農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，包括總控制系統(tǒng)、子控制系統(tǒng)和單元區(qū)控制系統(tǒng)，單元區(qū)控制系統(tǒng)包括水面作物種植系統(tǒng)和水體水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)。單元區(qū)內(nèi)的農(nóng)漁各項操作及水體凈化均有監(jiān)測設(shè)備將信息傳入單元區(qū)控制終端計算機(jī)，由其根據(jù)反饋信息選擇操作模塊，整個過程中實現(xiàn)了精細(xì)化、自動化、機(jī)械化操作管理模式，使得農(nóng)漁管理及時、準(zhǔn)確、合理，在減少人工投入和勞動強(qiáng)度基礎(chǔ)上，提高了經(jīng)濟(jì)效益并實現(xiàn)了可循環(huán)生產(chǎn)理念。
【專利說明】農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種農(nóng)漁立體種養(yǎng)綜合系統(tǒng)，特別是采用計算機(jī)進(jìn)行決策控制的農(nóng)漁自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，隨著人口的迅速增長，工業(yè)的突飛猛進(jìn)發(fā)展，人均耕地面積在逐年減少，與此同時糧食短缺的緊張狀況也日益突出。特別是我國，耕地面積減少更為嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計，我國的耕地每年以700萬畝的速度在逐年下降，目前，中國人均耕地面積由10多年前的1.58畝減少到1.38畝，僅為世界平均水平的40%，這不能不引起有關(guān)方面的極大重視。所以，一方面需要嚴(yán)格控制非農(nóng)業(yè)占地，另一方面要挖掘資源潛力，如改進(jìn)鹽堿地，改進(jìn)低產(chǎn)田，以及利用水域面積發(fā)展種植業(yè)等等，這些對緩解糧食紫張狀況都是非常有意義的。
[0003]與此同時，我國的水產(chǎn)食品需求也步入了快速增長的時期，但是在人均耕地面積逐年減少的情況下，池塘、水庫、河汊、海岸的養(yǎng)殖也已經(jīng)飽和，要想增加水產(chǎn)產(chǎn)量，只能在速生品種和高產(chǎn)上做文章，如果能夠既能在水域養(yǎng)殖同時進(jìn)行水面栽培，是一項不錯的選擇。
[0004]目前，對水面作物栽培及水體水生動物養(yǎng)殖的立體種養(yǎng)方法和裝置相關(guān)文獻(xiàn)已作了報道:
1、中國專利，名稱:農(nóng)產(chǎn)品立體種植養(yǎng)殖的方法，申請(專利)號:CN200910179324.5，公開(公告)號:CN101755581 B,申請(專利權(quán))人:孔贊榮，地址:浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)蚊川街道煉化公司居民區(qū)184幢601室，發(fā)明(設(shè)計)人:孔贊榮，摘要:一種農(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖的綜合術(shù)，具體涉及二種植物一種動物的農(nóng)產(chǎn)品立體種植養(yǎng)殖的方法，其主要是指絲瓜、水芹菜、螃蟹三位一體的立體種植養(yǎng)殖的方法。以實現(xiàn)高科技的農(nóng)業(yè)種養(yǎng)殖業(yè)的高經(jīng)濟(jì)收益。絲瓜、水芹菜、螃蟹等農(nóng)產(chǎn)品立體種植養(yǎng)殖的方法主要通過螃蟹池、水芹菜田等的建成與絲瓜、水芹菜的種植、培育，螃蟹的養(yǎng)殖及其病害的防治，實現(xiàn)二種植物:絲瓜、水芹菜，一種甲殼動物:螃蟹，農(nóng)業(yè)三位一體的“絲瓜、水芹菜、螃蟹等農(nóng)產(chǎn)品立體種植養(yǎng)殖的方法”，用此種方法種植養(yǎng)殖生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品成本低，產(chǎn)量高，效益好，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量大為提高、產(chǎn)量、效益翻番，實現(xiàn)年畝產(chǎn)收入超萬元，具有重要推廣價值。
[0005]2、中國專利，名稱:生態(tài)型稻田養(yǎng)鱉方法，申請(專利)號:CN201010248065.X公開(公告)號:CN 102369906 A，申請(專利權(quán))人:姚莉莉，地址:浙江省湖州市德清縣武康鎮(zhèn)民樂小區(qū)13幢101室，發(fā)明(設(shè)計)人:姚莉莉，摘要:一種生態(tài)型稻田養(yǎng)鱉方法，包括稻田選擇與準(zhǔn)備、鱉苗放養(yǎng)、飼養(yǎng)及日常管理和做好常見鱉病的防治，其中稻田選擇與準(zhǔn)備應(yīng)注意地勢要低洼些，水源條件好，水流通暢，排灌方便；稻田開挖鱉溝，鱉溝上寬3米，底寬、深1.5米，長度根據(jù)稻田面積決定，占稻田總面積的20%左右為宜；田中央建造一處沙灘，長5米，寬I米，高出正常水位0.8米。本發(fā)明以水稻種植為主，養(yǎng)殖甲魚為輔的一種生態(tài)型稻鱉立體種養(yǎng)殖技術(shù)操作路線。一方面，稻田為鱉的生長提供了良好場所，另一方面鱉類的排泄物和食物碎屑作為水稻的有機(jī)肥料，在水稻吸收肥料生長的同時起到了凈化圍塘的作用，鱉又可為稻田疏松土壤和捕捉害蟲，有效提高了鱉、提高了經(jīng)濟(jì)效益。
