，否則將導(dǎo)致非預(yù)期的操作。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，plc與人機(jī)接口模塊一起允許人與機(jī)器進(jìn)行交互以從人端進(jìn)行機(jī)器的有效操作和控制，同時(shí)機(jī)器反饋有助于操作者的決策制定過程的信息。在人機(jī)交互的工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，用戶接口是人與機(jī)器之間發(fā)生交互的空間。siemens(西門子公司，華盛頓特區(qū)，美國)，allenbradley-rockwell(密爾沃基，威斯康星州，美國)，制造商包括：ysibyxylem(pointe-claire，魁北克，加拿大)，pentairaquatic(桑福德，北卡羅來納州，美國)，campbellscientific(洛根，猶他州，美國)，aq1(霍巴特，塔斯馬尼亞州，澳大利亞)，ametek(伯溫，賓夕法尼亞州，美國)，hach(拉夫蘭，科羅拉多州，美國)，以及具有可用的plc設(shè)備的其他定制自動(dòng)化系統(tǒng)將在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

傳感器/探頭：

監(jiān)測ph。ph檢測器是用于電位測量水溶液的ph(其是氫離子的濃度或活性)的裝置。其他確定ph的方法和儀器也可以用于本發(fā)明。也可以使用能夠指示ph的紙。存在許多商業(yè)產(chǎn)品可提供用于確定ph的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個(gè)在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

水溫傳感器/探頭：存在用于測量水溫的各種傳感器。通常，從傳感器/檢測器傳輸?shù)碾娦盘?hào)可以被記錄并且轉(zhuǎn)換成不同的測量單位，包括℃，°f和°k。存在許多商業(yè)產(chǎn)品可提供用于確定溫度的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個(gè)在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

鹽度傳感器容易且精確地測量溶解在水溶液中的全部鹽的含量。鹽度傳感器能夠測量各種鹽度的水，從微咸水到海水，甚至超鹽水環(huán)境。存在許多商業(yè)產(chǎn)品可提供用于確定鹽度的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個(gè)在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

溶解氧傳感器。溶解氧探頭可以用于進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)以確定溶解氧水平的變化，溶解氧水平是水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中的質(zhì)量指標(biāo)之一。溶解氧是指存在于水或其他液體中的游離、非復(fù)合氧的水平。由于其對(duì)生活在水體中的生物的影響，溶解氧是評(píng)估水質(zhì)的重要參數(shù)。存在許多商業(yè)產(chǎn)品可提供用于確定溶解氧的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個(gè)在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。例如，“directindustry.com”的在線目錄包括各種各樣的溶解氧探頭。另外，mettler-toledoingoldinc(比勒利卡，馬塞諸塞州01821美國)是銷售可用作對(duì)本發(fā)明有用的氧傳感器的氧傳感器和探頭的許多公司之一。

濁度傳感器。濁度是由通常肉眼不可見的大量單獨(dú)的顆粒(類似于空氣中的煙霧)導(dǎo)致的流體混濁或渾濁。濁度的測量是水質(zhì)的一項(xiàng)關(guān)鍵測試。存在許多商業(yè)產(chǎn)品可提供用于確定濁度的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個(gè)在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。例如，名為“directindustry.com”的在線目錄包括各種各樣的濁度傳感器。另外，mettler-toledoingoldinc(比勒利卡，馬塞諸塞州01821美國)是銷售可用作對(duì)本發(fā)明有用的濁度傳感器的濁度傳感器和探頭的許多公司之一。

氮代謝物(氨，亞硝酸鹽，硝酸鹽)檢測。氮是蛋白質(zhì)和核酸中的關(guān)鍵化學(xué)元素，因此生物體必須代謝氮才能存活。存在許多商業(yè)產(chǎn)品可提供用于確定氮代謝物的探頭、傳感器和檢測的多種不同手段，其中的每一個(gè)在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

聲學(xué)傳感器(喂食活動(dòng))表面聲波傳感器是依賴于表面聲波的調(diào)制來感測物理現(xiàn)象的一類微機(jī)電系統(tǒng)(mems)。傳感器將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械波，與電信號(hào)不同，該機(jī)械波可容易受到物理現(xiàn)象的影響。隨后裝置將該波轉(zhuǎn)換回電信號(hào)?？梢允褂幂斎牒洼敵鲭娦盘?hào)之間的幅度、相位、頻率變化或時(shí)間延遲來測量期望現(xiàn)象的存在。存在許多商業(yè)產(chǎn)品可提供用于確定進(jìn)食活動(dòng)的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個(gè)在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

相機(jī)。使用cctv相機(jī)實(shí)時(shí)視覺監(jiān)測每個(gè)生產(chǎn)子單元以獲得與每個(gè)生產(chǎn)子單元相關(guān)的狀況(曝氣，循環(huán)，飼料利用，收獲等)。存在許多商業(yè)產(chǎn)品可提供用于視覺監(jiān)測生產(chǎn)的多種不同手段，其中的每一個(gè)在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。紅外cctv也是可行的選擇。在優(yōu)選的實(shí)施例中，使用waterproof700tvl(bwgroup，中國)和hikvisionds-2cd2012-i-4mm1.3mpoutdoorbulletip相機(jī)(hikivision，工業(yè)市，加利福尼亞州，美國)。

聲音喂食系統(tǒng)。本發(fā)明使用為蝦農(nóng)提供的基于sf200傳感器的喂食控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用無源聲學(xué)來識(shí)別蝦喂食活動(dòng)，并隨后使用該信息由自適應(yīng)喂食算法來控制飼料輸送時(shí)間。自適應(yīng)算法確保輸送的飼料匹配蝦的食欲，使得如需要?jiǎng)t每天24小時(shí)喂飽動(dòng)物而沒有浪費(fèi)。未詳細(xì)闡述的其他喂食系統(tǒng)也被認(rèn)為在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

培育模塊

滿足上述表1中所列的生產(chǎn)水平需要大量的后期幼體(pl)。所以，對(duì)與成長階段分開執(zhí)行的培育階段提出了高要求。為了滿足該要求，必須設(shè)計(jì)高容量的培育模塊。

本文公開了將蝦的后期幼體以4,000-8,000/m²的密度蓄養(yǎng)到在conex中垂直堆疊的箱中。每個(gè)箱包含與在后期幼體的預(yù)平衡中使用的相同鹽度的水。通過將其循環(huán)通過類似于下面針對(duì)生產(chǎn)模塊(參見ras模塊)描述的再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)來保持每個(gè)箱中的水。水持續(xù)曝氣并保持在31-33℃。

