本發(fā)明涉及養(yǎng)殖照明，尤其涉及一種含有照明裝置的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水產(chǎn)動物在億萬年的進(jìn)化過程中，基于環(huán)境特點而形成了獨特的視覺生理結(jié)構(gòu)，例如，魚類通過視網(wǎng)膜與松果體的光感受器來接收光信號，以同步感知并適應(yīng)自然棲息地的光環(huán)境。因此，水產(chǎn)動物在自然界中的光環(huán)境特征是開展人工養(yǎng)殖條件下光環(huán)境因子優(yōu)化和調(diào)控的首要參考要素。當(dāng)池塘中的藻類密度過大、中午光強(qiáng)度較高時，藻類的光合作用使得池塘中的溶解氧含量非常高，但是當(dāng)光線強(qiáng)度較弱時，池塘中生物的呼吸又將耗費大量溶解氧，導(dǎo)致池塘中的溶解氧急劇下降。當(dāng)池塘不再適合藻類生長時，就會出現(xiàn)大量藻類同時死亡的事件，從而在塘底產(chǎn)生大量有機(jī)腐蝕物質(zhì)，這種有機(jī)物的分解需要大量的溶解氧，并會產(chǎn)生有毒氣體。藻類死亡產(chǎn)生的有毒物會導(dǎo)致魚類死亡，因此，光能夠通過水生植物間接影響池塘的溶解氧水平。但是，boeuf?g在《does?light?have?an?influence?onfish?growth》提到，盡管在光于水中的傳輸期間，由于動植物復(fù)雜的吸收過程與不同介質(zhì)的散射過程導(dǎo)致光在水中會出現(xiàn)強(qiáng)烈的衰減。但除在洞穴、深海棲息的物種外，絕大多數(shù)的水生生物均具有復(fù)雜的視覺生理結(jié)構(gòu)，極少數(shù)物種能不靠光而存活下來。因此，養(yǎng)殖車間全天黑暗或全天高強(qiáng)度的光照均不可取。

2、魚蝦對光極為敏感，眼睛作為其主要的光感器官，展現(xiàn)出隨生長階段不同而變化的特性。新孵化的魚蝦通常擁有透明的眼睛。然而，隨著生長的過程，視網(wǎng)膜將逐步發(fā)育與完善，這一進(jìn)程所需時間因物種而異。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，池塘的理想透明度應(yīng)控制在20至40厘米之間，因為若水質(zhì)過于清澈，光線便能輕易穿透至池底，從而促進(jìn)有害微生物的生長并可能產(chǎn)生有毒氣體。光照的強(qiáng)弱在魚苗和蝦苗的生長過程中對其體色影響顯著，光照不足可能導(dǎo)致生長異常。在某些魚類中，隨著時間推移其視覺器官可能減退，同時其它感官得到增強(qiáng)。有研究表明，對于歐洲舌齒鱸(dicentrarchus?labrax)幼魚來說，光照越強(qiáng)的存活率就越高。