[0006]3、中國專利,名稱:一種連棟大棚葡萄園立體循環(huán)種養(yǎng)方法，申請(專利)號:CN201110245163.2，公開(公告)號:CN 102405812 B，申請(專利權(quán))人:江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，地址:江蘇省鹽城市開放大道59號發(fā)明(設(shè)計)人:楊智青；徐文華；丁海榮，摘要:一種連棟大棚葡萄園立體循環(huán)種養(yǎng)方法，該方法通過種養(yǎng)結(jié)合將連棟大棚葡萄園空間、地面資源高效利用，具體是在江蘇沿海地區(qū)歐亞種葡萄避雨連棟大棚內(nèi)種植優(yōu)質(zhì)牧草、養(yǎng)殖草鵝；形成牧草飼喂鵝，鵝排泄物增加土壤有機(jī)肥，供給于葡萄生產(chǎn)和牧草生長的“上果(葡萄)_中鵝-下草-糞肥田(排泄物)”的立體循環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明克服了葡萄園養(yǎng)雞傷根、破壞土壤層、影響經(jīng)濟(jì)效益的弊端，應(yīng)用本發(fā)明的葡萄園無需外來的任何肥料和農(nóng)藥，減少了發(fā)生蟲草害，使得葡萄增產(chǎn)，增加鵝的生產(chǎn)效益。
[0007]4、中國專利，名稱:一種溫室大棚上花下魚立體養(yǎng)殖方法申請(專利)號:CN201210381636.6公開(公告)號:CN 102860213 B申請(專利權(quán))人:淄博沐風(fēng)蘭桂農(nóng)業(yè)科技有限公司地址:山東省淄博市臨淄區(qū)敬仲鎮(zhèn)西周村88號，發(fā)明(設(shè)計)人:王堅；冀I?玲；王錚；吳桂花；于光斗；于光欣；于光輝，摘要:一種溫室大棚上花下魚立體養(yǎng)殖方法，屬于花卉栽培和水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，具體涉及一種大花蕙蘭、羅非魚的立體養(yǎng)殖方法。本發(fā)明通過對立體大棚中的各種條件的控制，實現(xiàn)在北方環(huán)境下使的大花蕙蘭、羅非魚能夠同時生長且相互輔助。實現(xiàn)上花下魚的養(yǎng)殖模式，達(dá)到花魚雙收的目的，可以有效提高大棚的單位面積產(chǎn)量，而且在花魚供養(yǎng)的條件大大減少甚至避免了農(nóng)藥的使用，從而提高經(jīng)濟(jì)效益，具有節(jié)能、節(jié)地、節(jié)約人工、效益高的特點(diǎn)。
[0008]5、中國專利，名稱:一種水上種養(yǎng)結(jié)合器具及其制造方法，申請(專利)號:CN201210218342.1，公開(公告)號:CN102726242A，申請(專利權(quán))人:張朝峰，地址:江蘇省蘇州市高新區(qū)橫塘街道西街17-204，發(fā)明(設(shè)計)人:張朝峰，摘要:設(shè)置在水面的可以同時用作植物栽培和魚類養(yǎng)殖的裝置，尤其涉及一種水上種養(yǎng)結(jié)合器具及其制造方法，主要由種植筏和網(wǎng)箱構(gòu)成，其特征在于網(wǎng)箱上口四角分別固定在種植筏上，可以同時栽培水生植物和養(yǎng)殖魚類，利用植物吸收水體的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，改善和修復(fù)水質(zhì)，提高養(yǎng)殖魚類的生長速度和產(chǎn)品品質(zhì)，達(dá)到生態(tài)環(huán)保和資源充分利用的目的。主權(quán)項:一種水上種養(yǎng)結(jié)合器具，主要由種植筏和網(wǎng)箱構(gòu)成，其特征在于網(wǎng)箱上口四角分別固定在種植筏上。
[0009]以上文獻(xiàn)均采用了立體種植的方法，實現(xiàn)了水體或土地資源的合理利用，具有節(jié)省空間、豐富種植模式的重要意義，但都沒有采用計算機(jī)進(jìn)行自動化控制，還沿用傳統(tǒng)勞作模式進(jìn)行農(nóng)事操作，無法實現(xiàn)精細(xì)化處理，在大規(guī)模種植模塊下，人力、資源均得不到最有效的利用；且隨著劉易斯拐點(diǎn)的出現(xiàn)，勞動成本不斷升高，迫切需要一種自動化立體種植模式的出現(xiàn)來應(yīng)對農(nóng)業(yè)勞動力危機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是針對我國人均耕地面積逐年減少，水產(chǎn)食品需求快速增長，以及農(nóng)事操作繁重、勞動力短缺的問題，提供一種水面種植，水體養(yǎng)殖的立體種養(yǎng)方法，并且水面種植和水體養(yǎng)殖系統(tǒng)的監(jiān)測和管理，全程使用計算機(jī)自動化控制。