根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，后期幼體可以以5,000-12,000/m²的密度蓄養(yǎng)到在conex中垂直堆疊的堆疊淺水箱中(圖3a、d和e(601))。箱可以由許多不同的材料制成，所述材料包括玻璃纖維，木質(zhì)復(fù)合材料，合成塑料(例如聚乙烯，丙烯，丙烯腈丁二烯，苯乙烯等)，環(huán)氧涂層鋼，金屬及其組合。在一個(gè)期望的考慮中，箱由丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)制成，具有到前角部的0.5-1.5％斜率，前角部中設(shè)置有立管。在安裝箱之前，容器的conex(conex)內(nèi)部的所有表面都完全用耐化學(xué)腐蝕材料(例如環(huán)氧樹脂)密封以防止鹽水腐蝕。

每個(gè)箱601(圖3a、d和e)中的鹽水深度保持在30-50cm，優(yōu)選40cm的平均深度。使用立管獨(dú)立地保持每個(gè)箱中的箱水深度，該立管通過conex的壁插入后期幼體蓄養(yǎng)在其中的設(shè)備隔室(602)中。在后期幼體養(yǎng)殖期間，分流閥和泵將通過從儲(chǔ)箱(606)循環(huán)來保持水位。

加熱和/或冷卻設(shè)備位于設(shè)置在每個(gè)conex602(圖3a)中的設(shè)備隔室的中央。通過將維持在31-33℃的流體介質(zhì)循環(huán)通過固定在每個(gè)培育箱底部由聚乙烯(pex)管道組成的液壓循環(huán)系統(tǒng)來維持每個(gè)箱中的溫度。這種循環(huán)與箱的內(nèi)容物完全無關(guān)。

為了曝氣目的，使用位于設(shè)備隔室602(圖3a)中的熱交換器將空氣預(yù)調(diào)節(jié)至31-33℃，然后將空氣分配到后期幼體箱601(圖3a、d和e)中的水中。

計(jì)算機(jī)控制的致動(dòng)器控制飼料分配，該飼料分配通過管608(圖3a)涌入(一個(gè)或多個(gè))箱中，所述管連接到位于設(shè)備隔室607(圖3b)的左側(cè)和右側(cè)的可通過門接近的隔室中的箱堆之間的料斗。值得注意的是面板切入conex604的前部和前部相對(duì)側(cè)(后側(cè))的左側(cè)和右側(cè)(圖3b)。這些面板允許進(jìn)入每個(gè)培育箱，因?yàn)樗鼈兾挥诿總€(gè)箱的邊緣上方。它們位于該處的目的是為了在每個(gè)箱中的放置濾網(wǎng)，該濾網(wǎng)增加表面積并在箱中用作擋板。此外，在每個(gè)周期之后，需要對(duì)箱進(jìn)行清潔并且面板切口允許方便的進(jìn)入。在操作條件下的每個(gè)面板切口由門周圍的墊圈密封。當(dāng)不需要進(jìn)入時(shí)門被鎖上。

603(圖3e)所示的面板是設(shè)備隔室的蓋。類似地，605(圖3c)顯示位于conex的每個(gè)端部的門。

培育階段可以進(jìn)行25-40天，優(yōu)選30天。在該時(shí)期結(jié)束時(shí)，后期幼體已成長為0.4-0.7g幼齡蝦。時(shí)間可以有所不同。可能的情況是希望加速或減緩蝦的生長，這可以部分地通過調(diào)高或調(diào)低水溫和/或喂食速度來實(shí)現(xiàn)。

在培育階段結(jié)束時(shí)，幼齡蝦可以被量化并轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)模塊中來長大。

長大生產(chǎn)模塊

當(dāng)考慮倉庫中的蝦生產(chǎn)時(shí)最典型的限制是水足跡，即在地面水平由水占據(jù)的面積。本文公開的多階段系統(tǒng)允許每年>100kg/m²水足跡的生產(chǎn)(見上表1)，該量明顯大于任何其他系統(tǒng)。其是單階段生產(chǎn)系統(tǒng)中(如在地面溝道中或地面箱中)每平方米生長量的十幾倍。

在陸基箱或位于地面的溝道中養(yǎng)殖蝦通常需要約一米的平均水深，該重量對(duì)堆疊系統(tǒng)來說是不可實(shí)現(xiàn)的。然而，如美國專利第8,336,488號(hào)中所公開的，蝦可以在低至10cm的平均水深下養(yǎng)殖，使得能夠堆疊生產(chǎn)子單元并且由此允許增加每個(gè)水足跡(即，占據(jù)的地面面積)的蝦產(chǎn)量。

根據(jù)本文公開的更具體的實(shí)施例是用于超密集多階段蝦生產(chǎn)模塊的設(shè)計(jì)，其利用整合到兩個(gè)堆疊的“高貨柜”(hi-cube，hc)conex單元中的專用生產(chǎn)子單元。hcconex單元典型地在每個(gè)端部安裝門并且由波紋耐候鋼構(gòu)成(圖4)。每個(gè)hc可以堆疊并且具有帶開口的鑄件，該開口用于位于每個(gè)拐角處的扭鎖緊固件。為了本文公開的目的，每個(gè)單元通常具有9英尺6英寸(2.896米)的高度和53英尺(16.15米)的長度。當(dāng)堆疊時(shí)兩個(gè)conex容器的高度為19英尺(5.79米)。

根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，蝦可以在在conex容器中制造的一系列堆疊生產(chǎn)子單元中生長。在每個(gè)生產(chǎn)子單元內(nèi)容納的是用于生長蝦的低平均深度的水。圖5中提供了一種這樣的設(shè)計(jì)，其示出了堆疊在第一聯(lián)運(yùn)容器(5200)的頂部上的第二聯(lián)運(yùn)容器(5100)。圖5中示出了生產(chǎn)子單元垂直布置在其中的兩個(gè)聯(lián)運(yùn)容器的橫截面。生產(chǎn)子單元201、202、203和204被整合到上部conex容器214中，205、206和207位于下部conex容器中。每個(gè)conex容器的生產(chǎn)子單元的數(shù)量可以不受限制地重新配置。還在圖5中示出了生產(chǎn)子單元子框架的配置。示出了壁208，基部和升高的中心點(diǎn)212。

conex結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛性，具有四個(gè)自支撐壁并且是線性的，從而形成矩形盒。結(jié)構(gòu)剛性由波紋鋼的焊接鋼壁和鋼框架賦予。結(jié)構(gòu)剛性是至關(guān)重要的，因?yàn)榛縞onex必須支持直接放置在頂部上的一個(gè)或多個(gè)相同尺寸的結(jié)構(gòu)。另外，當(dāng)生產(chǎn)子單元201-207填充水并且重量被轉(zhuǎn)移到conex的壁和向下轉(zhuǎn)移到角支撐件時(shí)，每個(gè)conex應(yīng)當(dāng)能夠保持結(jié)構(gòu)完整性。沿著x軸、y軸或z軸不能有任何尺寸變化，否則將導(dǎo)致高度差，其將引起生產(chǎn)子單元中的水深變化和蝦生產(chǎn)問題。