3、賈虎森等在《高等植物光合作用的光抑制研究進(jìn)展》中提到光照通過直接影響藻類的光合作用來影響菌-藻聯(lián)合體系對氮的吸收。藻類是菌-藻聯(lián)合體系的重要組成部分，并且藻類是光合自養(yǎng)型生物，其能將吸收的光能轉(zhuǎn)化為供自身生長的化學(xué)能。通常情況下，隨著光強(qiáng)的增加，藻類的光合作用增強(qiáng)。markou?g?et?al.在《microalgal?andcyanobacterial?cultivation:the?supply?of?nutrients》中指出一旦超過光飽和點，就會對藻類產(chǎn)生光抑制效應(yīng)，強(qiáng)光會產(chǎn)生光氧化脅迫、破壞藻類光合系統(tǒng)中的蛋白和色素、抑制藻類的生長，甚至?xí)斐稍孱愃劳觥５窃孱惿L必不可少的元素，光照可以通過影響藻類的光合作用直接影響藻類對氮的吸收，而藻類通過光合作用產(chǎn)生氧，以供細(xì)菌的呼吸代謝使用，因此，光照對細(xì)菌吸收氮產(chǎn)生間接的影響。xu?etal.在《the?influence?ofphotoperiod?and?light?intensity?on?the?growth?and?photosynthesis?ofdunaliella?salina(chlorophyta)ccap?19/30》中研究了光強(qiáng)度對杜氏鹽藻生長和光合作用的影響。在光強(qiáng)度為50～1500μmol·m-2·s-1范圍內(nèi)，隨著光強(qiáng)度的增加，葉綠素和類胡蘿卜素含量的減少，細(xì)胞受到越來越大的光脅迫，光合作用受到抑制。梁珺宇等在《基于藻菌共生體系的sbr處理模擬生活污水研究》的研究發(fā)現(xiàn)，相比強(qiáng)光照(183.5μmol·m-2·s-1)，菌藻共生系統(tǒng)在低光照強(qiáng)度(92.27μmol·m-2·s-1)條件下，對污水中氨氮和總氮的去除效果具有顯著的優(yōu)勢。

4、大量氮鹽輸入容易造成水產(chǎn)養(yǎng)殖中的對蝦養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化，是阻礙對蝦養(yǎng)殖健康可持續(xù)發(fā)展的主要原因之一。因此，如何有效處理養(yǎng)殖水體中過量氮鹽以維持健康水質(zhì)環(huán)境已經(jīng)成為對蝦養(yǎng)殖行業(yè)需要攻克的主要課題。微藻和細(xì)菌是對蝦養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中重要組成部分，在維持養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)平衡、加速物質(zhì)循環(huán)、凈化養(yǎng)殖水質(zhì)中扮演著重要角色。一方面，作為能量和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化主體，細(xì)菌和微藻可有效吸收利用對蝦養(yǎng)殖池溏中過量溶解態(tài)氮，減輕水體富營養(yǎng)化程度，對維持健康水質(zhì)環(huán)境具有重要作用；另一方面，細(xì)菌降解有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生的二氧化碳可為藻類提供碳源，而藻類光合作用釋放的氧氣又可促進(jìn)細(xì)菌呼吸代謝，二者相輔相成。

5、水體的反射光譜與懸浮物的性質(zhì)和含量密切相關(guān)。利用光譜輻射計，通過測量得出：懸浮泥沙所引起的渾濁程度是影響水體反射率的主要因素之一。在可見光的橙、紅光波段內(nèi)，渾濁水的反射率比清水的反射率高5％左右。清水在0.75μm處，反射率降為零，而含有泥沙的渾濁水，在近紅外波段的0.8μm處還出現(xiàn)較高的反射率。在0.95μm處渾濁水反射率下降為零。陸地衛(wèi)星測量的反射率結(jié)果也表明在0.6～0.7μm波段反射率與水體的渾濁度之間存在著線性關(guān)系。

6、水體中的葉綠素濃度對水的光譜特性影響較為顯著。水體葉綠素濃度增加，藍(lán)光波段的反射率明顯下降，而綠光波段的反射率卻明顯上升。葉綠素的濃度是衡量水體初級生產(chǎn)力和高營養(yǎng)化作用的重要指標(biāo)。因此，用遙感方法可監(jiān)測藻類的存在和濃度。自然水體中的雜質(zhì)，除了懸浮無機(jī)物和葉綠素外，其它物質(zhì)也會造成水體光譜特性的變化。例如，水上溢油污染使紫外和藍(lán)光波段反射率增高。而水體中酸或無機(jī)鹽類的含量等，對水的反射率影響則較小，看不出差異。綜上所述，水體由于渾濁度、葉綠素或水表面性質(zhì)不同，具有不同的光譜特性變化。