[0011]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，包括由總控制系統(tǒng)、子控制系統(tǒng)和單元區(qū)控制系統(tǒng)組成的三級控制系統(tǒng)。每個總控制系統(tǒng)至少包括兩個子控制系統(tǒng)，每個子控制系統(tǒng)至少包括兩個單元區(qū)控制系統(tǒng)。以這種三級控制系統(tǒng)的模式實現(xiàn)農(nóng)漁大規(guī)模自動化生產(chǎn)。
[0012]所述單元區(qū)控制系統(tǒng)包括水面作物種植系統(tǒng)和水體水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)，具體為把農(nóng)作物種在池塘水面浮床上，構(gòu)成水面種植，水中養(yǎng)殖的立體種養(yǎng)空間。浮床種植的作物可以為水稻、瓜類、葉菜類如:空心菜、西洋菜、苦苣、生菜、京水菜和紫背菜；西紅柿或花卉植物。水體可養(yǎng)殖的水生動物為魚、青蛙、田螺、烏龜和蝦。
[0013]水面作物種植系統(tǒng)又包括水面浮床、浮床移動裝置、作物生長監(jiān)測裝置和農(nóng)事操作機(jī)械化裝置。水面浮床由縱向排列的三列浮床單體組成，每列單體除兩端單體外兩側(cè)用塑料管做成固定航道；每列由若干個浮床單體緊密排列，各列之間留有水體透光道；中間一列靠近作業(yè)道路的一端設(shè)有工作區(qū)，浮床單體可按順序浮移至工作區(qū)；浮床單體用塑料管作浮筒圍成四方形浮床框體，框體內(nèi)用塑料網(wǎng)作底以載荷培養(yǎng)基，浮床單體大小為4mX4m ;也可根據(jù)實際需要另設(shè)計出其它規(guī)格。浮床移動裝置包括噴射動力系統(tǒng)和浮床底部擋板；噴射動力系統(tǒng)為埋設(shè)在水底的高壓水管和定向噴射高壓噴槍，高壓噴槍出口對著浮床底部擋板，底部擋板為橫向和縱向交叉擋板，當(dāng)開啟高壓水管閥門，高壓噴槍能夠?qū)⒏〈矒醢逋埔?。作物生長監(jiān)測裝置為在單元區(qū)中心上空設(shè)置攝像頭，對本元區(qū)的作物生長情況進(jìn)行監(jiān)測，并將監(jiān)測信息輸送給單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)。農(nóng)事操作機(jī)械化裝置設(shè)置在工作區(qū)，由單兀!區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)機(jī)控制，包括自動耕種機(jī)械、自動收猶機(jī)械、自動施藥裝置和自動施肥裝置。
[0014]水體水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)包括水體凈化處理系統(tǒng)和水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)。水體凈化處理系統(tǒng)由灌溉凈化、微生物凈化和凈化帶三部分構(gòu)成。
[0015]水體凈化控制可根據(jù)水質(zhì)調(diào)節(jié)幅度大小分別由灌溉凈化、微生物凈化和凈化帶來完成。當(dāng)需要大幅度調(diào)節(jié)水質(zhì)時，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水閥和排水閥控制通過單元區(qū)的水流量來達(dá)到對本單元區(qū)水體凈化的目的；當(dāng)水質(zhì)需要小幅度調(diào)節(jié)時，由機(jī)械自動從水體透光道或特定地點(diǎn)按需投入一定量的微生物制劑，通過微生物作用對水體進(jìn)行凈化；當(dāng)上一單元區(qū)的污水順?biāo)鞣较蛄鹘?jīng)凈化帶后，通過水生植物根系或微生物的凈化作用，把污水凈化再利用，達(dá)到水源利用最大化。
[0016]水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)由飼料投喂模塊、水質(zhì)增氧模塊、水質(zhì)與水生動物生長狀況監(jiān)測模塊及捕撈模塊四個模塊組成；飼料投喂模塊和捕撈模塊都由單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)控制；水質(zhì)增氧模塊通過高壓水管壓入高壓空氣來完成；水質(zhì)與水生動物生長狀況監(jiān)測模塊由在水體中設(shè)置的水質(zhì)探測儀和水底攝像頭來完成，監(jiān)測數(shù)據(jù)傳入單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)；捕撈模塊可根據(jù)需要利用餌料將水生動物誘入特制規(guī)格的籠子里即可捕撈。
[0017]所述農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)的控制方法為:
①打開總控制系統(tǒng)的計算機(jī)，按編號收集、監(jiān)測各子控制系統(tǒng)信息。
[0018]②由子控制系統(tǒng)按編號收集、監(jiān)測各單元區(qū)控制系統(tǒng)信息。