生產(chǎn)模塊的配置在圖6中進(jìn)一步示出。圖6中示出了兩個(gè)堆疊的conex聯(lián)運(yùn)容器(712、713)的部分透視側(cè)視示意圖，其中生產(chǎn)子單元(701、702、703、704、705、706、707)垂直地布置在每一個(gè)中。收獲凹坑711被示出為位于每個(gè)生產(chǎn)子單元的左端。還示出了安裝在生產(chǎn)子單元702、703、704、705、706和707的水位正上方的通道門面板。這些門具有墊圈和鎖定布置，使得當(dāng)關(guān)閉時(shí)它們形成完全緊密密封。門特意定位成允許監(jiān)測蝦和與生產(chǎn)子單元相關(guān)的狀況，例如飼料分配，水循環(huán)，曝氣等。712的頂板和生產(chǎn)子單元701之間的垂直空間有限。如之前所述，每個(gè)conex的生產(chǎn)子單元的數(shù)量是靈活的并且可以變化。或者所有生產(chǎn)子單元在設(shè)計(jì)上相同。

所有生產(chǎn)子單元具有相同的設(shè)計(jì)，并且在插入conex之前在外部制成單元。沿著每條溝道的長度沒有高度差。每個(gè)生產(chǎn)子單元中的水深設(shè)定為35cm或更大的平均深度。圖7a中示出了一個(gè)這樣的生產(chǎn)子單元配置。每個(gè)生產(chǎn)子單元寬為～2.4米并且為15.5米長。在一個(gè)端部構(gòu)造稱為凹坑412(圖7a、b和c)的用于包容性目的的結(jié)構(gòu)并且在相對(duì)端部構(gòu)造端蓋結(jié)構(gòu)(圖7a)。它設(shè)計(jì)成促進(jìn)水循環(huán)。

圖7a中的生產(chǎn)子單元模塊的描述包括長方體箱，其具有在箱的中部較淺的沿長度方向升高的深度線(參見橫截面8a和8b)，具有位于箱的第一端部的凹坑結(jié)構(gòu)(圖7b和7c)和位于箱的第二端部的蓋結(jié)構(gòu)。長方體箱能夠容納淡水或鹽水。再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)與生產(chǎn)子單元模塊流體連通。另外，飼料分配模塊與生產(chǎn)子單元模塊流體連通。計(jì)算機(jī)控制模塊與連接到生產(chǎn)子單元模塊、再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)模塊和/或飼料分配模塊的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備模塊連接。

根據(jù)更具體的實(shí)施例，由多個(gè)子結(jié)構(gòu)406、408(圖7b和c)組成的凹坑的深度為25至35cm，所述深度從圖7b的底部402和圖7c的402、404到基部408測得。凹坑長度404(圖7c)為1.2米長。在生產(chǎn)子單元整個(gè)周圍延伸的側(cè)壁402和404(圖7a、b和c)的高度為40cm。凹坑的側(cè)壁與生產(chǎn)子單元的其余部分的壁鄰接。當(dāng)容器門關(guān)閉時(shí)，每個(gè)生產(chǎn)子單元相對(duì)于位于上方和下方的那些生產(chǎn)子單元形成隔離的封閉隔室。端壁412和417在拐角處向外成5-15度角以促進(jìn)水循環(huán)并消除盲點(diǎn)碎屑積聚。

凹坑結(jié)構(gòu)412(圖7a、b和c)具有多階段整合超密集生產(chǎn)系統(tǒng)工作所必需的許多功能。從功能的角度來看，在凹坑409、410、411和413的底部設(shè)計(jì)了四個(gè)物理開口(圖7a)。通過定向噴嘴(見下文)在逆時(shí)針方向循環(huán)的水在通過并與凹坑412中的水相互作用時(shí)將減慢。存在于水中的廢物將沉淀出來，積聚在底部408上(圖7b)。為了清除的目的，通過將水送經(jīng)加蓋的定向噴嘴409(圖7a)使包括蝦排泄物的碎屑緩緩地懸浮并通過濾網(wǎng)加蓋的出口411和413捕獲碎屑。具有濾網(wǎng)的出口411、413對(duì)廢物是可滲透的。濾網(wǎng)尺寸確定成保留蝦。通過濾網(wǎng)蓋的水和碎屑被泵送到再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)，參見下面的ras模塊(圖9)。出口410(圖7a和7c)也位于凹坑內(nèi)，即在底部。該出口用于轉(zhuǎn)移和收獲蝦。為了描述的目的，大直徑的撓性管可以連接到410，并且當(dāng)閘閥打開時(shí)，水與蝦一起將通過開口。水和蝦由此可以轉(zhuǎn)移到較低層級(jí)的生產(chǎn)子單元或輸送到收獲箱。在任一情況下，通常期望定量正在轉(zhuǎn)移或收獲的蝦的數(shù)量。這可以通過將撓性管連接到larcose蝦計(jì)數(shù)器(flanery,w.，kramer,k.，steimle,e.，和kristjansson,h.，“briefdescriptionofthelarcoseshrimpcounter”，vakiaquaculturesystemsltd.，web，2013年2月21日)并允許懸浮在水中的蝦通過連接到計(jì)算機(jī)的光電傳感器而實(shí)現(xiàn)，其中使用計(jì)算機(jī)成像軟件來處理圖像并計(jì)數(shù)蝦的數(shù)量。例如，larcose蝦計(jì)數(shù)器是基于視頻的計(jì)數(shù)系統(tǒng)，其使用計(jì)算機(jī)成像識(shí)別來計(jì)數(shù)后期幼體。它可以識(shí)別從約3mm至200mm的任何物體。它可以計(jì)數(shù)小至pl-5的后期幼體，甚至可以區(qū)分活的和死的幼體。使用流經(jīng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)可以避免捕網(wǎng)、水冷和統(tǒng)計(jì)猜測。

在部分轉(zhuǎn)移的情況下，實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)允許經(jīng)營者根據(jù)需要量化并將蝦分配到生產(chǎn)子單元中。它消除了捕網(wǎng)和/或統(tǒng)計(jì)猜測。如果要將蝦作為活蝦提供出售，則該計(jì)數(shù)器的使用也得到應(yīng)用，即，它允許經(jīng)營者在銷售時(shí)數(shù)出交付給客戶的蝦的數(shù)量。

生產(chǎn)子單元中的水位由立管和深度傳感器保持。根據(jù)需要，通過從作為ras一部分的儲(chǔ)箱泵送到每個(gè)生產(chǎn)子單元中的水來恢復(fù)水深。在生產(chǎn)子單元周圍的水循環(huán)由從ras泵送到生產(chǎn)子單元中的循環(huán)水和圍繞生產(chǎn)子單元的線性長度的側(cè)壁定位的空氣分散噴嘴驅(qū)動(dòng)。