7、在行業(yè)發(fā)展背景下，隨著人工植物工廠、人工養(yǎng)殖環(huán)境、智能養(yǎng)殖等新興技術(shù)的逐漸升級完善，水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)也亟需智能化、機(jī)械化升級?；谒a(chǎn)養(yǎng)殖所針對的養(yǎng)殖對象，其實際上也存在光照需求，例如水草、魚等物種，現(xiàn)有的水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)，其通常較為簡單，即針對一類水產(chǎn)設(shè)計一種養(yǎng)殖系統(tǒng)或方法，但是較少見到基于水體環(huán)境中各個層級的多種物種聯(lián)合養(yǎng)殖的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)，尤其是基于不同層級的多物種養(yǎng)殖對象的生長所需物質(zhì)(例如養(yǎng)分、氧氣、溫度、壓力環(huán)境等)以及生長生成物質(zhì)(例如排泄物、光合作用產(chǎn)生的水溶氧等)的相互利用、物質(zhì)轉(zhuǎn)移等方案的設(shè)計較為少見，從而導(dǎo)致養(yǎng)殖對象單一、無法實現(xiàn)較好的物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)移利用的問題。

8、現(xiàn)有技術(shù)cn113516635a提出一種魚菜共生系統(tǒng)及基于魚類行為的蔬菜氮元素需求估算方法。魚菜共生系統(tǒng)包括：種菜池、養(yǎng)魚池、抽水泵、攝像機(jī)、過濾器和計算機(jī)。估算方法包括以下步驟：步驟1：建立魚菜共生系統(tǒng)；步驟2：分析和統(tǒng)計魚類行為數(shù)據(jù)；步驟3：建立魚類活躍度與氮元素濃度之間的模型關(guān)系；步驟4：將測試集輸入到訓(xùn)練好的最優(yōu)模型中，得到水中氮元素含量的預(yù)測值。此裝置采用機(jī)器視覺與數(shù)學(xué)模型分析結(jié)合的方式綜合計算魚類行為數(shù)據(jù)，能夠反映魚類在不同氮元素濃度條件下的活躍程度，將魚類行為與植物營養(yǎng)程度聯(lián)系起來，但是光作為影響植物營養(yǎng)吸收的關(guān)鍵因素，并且養(yǎng)魚池需要光源照射，魚池內(nèi)部的藻類也能夠影響魚類的活躍度，而本裝置基于此計算氮元素的需求量時忽略了水體中的菌-藻共生系統(tǒng)對魚類的影響，不能適用于傳統(tǒng)養(yǎng)殖戶的水產(chǎn)養(yǎng)殖。