[0019]③單元區(qū)系統(tǒng)控制步驟為:
(一)、水面作物種植系統(tǒng)由計算機(jī)控制步驟:
a、單元區(qū)中心上空攝像頭將作物生長發(fā)育過程中的監(jiān)控信息傳至本元區(qū)的計算機(jī)，分析信息后，確定農(nóng)事操作類型。[0020]b、水面浮床的定向移動控制:計算機(jī)確定目標(biāo)浮床單體,然后給定向噴射高壓噴槍下達(dá)指令，高壓噴槍向單體底部擋板噴水形成推動力來推動浮床有序移動至工作區(qū)。
[0021]C、由計算機(jī)下達(dá)指令使用自動耕種機(jī)械、自動收獲機(jī)械、自動施藥裝置或自動施肥裝置進(jìn)行任務(wù)操作。
[0022]d、任務(wù)完成后，計算機(jī)下達(dá)指令給定向噴射高壓噴槍，使浮床順序移動至指定位置。
[0023]e、信息記錄，保存。
[0024]f、信息傳送至子控制系統(tǒng)和總控制系統(tǒng)共享，保存。
[0025](二)、水體水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)控制:
a、水體凈化控制:根據(jù)水質(zhì)調(diào)節(jié)幅度大小分別由灌溉凈化、微生物凈化和凈化帶來完成。
[0026]所述灌溉凈化為:根據(jù)不同種水生動物對水質(zhì)的要求，當(dāng)水質(zhì)調(diào)節(jié)幅度大時，由單元控制系統(tǒng)終端計算機(jī)下達(dá)指令，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水閥和排水閥控制通過單元區(qū)的水流量來達(dá)到對本單元區(qū)水體凈化的目的。
[0027]所述微生物凈化為:通過水質(zhì)探測儀監(jiān)測，當(dāng)水質(zhì)需要小幅度調(diào)節(jié)時，由單元控制系統(tǒng)終端計算機(jī)下達(dá)指令，由機(jī)械自動從水體透光道或特定地點(diǎn)按需投入一定量的微生物制劑，通過微生物作用對水體進(jìn)行凈化。
[0028]所述凈化帶為:在凈化帶水溝種植水生植物或投放微生物制劑，上一單元區(qū)的污水順?biāo)鞣较蛄鹘?jīng)所述區(qū)域后，通過水生植物(如水葫蘆)根系或微生物的凈化作用，把污水凈化再利用，達(dá)到水源利用最大化。
[0029]b、飼料投喂控制:由水底攝像頭監(jiān)測水生動物活動信息并傳入單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)，經(jīng)信息分析，確定飼料投喂需求，計算機(jī)下達(dá)指令，由機(jī)械自動從水體透光道或特定地點(diǎn)投放餌料。
[0030]C、水體增氧控制:水體中水質(zhì)探測儀監(jiān)測水體含氧量等水質(zhì)信息，并傳入單元控制系統(tǒng)終端計算機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)缺氧信息時，“水體質(zhì)量控制模塊”出現(xiàn)報警信號，計算機(jī)給定向噴射高壓噴槍下達(dá)“壓入高壓空氣”指令，確定操作時間，啟動操作。
[0031]d、水生動物的捕撈控制:水底攝像頭監(jiān)測水生動物生長發(fā)育信息，并將數(shù)據(jù)傳入單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)，經(jīng)信息分析，確定水生動物達(dá)到捕撈水平，由計算機(jī)控制，下達(dá)捕撈指令，將餌料投入特制規(guī)格的籠子，將水生動物引誘入籠子后，即可捕撈，捕撈后稱重，由計算機(jī)記錄信息。
[0032]e、各單元區(qū)控制系統(tǒng)計算機(jī)將信息傳入子控制系統(tǒng)和總控制系統(tǒng)共享，保存。
[0033]本發(fā)明的有益效果為:
1、立體種養(yǎng)，模式新穎，是傳統(tǒng)農(nóng)漁業(yè)生產(chǎn)模式的新突破。將作物種植到水面上的立體種養(yǎng)模式能有效地緩解土地資源有限性的壓力，以及人口增長和耕地縮減的矛盾。充分利用現(xiàn)有的土地資源，提高資源利用率。
[0034]2、種植養(yǎng)殖全程自動化，操作方便，節(jié)省人力。種在浮床上的農(nóng)作物的播種、施肥、病蟲防治、成熟收獲，以及水質(zhì)和水生生物的生長情況監(jiān)測等工作都通過計算機(jī)來實現(xiàn)，免去農(nóng)作物傳統(tǒng)種植過程的坭土翻耕，中耕培土，除草噴藥等一系列田間勞動，使農(nóng)作物種植生產(chǎn)在室內(nèi)實現(xiàn)全程機(jī)械化和自動化操作，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作者即可避免風(fēng)吹日曬雨淋之苦。[0035]3、三級控制系統(tǒng)的設(shè)置，可輕松實現(xiàn)農(nóng)漁大規(guī)模自動化生產(chǎn)。傳統(tǒng)的立體種養(yǎng)，利用池塘或河池進(jìn)行水面栽培會遇到種植單元廣闊，需要用小船去護(hù)理農(nóng)作物的問題，這就使得在廣闊水面進(jìn)行植物栽培變得較為麻煩，本發(fā)明設(shè)置總控制系統(tǒng)、子控制系統(tǒng)和單元區(qū)控制系統(tǒng)，層層對各浮床單體進(jìn)行監(jiān)測，并可對每個單體單獨(dú)進(jìn)行農(nóng)事操作，使得大規(guī)模生產(chǎn)更為便捷。