圖7a、b和c是生產(chǎn)子單元的整體設(shè)計(jì)。為了制造目的，構(gòu)造了由大尺寸不銹鋼絲網(wǎng)組成的線框子結(jié)構(gòu)。它被成形為形成生產(chǎn)子單元的基部604(圖8a)和側(cè)壁602(圖8a和b)。為了完成生產(chǎn)子單元的構(gòu)造，將100密耳的高密度聚乙烯(hdpe)襯墊裝配在子框架上，并且在需要的地方接頭被熱焊接以形成防水隔室。

構(gòu)成生產(chǎn)子單元的子結(jié)構(gòu)和襯墊通過橫向支架603(圖8b)以線性間隔被支撐。橫向支架605(圖8a)中的切口定位成便于進(jìn)行操作所需的管道和布線安裝。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)移或收獲蝦時(shí)，可以啟動(dòng)具有穿過橫向支架切口605并通向計(jì)算機(jī)控制的致動(dòng)閥的路徑的高水壓管線。從再循環(huán)端蓋開始朝著收獲凹坑412(圖7a)移動(dòng)的連續(xù)脈沖序列的水可以用于從生產(chǎn)子單元清除任何蝦。這是必要的步驟，因?yàn)楸M管它們可以被排出水從生產(chǎn)子單元沖出，但一定百分比傾向于因試圖抵抗水流而擱淺。

生產(chǎn)子單元床604制造成使得它是平坦的，橫向離開側(cè)壁602(圖8a)30cm，然后向上至中心并向下延伸到達(dá)相對(duì)側(cè)壁。因此它形成拱形結(jié)構(gòu)，其具有在支撐支架603(圖8b)的中心點(diǎn)正上方～20cm的中心高度。從功能的角度來看，升高的中心有助于沿著生產(chǎn)子單元的線性軸線的水循環(huán)以及曝氣、碎屑清除、形成增加的表面積并且通過在生產(chǎn)子單元的任一側(cè)產(chǎn)生深水排水通道以便于蝦的收獲。

還在圖8a和b中示出位于每個(gè)支撐支架603(圖8b)的端部處的托架601。當(dāng)生產(chǎn)子單元安裝在conex中時(shí)，托架焊接到壁并且是完全組裝的生產(chǎn)子單元的支撐手段。

生產(chǎn)模塊中的每個(gè)生產(chǎn)子單元獨(dú)立地連接到閉環(huán)水再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)模塊。ras模塊的流程圖在圖9中示出。在循環(huán)回到單獨(dú)的生產(chǎn)子單元之前，使用熱交換器將經(jīng)ras處理的水加熱至(31-33℃)。類似地，壓縮空氣在通過生產(chǎn)模塊側(cè)(conex壁)和生產(chǎn)子單元的側(cè)壁中的連接端口被注入之前進(jìn)行預(yù)處理。通過擴(kuò)散器注入的空氣量將由可以由計(jì)算機(jī)控制的流量閥和壓力調(diào)節(jié)器控制。

曝氣是蝦養(yǎng)殖中的關(guān)鍵必需品。在生產(chǎn)模塊外部的環(huán)境空氣可能在一天中變化很大。用于曝氣的冷空氣可以顯著降低水溫，減緩蝦的新陳代謝，即蝦的生長，并提高生產(chǎn)的能量成本。所以，將使用經(jīng)調(diào)節(jié)的壓縮空氣對(duì)每個(gè)生產(chǎn)子單元中的水進(jìn)行充氧。

附加的監(jiān)測特征體現(xiàn)在生產(chǎn)模塊的設(shè)計(jì)中。在操作中，生產(chǎn)模塊內(nèi)的每樣?xùn)|西都與環(huán)境外部環(huán)境隔離。所以，必須設(shè)計(jì)一種方法以在長大期間監(jiān)測安裝在conex容器內(nèi)的生產(chǎn)子單元上方的通道空間內(nèi)的活動(dòng)。這是目標(biāo)，led位于每個(gè)生產(chǎn)子單元的水管線上方的壁上，并且電荷耦合電視(cctv)相機(jī)策略性地置于每個(gè)生產(chǎn)子單元的上方。來自每個(gè)cctv相機(jī)的信號(hào)反饋到中央工作站從而可在那里監(jiān)測信號(hào)。長大期間保持低強(qiáng)度照明。照明不經(jīng)常地升高至足以進(jìn)行檢查以確定是否存在循環(huán)、飼料分配和消耗或蝦本身的問題的水平。

網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)(“cps”)是協(xié)調(diào)控制物理實(shí)體的計(jì)算元件的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)不同，完備的cps通常設(shè)計(jì)為具有物理輸入和輸出的交互元件的網(wǎng)絡(luò)，而不是獨(dú)立的設(shè)備。該理念與具有適合引導(dǎo)路徑的計(jì)算智能的智能機(jī)構(gòu)的機(jī)器人和傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念密切相關(guān)。科學(xué)與工程的不斷發(fā)展將借助于智能機(jī)構(gòu)來改善計(jì)算機(jī)與物理元件之間的聯(lián)系，這大大增加在其中公開的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的適應(yīng)性、自主性、效率、功能性、可靠性、安全性和可用性。例如，其他監(jiān)測設(shè)備包括嵌入每個(gè)生產(chǎn)子單元中的水質(zhì)傳感器。經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)物理平臺(tái)連接的傳感器的數(shù)據(jù)將實(shí)時(shí)反饋給中央計(jì)算機(jī)。待監(jiān)測的物理和化學(xué)測量包括：水溫，鹽度，溶解氧，ph，總?cè)芙夤腆w(tds)，氮代謝物水平(氨，亞硝酸鹽，硝酸鹽)以及聲學(xué)(喂食活動(dòng))。

再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)模塊

根據(jù)本文所述的具體實(shí)施例，蝦長大生產(chǎn)模塊內(nèi)的堆疊生產(chǎn)子單元應(yīng)當(dāng)使用閉環(huán)ras進(jìn)行操作。圖9中示出的是設(shè)計(jì)成與整合多階段蝦生產(chǎn)系統(tǒng)一起操作的ras。簡而言之，如圖9中所示，流入的經(jīng)過濾的天然海水102或井水104在放置到儲(chǔ)存容器109之前與海鹽108組合達(dá)到所需的鹽度。然后將鹽水通過泵分配到在生產(chǎn)模塊中構(gòu)造的生產(chǎn)子單元110、112、114、116、118、120和122。直接泵送到每個(gè)生產(chǎn)子單元的水不被曝氣。它獨(dú)立地提供給每個(gè)生產(chǎn)子單元111、113、115、117、119、121和123。

