全自动工厂化池塘多层分级养殖技术将池塘单层混养改造为多层分级单养，为不同规格不同品种养殖对象分别提供不同层次、不同温度、不同溶氧、饵粪分置、环境舒适的独立美巢，为浮游植物、浮游动物、鱼、虾、蟹、参、贝分别提供条件适宜的分层分级的单独养殖环境，随时调控各层光照、温度、溶氧、营养盐、二氧化碳、PH值、透明度，为养殖对象提供最佳生长环境。将流水养殖、微藻培养、浮游动物培养、鱼类养殖、虾蟹养殖、贝类底播增养殖、网箱养殖、自体水循环、自体肥循环等功能集成于一体，现代化的高产、高效、低碳、低耗、节能、环保、节水、节电、生态、有机、健康、一键式管理的全自动工厂化池塘多层分级养殖综合管理控制系统。
1.全自动工厂化池塘多层分级养殖设备，其特征在于：该多层分级养殖设备的主体为一同轴多层圆柱体结构的装置，所述同轴多层圆柱体结构的装置的圆柱中心部分为各层进排水管道通道，上一层装置放在下一层装置之中，下一层装置的直径比上一层装置的直径大，下一层装置的水比上一层装置的水深，上、下层装置之间的深度根据养殖对象生物学特性确定，各层装置之间的间距为20-30厘米，每一层水体的容量相同，上一层水面高度比下一层略高；除上部固定操作控制平台在水面之上外，多层分级养殖装置的其它全部放在池水中，各层装置之间用不同材料隔开，每层装置均有多个独立进排水管道，可以独立进水排水，独立集污排污，独立投饵，独立充氧，独立调控各项水质指标；所述同轴多层圆柱体结构包括有工程主体制造材料和膜面强化材料；所述工程主体制造材料选用价格低廉的柔性膜状材料，所述柔性膜状材料为纯棉、涤棉、棉麻或塑料薄膜，或者是所述工程主体制造材料选用成本较高的刚性板状材料，所述刚性板状材料为玻璃钢、塑料板、木板、竹板、钢板、镀锌板、水泥板或复合板；所述膜面强化材料选用柔性膜状复合材料，所述柔性膜状复合材料为涤纶或锦纶，在受力较强的部位加装强化带，以增加强度和使用寿命；所述同轴多层圆柱体结构除工程主体制造材料和膜面强化材料外，还包括各种附件，所述附件包括有顶纲、底纲、坠子、浮子、营养袋、投饵管、进水管、排水管、监测管、防逆流阀、绳索、楔子、锚碇和水泵。
2.根据权利要求1所述的全自动工厂化池塘多层分级养殖设备，其特征在于：所述多层分级养殖设备能实现鲜活饵料培养技术，即通过在池塘中安装调试同轴多层圆柱体结构装置，在光照充足的第一层培养微藻、第二层微藻养虫、第三层微虫喂虾、第四层小虾喂鱼、第五层残饵粪便有机沉积物喂海参贝类底栖动物，各层之间用不同网目的滤网阻止各自敌害生物进入，所有藻、虫、虾、鱼、贝养殖后废水又循环用于养藻，实现封闭式自体水循环；为防止下层水逆流到上层，所有水管均须安装防逆流阀，只允许水从上层顺流到下层，不允许水从下层逆流到上层，以免为上层养殖区带来敌害生物和有害物质；池塘底层养殖废水含有大量营养盐，用泵吸到表层用于培养藻类；养藻废水用于培养微虫，养藻废水营养盐含量大幅度降低，溶氧含量大幅度增加，同时含有大量活藻体，为微虫提供鲜活饵料；养虫废水用于培养小虾，养虫废水藻类密度大幅度降低，溶氧略有下降，同时含有大量活虫体，为虾类提供鲜活饵料；养虾废水用于养鱼，养虾废水微虫密度大幅度降低，溶氧继续下降，同时含有大量活虾体，为鱼类提供鲜活饵料；养鱼养虾养虫养藻废水用于养底栖动物海参、贝类，养鱼废水溶解氧继续下降，同时含有大量粪便、残饵、菌团、有机沉积物，为底栖动物海参、贝类提供饵料；养贝废水溶解氧含量大幅度下降，同时含有大量动物代谢废物和各种有机物，营养盐含量大幅度增加，将这些池底废水泵吸到表层用于养藻，成为微藻优质培养液，完成池塘自体水循环，自体肥循环。
3.根据权利要求1所述的全自动工厂化池塘多层分级养殖设备，其特征在于：所述多层分级养殖设备能实现一键调控池塘溶氧技术，即通过在池塘中安装调试同轴多层圆柱体结构装置，将深度最深、温度最低、密度最重、溶氧最少、营养盐最富的底层水通过水泵提升到最表层，这样既可以为浮游植物直接提供充足肥料，又可以为养殖动物提供充足溶氧和饵料，同时将饵料、肥料、溶氧、植物、动物、微生物池塘生态系统得到综合集成。
