水产设施养殖的环境小气候问题及其调控途径

在分析国内外工厂化养殖现状的基础上，论述了水产设施环境和生产管理方面存在的问题。明确指出了养殖设施中的温度、光照和水质等环境小气候要素是影响工厂化养殖发展的关键环境因素，提出了温室环境小气候调控的途径和措施。     

水体太阳能供电增氧系统及其运行效果

为了快速改善水产养殖水体质量,该文分析了国内水体富营养化的现状和存在的问题,提出了以太阳能电池为动力,采用单片机设计了一套水体增氧系统,重点介绍了硬件组成、结构特点和软件实现方法,并应用在公园鱼池净化和鲤鱼养殖生产中。试验结果表明,该系统能够实时控制鱼池中的溶氧量、pH值,使多环境因子稳定在最佳值附近。为增强水体的自净能力,提高水产养殖水平提供了一种切实可行的技术措施。     

故障树分析在水产养殖监控系统可靠性设计中的应用

简单介绍了水产工厂化养殖计算机监控系统的组成及工作原理，该系统是一个由工业控制计算机作为上位计算机、单片机控制系统作为下位计算机的典型计算机集散控制系统。为保证系统工作的安全可靠性，增强系统的实用性，以鱼类因水体溶解含氧量严重超限而死亡作为顶事件为例，进行了故障树分析，得到了提高系统可靠性的基本思路：即利用单片机和上位机的软硬件冗余资源来构成容错系统，通过改变故障树的拓扑结构来减少低阶最小割集数，以降低顶事件发生的概率。通过对故障树的评价，提出了提高系统可靠性的基本方法，主要有：减少人为操作失误；单片机系统硬件进行可靠性设计；单片机和上位机的控制系统软件中增加和完善纠错程序和故障诊断程序。理论分析和试验结果表明，采用文中所述方法能有效消除系统中由于部分硬件故障、软件缺陷、人为失误、以及受外界电磁干扰等不良因素所带来的不利影响，保证水产养殖的正常进行。     

基于AT89C51水产养殖环境参数自动监测系统设计与实现

针对水产养殖中溶解氧、pH值、温度等重要水质参数的监测,采用PC机为上位机,AT89C51微控制器为下位机,设计了一种水产养殖环境参数自动监测系统。该系统实现了对溶解氧、pH值、温度的实时采集、显示和存储,同时还提供了超限报警、历史数据查询等功能。试验结果表明,系统运行稳定、能够准确地采集和显示水产养殖环境参数,且具有操作简便、界面友好、性价比高和易扩展等优点。     

菜-鱼复合设施种养系统构建与运行试验分析

针对工厂化循环水养殖废弃物资源化利用难题，该研究将传统鱼菜共生技术进行改进，提出并构建一种菜-鱼复合设施种养模式。通过设计3路水循环工艺流程，将工厂化循环水养殖、蔬菜无土栽培(即鱼菜共生系统)与传统土壤种植结合，以促进水产养殖固液废弃物全循环利用。基于质量平衡原理，根据投饲量和养殖尾水排放量提出鱼菜生物量配比和发酵装置体积计算方式，以提高系统营养物质利用效率。建立一套中试系统，使用该系统同时养殖大口黑鲈、种植水培生菜和番茄160 d，结果显示：鱼类生长良好，最终养成密度为41.6 kg/m³，特定生长率为0.42%，存活率99.95%，饵料系数为1.4；蔬菜长势良好，收获水培生菜1 205 kg，收获番茄果实2 400 kg。水质情况总体稳定：总氨氮平均浓度为(0.83±1.46)mg/L、亚硝酸盐平均浓度为(0.035±0.062)mg/L、硝酸盐平均浓度为(25.1±8.06) mg/L、溶解氧浓度范围为4.25～7.16 mg/L、p H值平均为6.8；水产养殖废弃物发酵后，可使水体中总磷含量提高141%，钾离子含量提高7%；系统经济效益和生态效益较好：年利...     