關(guān)閉回路，以受控的速率從蝦在其中生長的每個(gè)生產(chǎn)子單元110、112、114、116、118、120和122去除水，并在將其泵送到移動(dòng)床生物反應(yīng)器(mbbr)124進(jìn)行再處理以去除懸浮廢物特別是氨之前，將其送至微濾網(wǎng)筒狀過濾器126以去除碎屑(多余的飼料，糞便等)。泵送到mbbr124的水向下傾瀉通過自然空氣的交叉射流以除去二氧化碳。然后它通過微珠介質(zhì)以對(duì)水進(jìn)行脫氮。附著到介質(zhì)的細(xì)菌將氨轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。來自mbbr124的水循環(huán)通過泡沫分餾器125以除去乳化的蛋白質(zhì)物質(zhì)并返回到mbbr。然后通過泵130將經(jīng)調(diào)節(jié)的水返回到每個(gè)生產(chǎn)子單元(110、112、114、116、118、120和122)。來自124和125的水飽和廢物被轉(zhuǎn)移到127即上流式厭氧污泥床反應(yīng)器127進(jìn)行處理。來自127的污泥根據(jù)需要被去除并且用作高氮肥或送至垃圾填埋場。水放置在儲(chǔ)存器128中以便再循環(huán)到操作中。

飼料分配模塊

蝦將全天候消耗飼料，因此設(shè)計(jì)了完成該目標(biāo)的系統(tǒng)以便最大化蝦的生產(chǎn)。存在與非漂浮蝦飼料相關(guān)的幾個(gè)問題。例如，在水表面上分散或通過在單點(diǎn)注入的飼料在接觸時(shí)迅速形成水合物。水迅速浸出營養(yǎng)物質(zhì)和/或化學(xué)引誘物。因此，非漂浮蝦飼料不僅營養(yǎng)不佳，而且經(jīng)過一段時(shí)間，蝦甚至不能檢測到它。飼料成為細(xì)菌的營養(yǎng)來源，導(dǎo)致氨的產(chǎn)生提高。也難以判斷蝦是否吃了所有這種飼料，原因是不能通過水看到這種飼料。因此，可能容易使蝦被喂食太多的飼料，導(dǎo)致浪費(fèi)和水污染，或被喂食過少的飼料，導(dǎo)致生長較慢。也可能發(fā)生非最佳喂食，原因是非漂浮蝦飼料應(yīng)當(dāng)通過喂食系統(tǒng)分散在水面上；否則它將簡單地在一個(gè)地區(qū)下沉，而不是在所有地區(qū)中將飼料同等地提供給蝦。通過插入生產(chǎn)子單元上方的進(jìn)入面板(見圖6)提供到生產(chǎn)模塊的通路，但不可思議的是，每天可以例行多次打開面板以分配飼料和/或機(jī)械系統(tǒng)可以完成這一工作而不會(huì)大大增加成本。總之，需要新的蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)和方法來解決上述一個(gè)或多個(gè)問題以及其他困難。

為了在本文描述實(shí)施例的目的選擇漂浮飼料。優(yōu)選的是通過對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行巴氏滅菌的擠壓蒸煮法和預(yù)處理制備的漂浮飼料，原因是該技術(shù)適合于制備穩(wěn)定的小直徑飼料。如在美國專利申請(qǐng)公告us2012/0204801中所述，使用漂浮飼料有利于：使用機(jī)械點(diǎn)喂食系統(tǒng)喂食蝦，每天24小時(shí)每當(dāng)需要時(shí)喂食蝦，減少由于未消耗的飼料引起的水污染和浪費(fèi)，通過觀察飼料何時(shí)被消耗以優(yōu)化喂食速率，增加蝦生長速度，減小蝦死亡率，改善整體蝦健康狀況，減少飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)浸出，減少生產(chǎn)系統(tǒng)排放(去除水)帶來的飼料損失，以及減少生產(chǎn)一磅蝦所需的飼料量，即減少fcr(飼料轉(zhuǎn)化率)。

多階段蝦生產(chǎn)系統(tǒng)提出了獨(dú)特的問題，即一個(gè)尺寸的飼料不適合所有。長大階段2的小蝦(見表1)不能有效地消耗適合長大階段4的蝦(見表1)的飼料顆粒。所以，設(shè)計(jì)一種可以實(shí)時(shí)為每個(gè)生產(chǎn)子單元提供尺寸適當(dāng)?shù)娘暳系南到y(tǒng)，其中可能存在大小為0.7-30克以上的蝦。

除了飼料考慮之外，在設(shè)計(jì)飼料分配系統(tǒng)時(shí)必須處理環(huán)境因素。在長大生產(chǎn)模塊內(nèi)的整個(gè)環(huán)境，但更重要的是在每個(gè)生產(chǎn)子單元占據(jù)的體積中的環(huán)境是高度水飽和的。飼料顆粒(包括漂浮飼料顆粒)將團(tuán)聚到使飼料通過重力和/或通過空氣驅(qū)動(dòng)分配系統(tǒng)被引入的任何管的壁。所以，將從environmentaltechnologiesinc.最初設(shè)計(jì)的系統(tǒng)改進(jìn)的飼料分配系統(tǒng)整合到本文公開的多階段生產(chǎn)系統(tǒng)中以處理相關(guān)問題。

為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了按需飼料分配系統(tǒng)來分配四種不同大小的飼料。另外，通過水合飼料并通過飼料管將其直接泵送到每個(gè)生產(chǎn)子單元來消除環(huán)境因素。分配系統(tǒng)在圖10中示出。該系統(tǒng)圍繞將四種不同大小的飼料從儲(chǔ)存料斗選擇性地分配到生產(chǎn)子單元310、312、314和316的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。切換源由計(jì)算機(jī)控制的致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。

簡而言之，選擇的飼料通過計(jì)算機(jī)控制的驅(qū)動(dòng)器從飼料倉307(圖10)經(jīng)由螺旋輸送器320輸送到水合箱32。緊接著將水泵送321到水合箱322中，并且懸浮的飼料被立即泵送326到歧管324。當(dāng)歧管324處的計(jì)算機(jī)控制的致動(dòng)閥打開時(shí)，現(xiàn)在存在于歧管324中的懸浮飼料隨后由泵通過注水分配管306分配到期望的生產(chǎn)子單元，即，310、312、314或316。在排放之后，來自323的加壓水通過致動(dòng)器控制閥325沖洗到歧管324中，并且隨后通過分配管306以在下一個(gè)喂食周期啟動(dòng)之前清除系統(tǒng)中的任何殘余物。沖洗將防止飼料積聚，飼料浸出等。每個(gè)喂食管通過每個(gè)容器的壁傳輸?shù)矫總€(gè)生產(chǎn)子單元的水位上方的喂食點(diǎn)，允許單點(diǎn)喂食。與飼料分配系統(tǒng)一起示出了用于生產(chǎn)子單元311、313、315和317的曝氣裝置(圖10)。