[0036]4、提高水體自凈能力，改善養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境。人工浮床與池塘魚類是一個天然的可循環(huán)生態(tài)模型，浮床上種植的植物根系自然延伸并懸浮于水體中，吸附、吸收水中的氨、氮、磷等有機(jī)污染物質(zhì)，為水體中的魚類和微生物提供生存和附著的條件，同時釋放出抑制藻類生長的化合物，在植物、動物、昆蟲以及微生物的共同作用下使環(huán)境水質(zhì)得以凈化，達(dá)到修復(fù)和重建水體生態(tài)系統(tǒng)的目的。
[0037]5、工作有針對性、提高了工作效率。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的施藥施肥工作大多是全田操作，而本發(fā)明中的種植模塊是可分割、可移動的單體，并且通過計算機(jī)對每個單體進(jìn)行監(jiān)測，這樣在進(jìn)行工作時就會有針對性，只需針對目標(biāo)單體內(nèi)的作物病蟲害發(fā)生及需肥情況進(jìn)行相應(yīng)的農(nóng)事操作，便可局部控制，針對性強(qiáng)，大大提高了工作效率。同時以單體操作代替全田操作，大大減少了化學(xué)藥劑及肥料的施用，不僅節(jié)約了農(nóng)本而且減輕了化肥、農(nóng)藥對環(huán)境的污染。
[0038]6、省工省時。同上所述，在可移動的立體種養(yǎng)模式下，對不需施肥、施藥或其它農(nóng)事操作的模塊不需再耗費(fèi)人工、物料在上面，只需對有需要的單體模塊就行操作即可，大大提高了工作效率，減少工作時間。
[0039]7、經(jīng)濟(jì)效益提高?？梢苿痈〈矄误w的建立還可以按照人們需求、市場需要種植不同農(nóng)作物，降低了全田種植某一作物受市場價格變動影響大的風(fēng)險，靈活種植可以提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0040]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明三級控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明單元區(qū)控制系統(tǒng)圖；
圖3是本發(fā)明水體凈化處理系統(tǒng)圖。
[0041]圖2中部件編號:1、框體；2、塑料網(wǎng)；3、橫向移動擋板；4、縱向移動擋板；5、定向噴射高壓噴槍；6、高壓水管；7、水體透光道。
【具體實施方式】
[0042]發(fā)明人在廣西壯族自治區(qū)來賓市象州縣實施本發(fā)明，以下為本發(fā)明的一個優(yōu)化實施例。
[0043]如圖1所示，本發(fā)明實施的是一種農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，它包括總控制系統(tǒng)、子控制系統(tǒng)和單元區(qū)控制系統(tǒng)；其中總控制系統(tǒng)至少包括兩個子控制系統(tǒng)；子控制系統(tǒng)至少包括兩個單元區(qū)控制系統(tǒng)；每個單元區(qū)控制系統(tǒng)包括水面作物種植系統(tǒng)和水體水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)；水面作物種植系統(tǒng)包括水面浮床、浮床移動裝置、作物生長監(jiān)測裝置和農(nóng)事操作機(jī)械化裝置；水體水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)包括水體凈化處理系統(tǒng)和水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)。
[0044]如圖2所示，兩個單元區(qū)控制系統(tǒng)組成一個子控制系統(tǒng)，兩個子控制系統(tǒng)組成一個總控制系統(tǒng)，單元控制系統(tǒng)間有作業(yè)通道。[0045]實施例中單元區(qū)控制系統(tǒng)由八個浮床單體組成，見圖2，浮床單體面積為4m*4m，由框架1、塑料網(wǎng)2、橫向移動擋板3、縱向移動擋板4，其中單體框架材料為以塑料管作浮筒圍，網(wǎng)為塑料網(wǎng)，網(wǎng)上有水稻培養(yǎng)基；浮床移動裝置為定向噴射高壓噴槍5和高壓水管6組成。水面浮床由縱向排列的三列浮床單體組成，每列單體除兩端單體外兩側(cè)用塑料管做成固定航道，每列由三個浮床單體緊密排列，中間一列由兩個浮床單體，空余位置為工作區(qū)，各列之間留有水體透光道7，用于為水體動物透光；高壓水管設(shè)置在水體底部，連接定向噴射高壓噴槍，并將其設(shè)置在每個單體浮床一側(cè)，以便于可以直接噴向浮床單體底部擋板使其移動。