9、此外，一方面由于對本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解存在差異；另一方面由于發(fā)明人做出本發(fā)明時研究了大量文獻(xiàn)和專利，但篇幅所限并未詳細(xì)羅列所有的細(xì)節(jié)與內(nèi)容，然而這絕非本發(fā)明不具備這些現(xiàn)有技術(shù)的特征，相反本發(fā)明已經(jīng)具備現(xiàn)有技術(shù)的所有特征，而且申請人保留在背景技術(shù)中增加相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)之權(quán)利。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)對不同生物進(jìn)行一體化培養(yǎng)的技術(shù)方案。例如，cn106719244a公開了一種植物藻、浮游動物和魚類自動培養(yǎng)一體化裝置，使用微濾膜將浮游動物、植物藻和魚類隔開進(jìn)行一體化培養(yǎng)，既能夠避免混養(yǎng)存在的食物鏈不平衡問題，又方便取用，同時氧氣和二氧化碳可以實現(xiàn)互通，以滿足內(nèi)部動植物所需生存條件；使用磁化器將大分子水轉(zhuǎn)化成小分子水，可加快水分子滲透微濾膜，由于磁化水中溶解氧含量高使得動植物的成活率和質(zhì)量都有所提高；將浮游動物和魚類的排泄物收集進(jìn)行發(fā)酵處理后作為植物藻的肥料形成循環(huán)，單獨發(fā)酵避免污染水體同時也利于植物藻吸收利用。然而，該技術(shù)方案中設(shè)置在固定位置上的照明燈每天為植物藻提供特定時長的光照，并不涉及根據(jù)不同生物之間的生長差異對光照的位置、強(qiáng)度以及周期等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的技術(shù)內(nèi)容，并且由于該技術(shù)方案中已經(jīng)明確營養(yǎng)液的具體比例，為了避免營養(yǎng)液的浪費，該技術(shù)方案中的光照參數(shù)也是預(yù)先確定的，由此無法根據(jù)不同生物的實時生長狀態(tài)對相關(guān)的光照參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本技術(shù)提出了一種含有照明裝置的水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)，包括第一養(yǎng)殖單元、第二養(yǎng)殖單元和第三養(yǎng)殖單元。第一養(yǎng)殖單元用于養(yǎng)殖第一生物。第一養(yǎng)殖單元通過第一連接通道與若干第二養(yǎng)殖單元連接。第二養(yǎng)殖單元被配置為組合式結(jié)構(gòu)并用于養(yǎng)殖第二生物以及過濾第一生物的顆粒狀排泄物。用于養(yǎng)殖第二生物的第二養(yǎng)殖單元通過第一連接通道與用于養(yǎng)殖第三生物的第三養(yǎng)殖單元連接。照明裝置包括控制單元，用于控制照明單元的光參數(shù)。照明單元分別設(shè)置于用于養(yǎng)殖第一生物的第一養(yǎng)殖單元、用于養(yǎng)殖第二生物的第二養(yǎng)殖單元、第三養(yǎng)殖單元中。照明單元包括獨立可控的若干發(fā)光組件以使得照明單元在第一養(yǎng)殖單元、第二養(yǎng)殖單元和第三養(yǎng)殖單元中的若干深度位置處產(chǎn)生與時間相關(guān)的具有不同波長譜帶的光照。若干發(fā)光組件的光波長范圍是根據(jù)將要影響的第一養(yǎng)殖單元中的第一生物、第二養(yǎng)殖單元中的第二生物和/或第三養(yǎng)殖單元中的第三生物來選擇的，并且若干發(fā)光組件的光周期與第一生物、第二生物和/或第三生物的光照時間段對應(yīng)。

3、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，養(yǎng)殖用水依序流經(jīng)第一養(yǎng)殖單元、第二養(yǎng)殖單元和第三養(yǎng)殖單元，第三養(yǎng)殖單元流出的養(yǎng)殖用水返回至第一養(yǎng)殖單元。

4、與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本發(fā)明能夠根據(jù)不同養(yǎng)殖單元內(nèi)的生物生長狀態(tài)調(diào)整照明單元的光照參數(shù)，以在不同養(yǎng)殖單元內(nèi)的不同深度位置處產(chǎn)生與時間相關(guān)的具有不同波長譜帶的光照。基于上述區(qū)別技術(shù)特征，本發(fā)明要解決的問題可以包括：如何通過控制照明單元的照明時間、強(qiáng)度和/或在水中的深度等參數(shù)來控制藻類的繁殖生長速度，進(jìn)而控制在不同深度和位置處動物可獲得的藻類的量，以便于促進(jìn)動物的生長。具體地，本方案一方面通過配置不同的養(yǎng)殖區(qū)域，將水體中不同位置的水產(chǎn)放置在不同的養(yǎng)殖單元中養(yǎng)殖，并且其中的水體被配置為可以在至少兩個養(yǎng)殖單元中移動，以帶動至少部分不同養(yǎng)殖單元環(huán)境中的養(yǎng)殖的水產(chǎn)的生活需求物或者生活排泄物在養(yǎng)殖單元之間移動，從而實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中物質(zhì)的利用，非常有利于構(gòu)建內(nèi)平衡的生態(tài)環(huán)境，顯著降低養(yǎng)殖成本，提升養(yǎng)殖效率。另一方面，本發(fā)明能夠根據(jù)不同養(yǎng)殖單元內(nèi)的生物生長狀態(tài)差異調(diào)整照明單元的設(shè)置參數(shù)，以使得不同生物之間的生長能夠進(jìn)行相互促進(jìn)，以實現(xiàn)養(yǎng)殖效率的最大化。