實(shí)施例1：

一種優(yōu)選的模塊化蝦生產(chǎn)系統(tǒng)包括若干單元，其包括：

a.后期幼體培育模塊；

b.生產(chǎn)子單元模塊；

c.再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)模塊；

d.飼料分配模塊；以及

e.計(jì)算機(jī)控制模塊，

系統(tǒng)的基本操作被模塊化和整合以形成由定制設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)物理平臺(tái)控制的多階段同步超密集蝦生產(chǎn)系統(tǒng)，所述平臺(tái)通過嵌入到后期幼體培育模塊、生產(chǎn)子單元模塊、再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)模塊和飼料分配模塊中的傳感器采集數(shù)據(jù)，其允許與人機(jī)接口模塊(him)整合的程序邏輯控制器(plc)通過耦合反饋環(huán)調(diào)節(jié)所有方面以便保持蝦的同步生產(chǎn)周期的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境。優(yōu)選的后期幼體培育模塊包括用于生產(chǎn)幼齡蝦的至少一個(gè)淺水箱。后期幼體培育模塊與后期幼體循環(huán)水系統(tǒng)(“plras”)模塊、飼料分配模塊和計(jì)算機(jī)控制模塊流體連接。后期幼體培育模塊具有所有設(shè)備以成為獨(dú)立單元，但是一些方面可以整合到整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中。生產(chǎn)子單元模塊包括至少一個(gè)長方體箱，其具有在箱的中部較淺的沿長度方向升高的深度線，具有位于箱的一個(gè)端部的收獲凹坑結(jié)構(gòu)和位于箱的另一端部的蓋結(jié)構(gòu)。該長方體箱能夠容納水并裝有用于引入和排出水的至少一個(gè)閥。再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)與生產(chǎn)子單元模塊流體連通。飼料分配模塊與生產(chǎn)子單元模塊流體連通。計(jì)算機(jī)控制模塊與人機(jī)接口模塊(“him”)電連通。在優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)設(shè)備裝置連接到后期幼體培育模塊、生產(chǎn)子單元模塊、再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)模塊或飼料分配模塊。

后期幼體培育模塊包括具有約8ft×約8ft×約1.5ft的尺寸的一個(gè)或多個(gè)淺水箱，其朝著位于箱的拐角中的立管成約0.5-1.5％的角度傾斜。淺水箱中的水深保持在30-50cm范圍內(nèi)，優(yōu)選約40cm的平均深度。優(yōu)選的生產(chǎn)子單元模塊的尺寸包括具有約7.9ft×約52ft×約1.55ft的尺寸的一個(gè)或多個(gè)長方體箱，其包括在一個(gè)端部處的收獲凹坑和在另一端部處的再循環(huán)端蓋。這些長方體箱的每一個(gè)堆疊在具有約8ft×約53ft×約9.6ft的尺寸的第一conex容器的內(nèi)部。再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)模塊由泵、連接和閥組成，形成從ras模塊到包含在第一conex容器內(nèi)部的每個(gè)生產(chǎn)子單元模塊的長方體箱的獨(dú)立連接的閉環(huán)再循環(huán)。在優(yōu)選實(shí)施例中，再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)包含在第二conex容器內(nèi)。

優(yōu)選的模塊化蝦生產(chǎn)系統(tǒng)包含用于監(jiān)測、保持或改變模塊化蝦生產(chǎn)系統(tǒng)的某些設(shè)備和/或裝置。例如，這樣的設(shè)備可以具有可編程邏輯控制器(plc)以便控制特定光級(jí)；水循環(huán)率；箱水位；在29-33℃范圍內(nèi)的水溫；ph濃度；在10-14份/千份的范圍內(nèi)的鹽濃度；在大于4.5mg/l的范圍內(nèi)的溶解氧水平；氮代謝物濃度；用于檢測表面聲波的調(diào)制以感測物理現(xiàn)象的傳感器；總?cè)芙夤腆w指數(shù)；在箱中發(fā)生的視覺事件；箱中的現(xiàn)場或錄制視覺事件；或其組合。

在優(yōu)選實(shí)施例中，用于監(jiān)測、保持或改變蝦的同步生產(chǎn)周期的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的部件依賴于可編程邏輯控制器(plc)，其本質(zhì)上是控制模塊化蝦生產(chǎn)系統(tǒng)的不同部件或過程并根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行要求進(jìn)行編程的工業(yè)計(jì)算機(jī)。許多現(xiàn)成的和/或定制的系統(tǒng)可從siemens，allenbradley(rockwell)獲得，或可從其他供應(yīng)商獲得許多其他定制plc系統(tǒng)。

用于監(jiān)測、保持或改變特定光級(jí)的優(yōu)選部件包括安裝在每個(gè)生產(chǎn)子單元的水管線上方的發(fā)光二極管(led)，其在本領(lǐng)域中是已知的，原因是led已在市場上多年。用于監(jiān)測、保持或改變水循環(huán)率的部件包括泵和閥，其也可從許多商業(yè)制造商獲得。用于監(jiān)測、保持或改變箱水位的部件包括液位傳感器。用于監(jiān)測、保持或改變水溫的部件包括在通過微分散噴嘴分配到水中之前通過熱交換器預(yù)調(diào)節(jié)到31℃的壓縮空氣。用于監(jiān)測、保持或改變ph濃度的部件包括ph探頭。用于監(jiān)測、保持或改變?cè)?0-14份/千份的范圍內(nèi)的鹽濃度的部件包括電導(dǎo)率傳感器，其測量水通過電流的能力并警告用戶或直接進(jìn)行調(diào)節(jié)。用于監(jiān)測、保持或改變?cè)诖笥?.5mg/l的范圍內(nèi)的溶解氧水平的部件包括極譜分析、快速脈沖、電流和光學(xué)類型的溶解氧傳感器。用于監(jiān)測、保持或改變氮代謝物濃度的部件包括警告用戶的傳感器。上述許多傳感器的制造商包括xylembyysi，pentairaquatic，campbellscientific，aq1，ametek和hach。

用于監(jiān)測、保持或改變檢測表面聲波的調(diào)制以感測物理現(xiàn)象的傳感器的優(yōu)選部件包括諸如來自aq1系統(tǒng)的聲學(xué)喂食傳感器。更具體地，用于蝦的sf200聲音喂食系統(tǒng)是為蝦農(nóng)所用的世界上第一個(gè)基于傳感器的喂食控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用無源聲學(xué)來識(shí)別蝦喂食活動(dòng)，并且然后經(jīng)由自適應(yīng)喂食算法使用該信息來控制飼料輸送時(shí)間。自適應(yīng)算法確保輸送的飼料匹配蝦的食欲，使得需要時(shí)每天24小時(shí)喂飽動(dòng)物而沒有浪費(fèi)。

而且，用于監(jiān)測、保持或改變?cè)谙渲邪l(fā)生的現(xiàn)場或錄制視覺事件的優(yōu)選部件包括連接的電荷耦合電視(“cctv”)相機(jī)。一種優(yōu)選型號(hào)包括紅外cctv型號(hào)：中國bwgroup出售的waterproof700tvl。其他型號(hào)包括hikvisionds-2cd2012-i-4mm1.3mpoutdoorbulletip相機(jī)，來自hikivision美國，工業(yè)市，加利福尼亞州。