4.根据权利要求1所述的全自动工厂化池塘多层分级养殖设备，其特征在于：所述多层分级养殖设备能实现太阳光能最大化利用技术，即通过在池塘中安装调试同轴多层圆柱体结构装置，将藻、虫、虾、鱼、贝、参分层分级单独饲养，在各层各级饲养区域内争取满足养殖对象最佳生活摄食繁殖条件，饵料以自体培养的鲜活饵料为主，人工配合饵料为辅；使太阳光能得到最大限度固定、转化、利用，只有阴雨天食物链运转不平衡，鲜活饵料严重不足时才通过人工投饵解决，让太阳能成为系统能量的主要来源；使浮游植物光合作用产生的溶氧得到最大限度储存利用，尽可能减少溶氧逃逸水面，让溶氧成为调控水质、底质、病害、清塘、清淤的有效工具，只有天气久阴久雨溶氧达不到规定要求时才开动增氧机充氧；使动物代谢产生的二氧化碳、氨氮、有机物、细菌分解产物、淤泥作为浮游植物肥料得到充分有效利用，使池塘内所有营养盐得到充分及时循环，只有营养盐不足时才通过施肥解决，使池塘自有营养物质得到最大限度循环利用。
5.根据权利要求1所述的全自动工厂化池塘多层分级养殖设备，其特征在于：所述多层分级养殖设备能实现综合控制管理技术，即通过在池塘中安装调试同轴多层圆柱体结构装置，以上一级饵料生物增殖量控制下一级养殖动物存池量和投饵量，以光、热、水、肥的资源总量来控制微藻生产量，以溶氧总量控制各级生物存池量，让环境资源和饵料生物资源得到最大程度利用；系统管理控制中心可以精确控制到每日每时每分，每天定时定量泵吸底层肥水到表层养藻层底部，养藻层上部边缘出水口溢出同样容量的藻液通过管道输送到养虫层底部用于饲喂微虫，养虫层上部边缘出水口溢出同样容量的微虫液通过管道输送到养虾层底部用于饲喂虾蟹类，养虾层上部边缘出水口溢出同样容量的小虾液通过管道输送到养鱼层底部用于喂鱼，养鱼层上部边缘溢出同样容量的废水进入池塘底部用于养殖海参扇贝底栖动物；当天上一级生物增殖量全部用于下一级动物投喂，保持各层各级饵料生物存池量基本稳定，以不形成饵料生物过度淤积或过度摄食为原则；有效调控水质、底质、病害、溶氧、饵料、生物量指标，所有调控都由最底层水耗能泵吸到最表层的流量来决定，实现自动投饵，自动换水，自动增氧，自动排污排废。
6.根据权利要求1所述的全自动工厂化池塘多层分级养殖设备，其特征在于：所述多层分级养殖设备能实现自体循环水养殖技术，即通过在池塘中安装调试同轴多层圆柱体结构装置，将流水养殖、微藻培养、大型藻类养殖、浮游动物培养、鱼类养殖、对虾养殖、蟹类养殖、海参养殖、贝类底播增养殖、围隔养殖、网箱养殖、筏式吊笼养殖、立体养殖、工厂化养殖、人工渔礁、增氧曝气、水质调控、底质调控、自动过滤敌害生物、自动灭菌、自动消除氨氮硫化氢、自动施肥、自动投饵、自动恒温控温、自动清除残饵粪便、自动集污排污、自动清淤、自体水循环、自体肥循环、自体饵循环和塑料大棚控温的功能集成于一体；实现池塘不换水、不排污、不清淤、不干塘、不污染、少施肥、少投饵、少耗电、捕大留小、定期补苗，实现池塘养殖工厂化全自动流水线生产操作管理。
全自动工厂化池塘多层分级养殖
技术领域
[0001] 传统池塘养殖多数是单层混养，整个池塘就是一层，鱼、虾、蟹、虫、草、藻、参、贝混养在一起，光照、温度、透明度、溶氧难以及时调控，饵料、营养盐、二氧化碳、氨氮、有机物、代谢废物、残饵、粪便、沉积物、淤泥等全部混杂在同一池塘里，大小不同规格动植物混养在同一空间同一水体，敌友混杂，食粪混置，互相干扰，互相影响，互相污染，互相捕食，无法回避，各项环境生物单因子指标调控非常困难，而且程序复杂，费用昂贵。