5、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，照明單元包括能透光的容器以及設(shè)置于透光容器中的發(fā)光組件，透光容器被配置為將液體與發(fā)光組件分隔，其中，透光容器與發(fā)光組件之間充斥有填充液，照明單元數(shù)據(jù)連接于控制單元。

6、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，用于養(yǎng)殖第一生物的第一養(yǎng)殖單元和/或用于養(yǎng)殖第二生物的第二養(yǎng)殖單元設(shè)置有培育基質(zhì)，優(yōu)選地，培育基質(zhì)是沙層和/或砂層。

7、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，用于養(yǎng)殖第二生物的第二養(yǎng)殖單元包括能夠通過給排水來改變水位的給排水單元，進(jìn)而在第二養(yǎng)殖單元中模擬退潮和漲潮。

8、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，用于養(yǎng)殖第二生物的第二養(yǎng)殖單元與第一養(yǎng)殖單元在養(yǎng)殖用水的第一分離單元中連接。

9、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，養(yǎng)殖有第二生物的第二養(yǎng)殖單元和第一養(yǎng)殖單元通過用于喂養(yǎng)第一生物的喂食單元連接。第三養(yǎng)殖單元被整合于喂食單元中。

10、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，用于養(yǎng)殖第二生物的第二養(yǎng)殖單元通過養(yǎng)殖用水的第一連接通道與用于分離第一生物的被溶解的排泄物的第二分離單元連接。

11、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，第二分離單元被整合于養(yǎng)殖用水的第一分離單元中。

12、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，第二分離單元包括至少一個第四養(yǎng)殖單元，其中，第四養(yǎng)殖單元中填充有養(yǎng)殖用水并養(yǎng)殖有第四生物。

13、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，用于養(yǎng)殖第四生物的第四養(yǎng)殖單元具有給排水單元，給排水單元用于改變第四養(yǎng)殖單元內(nèi)的水位。

14、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，發(fā)光組件至少部分占據(jù)透光容器的內(nèi)部容積，以使得發(fā)光組件在透光容器內(nèi)的周圍存在空間。在透光容器的內(nèi)部空間中存在氣體或者填充部分液體的情況下，照明單元的密度能夠被控制為小于或者等于其所在的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中的水體的密度，以使得照明單元能夠以漂浮在水面上或者水體中的方式工作。

15、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，發(fā)光組件被配置為能夠發(fā)出全光譜光線或者模擬日光光線。透光容器的內(nèi)部空間中存在填充液，其被配置為能夠?qū)l(fā)光組件發(fā)出的光線過濾為水草生長調(diào)控光譜，且填充液被配置為聚集在水體的上層。填充液可以將在發(fā)光組件中產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至照明單元中，進(jìn)而傳導(dǎo)至藻類培養(yǎng)體上。

16、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，控制單元還被配置為：控制發(fā)光組件的大小以及位置和/或調(diào)整填充液的加入量以及位置，使得至少部分由發(fā)光組件發(fā)出的光是經(jīng)過透光容器的的填充液的透射以進(jìn)入水體的。本發(fā)明的該設(shè)置能夠提供魚類生長所需的一定的仿照日光的全光譜光線，并且以此調(diào)控其生物時鐘，進(jìn)而可以適當(dāng)調(diào)整部分魚類的生活習(xí)性，從而在某些方面上取得更佳的養(yǎng)殖效果。