模塊化蝦生產(chǎn)系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例包括高壓水管線，其帶有在每個(gè)生產(chǎn)子單元上方布置的計(jì)算機(jī)控制的致動(dòng)閥。使用該配置，高壓水可以以脈沖形式釋放到每個(gè)生產(chǎn)子單元中，所述脈沖從再循環(huán)端蓋開始并迫使蝦向收獲凹坑移動(dòng)以便于蝦的收獲。

上述的優(yōu)選再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)包括與閉環(huán)系統(tǒng)流體連接的儲(chǔ)存箱。閉環(huán)系統(tǒng)包括與泵流體連接的移動(dòng)床生物反應(yīng)器(mbbr)。優(yōu)選的泵與生產(chǎn)子單元流體連接。優(yōu)選的生產(chǎn)子單元與用于去除碎屑的微濾網(wǎng)筒狀過濾器流體連接。優(yōu)選的微濾網(wǎng)筒狀過濾器與mbbr和上流式厭氧污泥床反應(yīng)器流體連接。優(yōu)選的mmbr具有與用于從水除去乳化的蛋白質(zhì)物質(zhì)并將水返回到mbbr的泡沫分餾器的流體連接。優(yōu)選的泡沫分餾器具有與用于處理和除去污泥以將其用作高氮肥料或填埋垃圾的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的流體連接。優(yōu)選的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器與循環(huán)水儲(chǔ)箱流體連接。優(yōu)選的儲(chǔ)存箱與經(jīng)過濾的天然海水箱或井水箱流體連通，所述經(jīng)過濾的天然海水箱或井水箱與混合箱流體連接，所述混合箱用于將水和海鹽混合成期望鹽度以轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)存箱。

淺水箱和長方體箱可以由以下材料制成，包括：玻璃纖維，木質(zhì)復(fù)合材料，合成塑料，聚乙烯，丙烯，丙烯腈丁二烯，苯乙烯，環(huán)氧涂層鋼，金屬或其組合。然而，本領(lǐng)域已知的其它建筑材料也可以用于箱制造，并且將被認(rèn)為在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。每個(gè)長方體箱可以構(gòu)造有多個(gè)端口，所述端口通過箱壁插入以允許放置用于曝氣的微分散噴嘴，定向噴嘴，使用再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)再處理的水可以通過所述定向噴嘴被泵送以在每個(gè)箱中在任何方向上，但優(yōu)選在逆時(shí)針方向上循環(huán)水。另外，每個(gè)長方體箱的優(yōu)選收獲凹坑構(gòu)造有用于收集和去除碎屑以及收獲蝦的出口。優(yōu)選的淺水箱和長方體箱已設(shè)計(jì)成具有一定的尺寸，因此它們可以放置在聯(lián)運(yùn)容器內(nèi)部。

實(shí)施例2：

本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例包括一種使用模塊化蝦生產(chǎn)系統(tǒng)的具有成熟蝦的同步生產(chǎn)周期的方法。優(yōu)選的方法包括：

a.為蝦的同步生產(chǎn)周期準(zhǔn)備水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境；

b.在后期幼體培育模塊中蓄養(yǎng)后期幼體蝦；

c.在后期幼體培育模塊中將后期幼體蝦養(yǎng)殖到幼齡階段蝦以達(dá)到期望大小，形成第一階段蝦群；

d.將第一階段蝦轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)子單元長方體箱；

e.在生產(chǎn)子單元長方體箱中生長幼齡階段蝦持續(xù)第一時(shí)期(即直到蝦達(dá)到期望大小)，形成第二階段蝦群；

f.將二階段蝦群分到兩個(gè)獨(dú)立生產(chǎn)子單元長方體箱中；

g.在兩個(gè)獨(dú)立生產(chǎn)子單元長方體箱的每一個(gè)中生長第二階段蝦群持續(xù)第二時(shí)期(即直到蝦達(dá)到期望大小)，形成第三階段蝦群；

h.收獲第三階段蝦群的一部分；

i.將第三階段蝦群分到兩個(gè)獨(dú)立生產(chǎn)子單元長方體箱中；

j.在兩個(gè)獨(dú)立生產(chǎn)子單元長方體箱的每一個(gè)中生長第三階段蝦群持續(xù)第三時(shí)期(即直到蝦達(dá)到期望大小)，形成第四階段蝦群；

k.收獲第四階段蝦群。

優(yōu)選實(shí)施例通過重復(fù)步驟(a)至(k)建立同步生產(chǎn)周期，并確保模塊化蝦生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)子單元長方體箱一旦通過不同蝦群的相應(yīng)分配被清空就被重新補(bǔ)充。另外，為了第五階段或以上的蝦群可以繼續(xù)這些步驟。模塊化蝦生產(chǎn)系統(tǒng)的可能階段的數(shù)量的擴(kuò)展將取決于所需的生產(chǎn)規(guī)模。然而，如果可以增加模塊，則x階段蝦群的數(shù)量可以擴(kuò)展并且將被認(rèn)為在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

優(yōu)選的發(fā)明理解，所有的蝦生長階段和基本操作都被模塊化和整合以形成由定制設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)物理平臺(tái)控制的多階段同步超密集蝦生產(chǎn)系統(tǒng)，所述平臺(tái)通過嵌入后期幼體培育模塊、生產(chǎn)子單元模塊(即與長大生產(chǎn)模塊相同)、再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)(ras)模塊和飼料分配模塊中的傳感器采集數(shù)據(jù)，其允許與人機(jī)接口模塊(him)整合的可編程邏輯控制器(plc)通過耦合反饋環(huán)調(diào)節(jié)所有方面。優(yōu)選的蝦生長條件包括有利于最佳和有效的蝦成熟的照明，喂食，水溫，水位，水ph和水鹽水濃度的最佳條件。由于模塊化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)允許在任何氣候條件下養(yǎng)殖蝦，因此本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些參數(shù)中的一些可能需要基于地理(即濕度，海拔，溫度等)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)選的后期幼體培育模塊具有用于生產(chǎn)幼齡蝦的至少一個(gè)淺水箱，其中后期幼體培育模塊與后期幼體再循環(huán)水系統(tǒng)(“plras”)模塊、飼料分配模塊和計(jì)算機(jī)控制模塊流體連接。