低温工厂化养殖水体氨氮处理微生物的初步研究

为了研究低温环境下工厂化养殖水体氨氮处理微生物，用平板菌落计数法和最大几率数法对处理养殖水体的生物滤池中的微生物数量进行了跟踪检测，同时测定实验组和对照组养殖水体的理化性质。结果显示在实验过程中，硝化细菌和亚硝化细菌的数量持续上升，后期达到稳定；初期系统中没有反硝化细菌，后期数量开始逐渐增加。实验组与对照组的养殖水体的氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐浓度的测定结果证明了生物滤池中的硝化——反硝化系统在发挥作用。实验表明经过低温环境的驯化和诱导，在12℃的低温条件下，微生物处理仍然是工厂化养殖水体中氨氮的有效处理手段。实验验证了在冷水鱼工厂化低温养殖中使用生物滤池处理氨氮的可行性。     

基于无线传感网络的规模化水产养殖智能监控系统

为了解决规模化水产养殖中有线监控系统带来的不利影响,并能实现对环境因子的准确测量与控制,该文介绍了一种基于无线传感网的智能监控系统在规模化水产养殖中的应用。系统利用对协议栈进行小幅的修改,完成了人工设置每个养殖池为一个簇,并通过适当修改路由协议,将自动选择簇头的工作变为人工设置固定簇头,大幅减少节点本身的计算工作,从而实现节能目的。控制器利用模糊控制与神经网络相结合的算法对数据进行处理分析,实现闭环控制。结果表明,系统内数据通信通畅,温度误差在±0.5℃范围内,溶氧量误差在±0.3 mg/L范围内,pH值误差在±0.3范围内。各养殖关键环境因子均满足控制精度,达到了设计要求,能够满足规模水产养殖智能化的需要。     

基于低功耗广域网的海岛水产养殖环境监测系统研制

针对海岛环境中水产养殖区域分散、工作环境恶劣、人工巡检不便等问题,设计了基于低功耗广域物联网的海岛养殖环境监测系统。系统包括集成Arduino和传感器的终端采集节点,通过LoRa技术实现数据汇总和远距离传输的汇聚网关,利用Python与PostgreSQL开发用于数据接收、存储、处理、访问和控制的后台监测系统。通过对网络拓扑复杂度、能耗等方面的评估,表明在海岛环境下部署水产养殖环境监测系统,相比传统Zigbee多跳无线传感网,采用LoRaWAN,其单跳节点覆盖范围更大,而网络复杂度、能耗等更优。测试表明该系统能以较低功耗实现整片区域内远距离数据采集,有效传输养殖区水体环境数据。网络生存期与传输可靠性测试表明,当传感器节点采用3.7 V/4 200 mAh锂电池,上传周期为30 min时,监测网络的有效生存期理论上可达2.4 a;在800 m通信范围内,发射功率为20 mW时,节点丢包率小于3.6%,具有较高的通信可靠性。该研究可为水产养殖生产和物联网应用研究提供有效参考。     

中国虹鳟养殖模式的生命周期评价

本文以黑龙江省和北京市虹鳟养殖为例,应用生命周期评价方法,将虹鳟养殖生命周期划分为饵料生产、电力生产、化学品生产和养殖污染排放4个阶段,考虑了全球变暖潜势、能源消耗、酸化潜值和富营养化潜值4种环境影响类型,以获得1t养殖增重量为评价的功能单位,对虹鳟网箱养殖模式、工厂化流水养殖模式和工厂化循环水养殖模式的潜在环境影响进行了评价比较。结果表明,我国虹鳟养殖模式的环境影响从高到底依次是富营养化潜值、全球变暖潜势、酸化潜值和能源消耗;网箱养殖模式的环境影响指数分别为53.963、0.939、0.717和0.017,工厂化流水养殖模式的环境影响指数分别为35.213、4.827、2.896和0.049,工厂化循环水养殖模式的环境影响指数分别为7.404、5.545、3.305和0.055;富营养化潜值是虹鳟养殖的主要环境影响类型,其主要来自养殖污染排放。3种虹鳟养殖模式的环境影响综合指数分别为6.69、5.52和2.02,我国虹鳟养殖模式的环境性能从高到低依次为工厂化循环水养殖模式〉工厂化流水养殖模式〉网箱养殖模式。减少养殖污染排放、降低电能消耗和提高饵料利用率是提升我国虹鳟养殖模式环境友好性的关键。     