[0046]作物生長監(jiān)測裝置為可移動攝像頭，設(shè)置在單元區(qū)控制系統(tǒng)的中間上空約3.5m高度，監(jiān)控范圍為一個單元區(qū)，即八個浮床單體。
[0047]農(nóng)事操作機(jī)械化裝置設(shè)置在工作區(qū)，里面配有單元區(qū)控制終端計算機(jī)、休息間、自動耕種機(jī)械、自動收獲機(jī)械、自動施藥裝置和自動施肥裝置。
[0048]自動耕種機(jī)械主要在單元區(qū)控制終端計算機(jī)的指令下進(jìn)行水面作物的播種、插秧、育秧、移栽等工作。
[0049]自動收獲機(jī)械主要在單元區(qū)控制終端計算機(jī)的指令下進(jìn)行水面作物收割、脫粒、篩分、捆綁、稱重、裝卸等工作。
[0050]自動施藥裝置主要在單元區(qū)控制終端計算機(jī)的指令下進(jìn)行藥劑選擇、混配、定量、稀釋、定向噴霧或滴灌等工作。
[0051]自動施肥裝置主要在單元區(qū)控制終端計算機(jī)的指令下進(jìn)行肥料選擇、混配、定向撒施或兌水稀釋、噴霧、澆灌等工作。
[0052]水體凈化處理系統(tǒng)見圖3，由灌溉凈化、微生物凈化和凈化帶凈化三種方法，可根據(jù)需要選擇凈化模式。
[0053]水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)由飼料投喂模塊、水質(zhì)增氧模塊、水質(zhì)與水生動物生長狀況監(jiān)測模塊及捕撈模塊四個模塊組成，其中水質(zhì)增氧通過高壓水槍中壓入高壓空氣實現(xiàn)；水質(zhì)與水生動物生長狀況監(jiān)測由水質(zhì)監(jiān)測儀和水底攝像頭組成，捕撈工具為捕撈籠。
[0054]在四個單元區(qū)控制系統(tǒng)上種植的作物為水稻，水體中養(yǎng)魚。
[0055]每個單元區(qū)內(nèi)的可移動攝像頭、水質(zhì)監(jiān)測儀和水底攝像頭與計算機(jī)相連，將信息傳輸后，計算機(jī)自動分析并指令以下模塊的工作:定向高壓噴槍捕撈自動耕種機(jī)械、自動收獲機(jī)械、自動施藥裝置、自動施肥裝置、魚的飼喂、水體增氧、凈化微生物投放。
[0056]單兀區(qū)控制系統(tǒng)總彳目息傳入子系統(tǒng)控制系統(tǒng)，再最終匯總到總控制系統(tǒng)，由總控制系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)控農(nóng)漁管理。
[0057]本系統(tǒng)控制方法為:
①打開總控制系統(tǒng)的計算機(jī)，按編號收集、監(jiān)測各子控制系統(tǒng)信息。
[0058]②由子控制系統(tǒng)按編號收集、監(jiān)測各單元區(qū)控制系統(tǒng)信息。
[0059]③單元區(qū)系統(tǒng)控制步驟為:
(一)、水面作物種植系統(tǒng)由計算機(jī)控制步驟:
a、單元區(qū)中心上空攝像頭將水稻生長發(fā)育過程中的監(jiān)控信息傳至本元區(qū)的計算機(jī)，分析信息后，確定③號浮床單體水稻稻縱卷葉螟較為嚴(yán)重，計算機(jī)分析后需要用自動施藥裝置進(jìn)行防治。[0060]b、水面浮床的定向移動控制:計算機(jī)確定③號浮床單體,然后給各定向噴射高壓噴槍下達(dá)指令，高壓噴槍有序進(jìn)行指令操作，向單體底部擋板噴水形成推動力來推動浮床有序移動至工作區(qū)，浮床單體移動順序為:①-②-③-④-⑤-⑧-⑦-⑥。
[0061]C、由計算機(jī)下達(dá)指令使用自動施藥裝置進(jìn)行藥劑配制，調(diào)整噴頭，對目標(biāo)浮床水稻進(jìn)行噴藥等任務(wù)操作。
[0062]d、任務(wù)完成后，計算機(jī)下達(dá)指令給定向噴射高壓噴槍，使浮床順序移動至指定位置。
[0063]e、信息記錄，保存。
[0064]f、信息傳送至子控制系統(tǒng)和總控制系統(tǒng)共享，保存。
[0065](二)、水體水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)控制:
a、水體凈化控制:
al、單元區(qū)內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測儀監(jiān)測水質(zhì)信息后，將信息傳入單元區(qū)控計算機(jī)，分析得出“大幅度調(diào)節(jié)”、“小幅度調(diào)節(jié)”信息，由計算機(jī)下達(dá)指令:“大幅度調(diào)節(jié)”，則進(jìn)水閥和排水閥控制通過單元區(qū)的水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，見圖3，至本單元區(qū)水體凈化；“小幅度調(diào)節(jié)”，指令凈化微生物投放機(jī)械自動從水體透光道或特定地點(diǎn)按需投入規(guī)定量的微生物制劑，通過微生物作用對水體進(jìn)行凈化。