17、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，控制單元還被配置為：經(jīng)過填充液透射后的光能夠以異于沒有經(jīng)過填充液透射光的至少一項光參數(shù)的方式照射至其對應(yīng)的水體深度層面中的第一生物、第二生物和/或第三生物，第一生物、第二生物和/或第三生物至少不同于接收到未受到填充液透射的光線照射的另一層面中的另一生物。

18、與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本發(fā)明的控制單元能夠通過照明單元中的發(fā)光組件改變對不同水體深度層面中的生物進(jìn)行照射的光照參數(shù)?；谏鲜鰠^(qū)別技術(shù)特征，本發(fā)明要解決的問題可以包括：如何通過調(diào)整填充液和/或發(fā)光組件的大小及位置，以使得發(fā)光組件能夠同時針對不同層面的水產(chǎn)產(chǎn)生差異化光照，進(jìn)而提高不同層面水產(chǎn)的養(yǎng)殖效率。例如，填充液受基礎(chǔ)重力作用而沉積于發(fā)光組件的透光容器的底部位置，則由其透射后的光線僅能且主要照射水體的底部層面，而底部層面的水產(chǎn)例如可以選擇為水草。而由于重力影響，發(fā)光組件沒有受到填充液遮擋的部分發(fā)射的光線僅能且主要照射水體的中部或者頂部層面，而中部或者頂部層面的水產(chǎn)例如可以選擇魚類。在上述例舉的配置模式下，魚類生活在水體的中層和上層，而水草則生長在底層的砂層位置，因此通過合理配置填充液和/或發(fā)光組件的大小及位置，能夠使得發(fā)光組件能夠同時針對不同層面的水產(chǎn)產(chǎn)生差異化光照，并且在利用浮力維持其在水體中位置的照明單元結(jié)構(gòu)配置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明能夠基于水體的深度變化而自動調(diào)整高度，從而使得在任何水面高度下，照明單元發(fā)出的光線總是伴隨水體的各層高度變化而移動的。

19、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，照明單元能夠基于潮汐作用而致使其本身和/或其中的填充液和/或其中的發(fā)光組件在縱向上的位置變化而使得照明單元內(nèi)的填充液與發(fā)光組件產(chǎn)生相對位置移動，從而至少在潮汐作用的若干節(jié)點內(nèi)對水體中的若干層級產(chǎn)生適配光質(zhì)的光照。例如在水體中同時存在魚與水草水產(chǎn)的情況下，通過配置照明單元內(nèi)的填充液與發(fā)光組件的相對位置關(guān)系，在漲潮節(jié)點，發(fā)光組件與填充液存在第一位置關(guān)系，在落潮節(jié)點，基于水位的變動，發(fā)光組件與填充液存在第二位置關(guān)系，從而使得經(jīng)過填充液透射的光與不經(jīng)過填充液透射的光能夠在不同節(jié)點內(nèi)變動，繼而使得水草與魚在不同的節(jié)點內(nèi)接受不同的光照。

20、上述方案能夠?qū)崿F(xiàn)基于潮汐作用而在不同時期針對不同水體層面的水產(chǎn)的不同生長需求而自動地改變并給出對應(yīng)的照明，且驅(qū)動過程無需使用額外的驅(qū)動結(jié)構(gòu)、階段檢測設(shè)備或者復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)等，僅依靠簡單的潮汐作用帶來的水體狀態(tài)變化就能夠?qū)崿F(xiàn)自動且伴隨變化的光照調(diào)控。

21、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，照明單元至少利用浮力維持其在水體中位置，并且其能夠基于水體的深度變化調(diào)整照明單元的高度，從而使得照明單元在任一水面高度下所發(fā)出的光線基于水體的各層高度變化進(jìn)行移動。在潮汐作用下，照明單元內(nèi)的發(fā)光組件能夠隨著外部水體水位的漲落而在管內(nèi)空間上下移動，相對地，位于管壁夾層中的填充液由于不與外界接觸而相對位置固定，由此形成了利用潮汐作用而使得發(fā)光組件能夠與填充液產(chǎn)生相對位置移動。