采用图像处理技术对鱼体健康状况监视和预报

该文采用两台PC工业控制计算机分别为现场上位机和远程监控机,以多个PLC可编程控制器和多个单片机系统作为下位机,构成计算机集散监控系统。对养殖水体的多环境因子进行自动监测和控制。特别是当鱼类出现不适或死亡时,鱼体会侧翻,腹部白色的区域会暴露,根据其特点,利用数字图像处理技术可以实现对养殖现场中鱼类的健康状况进行实时监视和预报。首先将摄像头拍摄的现场图像灰度化,然后去除各种噪声干扰,得到质量较好的图像,最后对该图像进行数据统计和识别。对如何实现这种图像处理进行了具体描述,结果表明该系统具有良好的实用效果。     

温室番茄生产实时在线辅助决策支持系统的研制

为了加强对温室环境监控的能力、提高温室番茄高产优质栽培的管理水平，研制开发出一种基于环境数据采集系统的实时在线辅助决策系统。该系统不仅能对温室主要环境要素进行实时采集、存储、图表显示，而且能为用户提供实时管理信息服务。系统实际运行表明，各项技术指标基本达到了设计要求，但在相关知识库与数据库的完善、传感器的选型与制作等方面仍需要深入研究。     

基于塘内循环自净的河蟹生态养殖系统设计与试验

为了提高河蟹养殖品质和养殖池塘水质净化能力,该研究提出了一种通过养殖池塘内部结构改造实现池塘水体内部循环自净的技术,并设计了一套针对河蟹的生态养殖系统。应用软围隔将养殖塘划分为两个相对独立的功能区(养殖区和自净区),设计了浮式气提推水装置和射流装置作为塘内水循环动力系统,在推水装置的作用下,养殖区的水体流入自净区,经过滤、吸附、杀菌及降温等环节重新回到养殖区,形成"九分养蟹一分养水"的河蟹循环自净生态养殖模式。在崇明宝岛蟹业面积约为9 600 m~2的河蟹养殖池塘进行实施和试验,试验表明:合理配置气提推水装置可实现河蟹养殖池塘水体日循环2次以上;试验塘循环自净状态相较静水状态,水温均衡度提高10.17%,下层溶解氧水平提高18.57%,氨氮平均质量浓度下降19.2%;同时,养殖效果抽样对比显示试验塘200 g以上公蟹和150 g以上母蟹较对照塘分别增加了45%和35%。该研究设计的塘内循环自净的河蟹生态养殖系统能较好地净化养殖水体,有利于河蟹的生长,可为河蟹池塘生态高效养殖模式的构建和推广提供参考。     

日光温室环境因子监控仪WJK-Ⅱ的研制

工厂化农业生产设施中采用的自动监控技术是我国急待发展的项目。该文研究开发了一个日光温室环境监控系统，以实现对日光温室内温度、湿度、光照度等关键环境因子的监测。WJK-Ⅱ系统具备1通道温度闭环开关量控制；1通道恒温控制；1通道湿度闭环开关量控制；1通道光照度闭环开关量控制；4通道定时器控制，可根据需要用于定时灌溉、定时加温和补光等设备的控制。同时，监控仪根据需要设置各环境因子启动阈值实现声音报警。与管理计算机联网通讯，实现检测数据上传，自动建立数据库文件，实现计算机智能控制。     

我国工厂化农业企业经济效益影响因素分析

工厂化农业是我国农业现代化的发展方向，如何有效的提高工厂化农业企业的经济效益是工厂化农业快速发展的关键。该文在对工厂化农业企业综合经济效益介绍的基础上，比较分析了不同种植因素、不同生产环境等条件下对工厂化农业企业经济效益的影响，进而对产量、价格、成本以及费用等因素影响我国工厂化农业企业的经济效益进行了探讨，为提高工厂化农业企业经济效益提供参考。     