[0066]a2、凈化帶水質(zhì)監(jiān)測儀監(jiān)測水體質(zhì)量信息后，將信息傳入單元區(qū)控制計算機(jī)，計算機(jī)會根據(jù)程序中編入的凈化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，若達(dá)不到凈化標(biāo)準(zhǔn)，則依靠凈化帶區(qū)種植的水葫蘆進(jìn)行自動凈化；若提示需加強(qiáng)凈化時，則計算機(jī)下達(dá)投放凈化微生物指令，在凈化帶水溝投放微生物制劑，凈化達(dá)標(biāo)后，可以放入單元區(qū)利用。
[0067]b、飼料投喂控制:由水底攝像頭監(jiān)測魚生長和活動信息并傳入單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)，經(jīng)信息分析，確定飼料投喂需求，計算機(jī)下達(dá)指令，由機(jī)械自動從水體透光道或特定地點(diǎn)投放餌料。
[0068]C、水體增氧控制:水體中水質(zhì)探測儀監(jiān)測水體含氧量等水質(zhì)信息，并傳入單元控制系統(tǒng)終端計算機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)缺氧信息時，“水體質(zhì)量控制模塊”出現(xiàn)報警信號，計算機(jī)給定向噴射高壓噴槍下達(dá)“壓入高壓空氣”指令，確定操作時間，啟動操作。
[0069]d、水生動物的捕撈控制:水底攝像頭監(jiān)測水生動物生長發(fā)育信息，并將數(shù)據(jù)傳入單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)，經(jīng)信息分析，確定水生動物達(dá)到捕撈水平，由計算機(jī)控制，下達(dá)捕撈指令，將餌料投入特制規(guī)格的籠子，將水生動物引誘入籠子后，即可捕撈，捕撈后稱重，由計算機(jī)記錄信息。
[0070]e、各單元區(qū)控制系統(tǒng)計算機(jī)將信息傳入子控制系統(tǒng)和總控制系統(tǒng)共享，保存。
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括總控制系統(tǒng)、子控制系統(tǒng)和單兀區(qū)控制系統(tǒng)； 所述總控制系統(tǒng)至少包括兩個子控制系統(tǒng)，子控制系統(tǒng)至少包括兩個單元區(qū)控制系統(tǒng)； 所述單元區(qū)控制系統(tǒng)包括水面作物種植系統(tǒng)和水體水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)； 所述作物為水稻、水生葉菜、西紅柿、瓜類或花卉植物； 所述水生動物為:魚、青蛙、田螺、烏龜和蝦； 所述水面作物種植系統(tǒng)包括水面浮床、浮床移動裝置、作物生長監(jiān)測裝置和農(nóng)事操作機(jī)械化裝置； 所述水體水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)包括:水體凈化處理系統(tǒng)和水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，其特征在于:所述水面浮床由縱向排列的三列浮床單體組成，每列單體除兩端單體外兩側(cè)用塑料管做成固定航道；每列由若干個浮床單體緊密排列，各列之間留有水體透光道(7);中間一列靠近作業(yè)道路的一端設(shè)有工作區(qū)，浮床單體可按順序浮移至工作區(qū)； 所述浮床單體用塑料管作浮筒圍成四方形浮床框體(1)，框體內(nèi)用塑料網(wǎng)(2)作底以載荷培養(yǎng)基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，其特征在于:所述水生葉菜包括空心菜、西洋菜、苦苣、生菜、京水菜和紫背菜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，其特征在于:所述浮床移動裝置包括噴射動力系統(tǒng)和浮床底部擋板；噴射動力系統(tǒng)為埋設(shè)在水底的高壓水管(6)和定向噴射高壓噴槍(5),浮床底部擋板為橫向(3)和縱向(4)交叉擋板；高壓噴槍出口對著浮床底部擋板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，其特征在于:所述作物生長監(jiān)測裝置為在單元區(qū)中心上空設(shè)置攝像頭，對本單元區(qū)的作物生長情況進(jìn)行監(jiān)測，并將監(jiān)測信息輸送給單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，其特征在于:所述農(nóng)事操作機(jī)械化裝置設(shè)置在工作區(qū)，由單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)機(jī)控制，包括自動耕種機(jī)械、自動收獲機(jī)械、自動施藥裝置和自動施肥裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，其特征在于:所述水體凈化處理系統(tǒng)由灌溉凈化、微生物凈化和凈化帶三部分構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，其特征在于:所述水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