優(yōu)選的長方體箱具有當(dāng)充滿水時(shí)在箱的中部較淺的沿長度方向升高的深度線。收集凹坑結(jié)構(gòu)位于箱的一個(gè)端部并且蓋結(jié)構(gòu)位于箱的另一端部。生產(chǎn)子單元模塊的優(yōu)選長方體箱能夠容納水并裝有用于引入和排出水的至少一個(gè)閥。優(yōu)選的再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)與后期幼體培育模塊和生產(chǎn)子單元模塊流體連通；其中飼料分配模塊與生產(chǎn)模塊中的每個(gè)生產(chǎn)子單元流體連通。優(yōu)選的計(jì)算機(jī)控制模塊與人機(jī)接口模塊(“him”)和連接到后期幼體培育模塊、生產(chǎn)子單元模塊、再循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)模塊或飼料分配模塊的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備裝置接口。

一種優(yōu)選的方法包括將密度為4,000-8,000/m²的后期幼體蝦蓄養(yǎng)到安裝在培育模塊中的每個(gè)垂直堆疊的淺水箱中。另外，通過監(jiān)測、保持或改變以下參數(shù)保持蝦的同步生產(chǎn)周期的優(yōu)選水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境：特定光級(jí)；水循環(huán)率；在30-50cm的范圍內(nèi)的淺水箱水位；高于35cm的淺水箱水位；在29-33℃范圍內(nèi)的水溫；ph濃度；在10-14份/千份的范圍內(nèi)的鹽濃度；在大于4.5mg/l的范圍內(nèi)的溶解氧水平；氮代謝物濃度；用于檢測表面聲波的調(diào)制以感測物理現(xiàn)象的傳感器；總?cè)芙夤腆w指數(shù)；在箱中發(fā)生的視覺事件；箱中的現(xiàn)場或錄制視覺事件或其組合。用于準(zhǔn)備水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的更優(yōu)選的方法是使用在通過微分散噴嘴分配到培育箱水中之前通過培育模塊中的熱交換器預(yù)調(diào)節(jié)到31℃的壓縮空氣。

而且，通過為每個(gè)生產(chǎn)子單元嵌入用于水溫，水位，鹽度，溶解氧，ph，總?cè)芙夤腆w(tds)，氮代謝物水平(氨，亞硝酸鹽，硝酸鹽)以及聲學(xué)(喂食活動(dòng))的傳感器來幫助準(zhǔn)備和保持水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境。簡而言之，絕大多數(shù)物理和化學(xué)測量數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)物理平臺(tái)通過與人機(jī)接口模塊(him)整合的可編程邏輯控制器(plc)進(jìn)行連接以便實(shí)時(shí)反饋和調(diào)節(jié)。

準(zhǔn)備水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境包括使用計(jì)算機(jī)控制的飼料分配系統(tǒng)，其從來自附接料斗的四種或以上不同飼料中的一種抽取飼料。然后基于來自可編程邏輯控制器(plc)的信號(hào)將干式飼料水合并分配到目標(biāo)生產(chǎn)子單元。

準(zhǔn)備水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的另一種方法包括在每個(gè)生產(chǎn)子單元中嵌入傳感器以便使用用于控制模塊化蝦生產(chǎn)系統(tǒng)的不同部件或過程的可編程邏輯控制器(plc)來監(jiān)測、保持或改變模塊化蝦生產(chǎn)系統(tǒng)，其中plc根據(jù)系統(tǒng)的操作要求進(jìn)行編程。用于監(jiān)測、保持或改變特定光級(jí)的優(yōu)選部件包括安裝在每個(gè)生產(chǎn)子單元的水管線上方的發(fā)光二極管(led)。用于監(jiān)測、保持或改變水循環(huán)率的優(yōu)選部件包括泵和閥。用于監(jiān)測、保持或改變箱水位的優(yōu)選部件包括液位傳感器。用于監(jiān)測、保持或改變水溫的優(yōu)選部件包括通過在通過微分散噴嘴分配到水中之前通過熱交換器預(yù)調(diào)節(jié)到31℃的壓縮空氣。用于監(jiān)測、保持或改變ph濃度的優(yōu)選部件包括ph探頭或用于測量ph的其它裝置。用于監(jiān)測、保持或改變?cè)?0-14份/千份的范圍內(nèi)的鹽濃度的優(yōu)選部件包括電導(dǎo)率傳感器，其測量水通過電流的能力并警告用戶或直接進(jìn)行調(diào)節(jié)。用于監(jiān)測、保持或改變?cè)诖笥?.5mg/l的范圍內(nèi)的溶解氧水平的優(yōu)選部件包括極譜分析、快速脈沖、電流和光學(xué)類型的溶解氧傳感器；用于監(jiān)測、保持或改變氮代謝物濃度的部件包括警告用戶的傳感器；用于監(jiān)測、保持或改變檢測表面聲波的調(diào)制以感測物理現(xiàn)象的傳感器的部件包括；用于監(jiān)測、保持或改變總?cè)芙夤腆w指數(shù)的部件包括警告用戶的傳感器；用于監(jiān)測、保持或改變?cè)谙渲邪l(fā)生的現(xiàn)場或錄制視覺事件的部件包括連接的電荷耦合電視(“cctv”)相機(jī)。

一種收獲蝦的優(yōu)選方法包括使用在每個(gè)生產(chǎn)子單元上方布置并且連接到計(jì)算機(jī)控制的致動(dòng)閥的高壓水管線，所述高壓水管線以從再循環(huán)端蓋開始朝著收獲凹坑移動(dòng)的脈沖形式被啟動(dòng)。

盡管上面僅具體描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是將領(lǐng)會(huì)在不脫離本發(fā)明的精神和預(yù)期范圍的情況下，這些示例的修改和變化是可能的。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，特別是溝道尺寸，蝦重量和時(shí)間的度量是近似的并且可以在一定程度上變化。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還將領(lǐng)會(huì)，在大多數(shù)情況下，所包含的水的重量占生產(chǎn)子單元重量的大部分。因此，可以垂直地布置具有比本文所述更高的壁的生產(chǎn)子單元，但是其中水深仍然在所述壁高度左右。安裝生產(chǎn)子單元的容器的側(cè)有效地成為生產(chǎn)子單元側(cè)的延伸。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)，本文制造的生產(chǎn)組件和生產(chǎn)子單元可以具有各種尺寸。聯(lián)運(yùn)容器的長度通常為20ft(6.1m)，40ft(12.2m)，45ft(13.7m)和53ft(16.5m)，并且具有可變的高度。也可以在多次迭代中連接容器，并在內(nèi)部制造生產(chǎn)子單元，從而產(chǎn)生增加的蝦生產(chǎn)。不受限制地，可以想到容器狀剛性結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造成具有與通?？捎玫娜萜鞑煌膶挾取㈤L度和高度。這樣的結(jié)構(gòu)將再次提供蝦的生產(chǎn)顯著增加的可能性。事實(shí)上如此描述的結(jié)構(gòu)可能是連接到培育場、ras和飼料模塊以及計(jì)算機(jī)啟動(dòng)控制的獨(dú)立建筑物。如本文所述的模塊的生產(chǎn)模式是示例性的，并且將這些模塊設(shè)計(jì)成滿足市場需求被認(rèn)為在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。