东北黑土区耕地系统变化机理

耕地系统变化直接影响耕地生产能力和国家粮食安全。该研究以东北黑土区典型地域克山县为研究区,重构耕地系统的科学内涵,运用GIS、RS手段和Matlab计算机编程,采用地理探测器模型,识别研究区1986年、2010年和2018年耕地系统变化关键影响因子,测算关键影响因子、各因子间交互作用对耕地系统变化的作用关系,揭示研究区耕地系统变化机理。结果表明:1)耕地系统是具有长、宽、高的有机立体空间,在一定范围内是所有要素综合作用结果,同时它受周围环境影响与垂直方向、水平方向因子共同形成一个微生态环境。2)1986年、2010年和2018年影响耕地系统变化的关键影响因子分别为5个、8个和6个。1986—2018年不同时期耕地系统变化均受系统内部因子作用的影响,随着时间推移,水平方向作用因子对耕地系统变化的影响逐年加强,垂直方向作用因子的影响减弱,表现为影响耕地系统变化程度的关键影响因子由自然要素为主,转向自然与人类活动因素的双重影响。其他因子影响相对较弱。3)1986—2018年不同时期耕地系统内部影响因子与垂直和水平方向的其他因子交互作用对耕地系统变化的影响均为最大,水平方向与垂直方向的交互作用在研究期间影响的显著性显化程度不同。与关键单一因子对耕地系统的影响相比,因子间交互作用后对研究区耕地系统变化空间分异的解释能力明显高于单一因子对其作用,具体表现为双因子增强或非线性增强的特征。研究结果较好地反映了不同时期耕地系统变化空间分异的各因素单一和交互作用关系,为保护耕地和保障粮食安全提供了科学依据。     

人类活动对太湖地区地表水水质的影响

Taihu Lake region is one of the most industrialized areas in China, and the surface water is progressively susceptible to anthropogenic pollution. The physicochemical parameters of surface water quality were determined at 20 sampling sites in Taihu Lake region, China in spring, summer, autumn, and winter seasons of 2005-2006 to assess the effect of human activities on the surface water quality. Principal component analysis (PCA) and cluster analysis (CA) were used to identify characteristics of the water quality in the studied water bodies. PCA extracted the first three principal components (PCs), explaining 80.84% of the total variance of the raw data. Especially, PC1 (38.91%) was associated with NH₄-N, total N, soluble reactive phosphorus, and total P. PC2 (22.70%) was characterized by NO₃-N and temperature. PC3 (19.23%) was mainly associated with pH and dissolved organic carbon. CA showed that streams were influenced by urban residential subsistence and livestock farming contributed significantly to PC1 throughout the year. The streams influenced by farmland runoff contributed most to PC2 in spring and winter compared with other streams. PC3 was affected mainly by aquiculture in spring, rural residential subsistence in summer, and livestock farming in fall and winter seasons. Further analyses showed that farmlands contributed significantly to nitrogen pollution of Taihu Lake, while urban residential subsistence and livestock farming also polluted water quality of Taihu Lake in rainy season. The results would be helpful for the authorities to take sound actions for an effective management of water quality in Taihu Lake region.     

弧形筛及生物净化池净化陆基工厂化海水养殖废水的效果

为了研究陆基工厂化海水养殖废水理想的净化工艺,对山东省烟台市1个大型海水养殖厂的“弧形筛＋4级生物净化池”的废水净化系统进行了各项水质指标的定量检测。结果表明：系统对悬浮物与无机氮和无机磷的去除效果明显;经该系统处理后,养殖废水的溶解氧、pH值、电导率、温度和盐度在排放前已经达到自然海水的常规值;系统中的细菌总量和弧菌总量依废水流入的次序,在各级净化池之间呈现了下降趋势;净化池中底栖单胞藻则体现了丰富的生物多样性。利用废水净化池进行刺参养殖,还可创造显著的经济效益。研究结果证明,该套系统易于建造、废水处理能力强,是一种适合中国国情的理想的陆基工厂化海水养殖废水处理模式。