)由飼料投喂模塊、水質(zhì)增氧模塊、水質(zhì)與水生動物生長狀況監(jiān)測模塊及捕撈模塊四個模塊組成；飼料投喂模塊和捕撈模塊都由單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)控制；水質(zhì)增氧模塊通過高壓水管壓入高壓空氣來完成；水質(zhì)與水生動物生長狀況監(jiān)測模塊由在水體中設(shè)置的水質(zhì)探測儀和水底攝像頭來完成，監(jiān)測數(shù)據(jù)傳入單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)；捕撈模塊可根據(jù)需要利用餌料將水生動物誘入特制規(guī)格的籠子里即可捕撈。
9.權(quán)利要求1所述的農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)控制方法為: ①打開總控制系統(tǒng)的計算機(jī)，按編號收集、監(jiān)測各子控制系統(tǒng)信息； ②由子控制系統(tǒng)按編號收集、監(jiān)測各單元區(qū)控制系統(tǒng)信息；③單元區(qū)系統(tǒng)控制步驟為: (一)、水面作物種植系統(tǒng)由計算機(jī)控制步驟: a、單元區(qū)中心上空攝像頭將作物生長發(fā)育過程中的監(jiān)控信息傳至本元區(qū)的計算機(jī)，分析信息后，確定農(nóng)事操作類型； b、水面浮床的定向移動控制:計算機(jī)確定目標(biāo)浮床單體，然后給定向噴射高壓噴槍(5)下達(dá)指令，高壓噴槍(5)向單體底部擋板噴水形成推動力來推動浮床有序移動至工作區(qū)； C、由計算機(jī)下達(dá)指令使用自動耕種機(jī)械、自動收獲機(jī)械、自動施藥裝置或自動施肥裝置進(jìn)行任務(wù)操作； d、任務(wù)完成后，計算機(jī)下達(dá)指令給定向噴射高壓噴槍(5),使浮床順序移動至指定位置； e、信息記錄,保存； f、信 息傳送至子控制系統(tǒng)和總控制系統(tǒng)共享，保存； (二)、水體水生動物養(yǎng)殖系統(tǒng)控制: a、水體凈化控制:根據(jù)水質(zhì)調(diào)節(jié)幅度大小分別由灌溉凈化、微生物凈化和凈化帶來完成； 所述灌溉凈化為:根據(jù)不同種水生動物對水質(zhì)的要求，當(dāng)水質(zhì)調(diào)節(jié)幅度大時，由單元控制系統(tǒng)終端計算機(jī)下達(dá)指令，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水閥和排水閥控制通過單元區(qū)的水流量來達(dá)到對本單元區(qū)水體凈化的目的； 所述微生物凈化為:通過水質(zhì)探測儀監(jiān)測，當(dāng)水質(zhì)需要小幅度調(diào)節(jié)時，由單元控制系統(tǒng)終端計算機(jī)下達(dá)指令，由機(jī)械自動從水體透光道或特定地點(diǎn)按需投入一定量的微生物制齊?，通過微生物作用對水體進(jìn)行凈化； 所述凈化帶為:在凈化帶水溝種植水生植物或投放微生物制劑，上一單元區(qū)的污水順?biāo)鞣较蛄鹘?jīng)所述區(qū)域后，通過水生植物根系或微生物的凈化作用，把污水凈化再利用，達(dá)到水源利用最大化； b、飼料投喂控制:由水底攝像頭監(jiān)測水生動物活動信息并傳入單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)，經(jīng)信息分析，確定飼料投喂需求，計算機(jī)下達(dá)指令，由機(jī)械自動從水體透光道或特定地點(diǎn)投放館料； C、水體增氧控制:水體中水質(zhì)探測儀監(jiān)測水體含氧量等水質(zhì)信息，并傳入單元控制系統(tǒng)終端計算機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)缺氧信息時，“水體質(zhì)量控制模塊”出現(xiàn)報警信號，計算機(jī)給定向噴射高壓噴槍下達(dá)“壓入高壓空氣”指令，確定操作時間，啟動操作； d、水生動物的捕撈控制:水底攝像頭監(jiān)測水生動物生長發(fā)育信息，并將數(shù)據(jù)傳入單元區(qū)控制系統(tǒng)終端計算機(jī)，經(jīng)信息分析，確定水生動物達(dá)到捕撈水平，由計算機(jī)控制，下達(dá)捕撈指令，將餌料投入特制規(guī)格的籠子，將水生動物引誘入籠子后，即可捕撈，捕撈后稱重，由計算機(jī)記錄信息； e、各單元區(qū)控制系統(tǒng)計算機(jī)將信息傳入子控制系統(tǒng)和總控制系統(tǒng)共享，保存。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的農(nóng)漁立體生產(chǎn)自動化工程系統(tǒng)，其特征在于:所述水生植物為水葫蘆。
【文檔編號】E04H5/08GK103883138SQ201410129268
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】黃日輝 申請人:廣西象州黃氏水稻研究所