[0002] 全自动工厂化池塘多层分级养殖技术将池塘单层混养改造为多层分级单独养殖，为不同规格不同种类养殖对象分别提供不同层次、不同光照、不同温度、不同溶氧、饵粪分置、环境舒适的独立美巢，为池塘中的浮游植物、浮游动物、鱼、虾、蟹、参、贝分别提供条件适宜的分层分级单独养殖环境，随时调控各层光照、温度、盐度、溶氧、营养盐、二氧化碳、PH值、透明度等指标，为养殖对象提供最佳生长环境，提高产量和效益。
背景技术
[0003] 在传统池塘养殖过程中，所有动植物全部混杂在同一水体内。日常管理最经常最重要的工作就是如何解决投饵与溶氧的矛盾。要想获得高产，必须增加养殖密度，加大投饵量，而高密度高投饵的后果很可能就是水中溶氧不足，水质恶化，导致池塘缺氧，降低鱼虾蟹参贝摄食量，残饵、粪便、有机物淤积腐败，造成水体缺氧，致使鱼虾蟹参贝生病，甚至大批死亡，导致养殖失败。
[0004] 在传统混养状态下，浮游动物对浮游植物过度摄食常常造成藻类消亡，压制藻类再生，水质变清，溶氧再生减少。浮游动物因缺少藻类饵料，很快也会死亡崩溃，大量死亡的浮游生物分解腐败变质很快耗尽水中溶氧，造成养殖生物危机。当浮游动物对浮游植物摄食不足时，又会造成藻类过度繁殖形成水华，水华消退败坏水质。浮游植物与浮游动物之间的平衡很难掌控。
[0005] 在传统混养状态下，浪费现象非常普遍。藻多了，药物灭藻；虫多了，药物杀虫；氧少了，机器充氧；肥多了，换水排肥；肥少了，人工施肥；菌多了，抗生素灭菌；草多了，除草剂除草；饵少了，人工投饵；水质坏了，全池换水；底质坏了，人工清淤清塘。大量的外来药物、杀藻剂、杀虫剂、灭菌剂、除草剂、增氧剂、水质改良剂、底质改良剂、抗生素等大量五花八门的化学合成品，除一小部分残留在鱼虾体内外，其它绝大部分通过池塘养殖废水统统排放进入环境中，造成严重污染。积少成多的浪费，严重削弱了池塘养殖的经济效益，以牺牲环境为代价，换来一点点可怜的利润。如果赶上运气不好，不但赚不到钱，还要亏本钱。传统池塘养殖模式，高投入，高物耗，高能耗，高浪费，高污染，高风险，低利润，不可持续。
[0006] 在换水条件不足的静态池塘，最大问题是水体分层，最坏状况是池底水质缺氧恶化，尤其在夏天光热资源最优越，鱼虾蟹参贝生长速度最快的生产旺季，由于高温、富氧、低密度轻水在表层，低温、贫氧、高密度重水在底层，水体上下分层现象严重且持久。造成后果是表层水得不到营养盐及时补充，浮游植物受营养盐限制，初级生产力降低，不能充分高效利用光热资源生产天然鲜活饵料，同时表层水溶氧过饱和不断逃逸出水中。底层水由于水体分层也在不断恶化，溶氧得不到及时补充而越来越低，二氧化碳、氨氮等动物代谢废物积累越来越多，次级生产力降低越来越大。一旦溶氧接近低限阈值，就会泛塘死鱼，风险积累越来越大。
[0007] 解决池塘溶氧与营养盐这一对巨大矛盾的简单有效方法就是实现上下层池水的及时对流交换循环，让表层浮游植物光合作用产物溶氧成为底层动物的宝贝，让底层动物呼吸作用产物二氧化碳、氨氮、营养盐等成为表层浮游植物的宝贝，从而完美实现生产与消费无缝衔接。
[0008] 在池塘养殖理论指导下，我们设计一种能耗最低、效益最高的全自动工厂化池塘多层分级自体循环水养殖装置，将流水养殖、微藻培养、大型藻类养殖、浮游动物培养、鱼类养殖、对虾养殖、蟹类养殖、海参养殖、贝类底播增养殖、围隔养殖、网箱养殖、筏式吊笼养殖、立体养殖、工厂化养殖、人工渔礁、增氧曝气、水质调控、底质调控、自动过滤敌害生物、自动灭菌、自动除害、自动消除氨氮硫化氢、自动施肥、自动投饵、自动恒温控温、自动清除残饵粪便、自动集污排污、自动清淤、自体水循环、自体肥循环、自体饵循环、塑料大棚控温等数十项功能集成于一体，现代化的高产、高效、低碳、低耗、节能、环保、节水、节电、生态、有机、安全、健康、一键式管理的全自动工厂化池塘多层分级养殖综合管理控制系统，实现池塘不换水、不排污、不清淤、不干塘、不污染、少施肥、少投饵、少耗电、捕大留小、定期补苗，实现池塘养殖工厂化全自动流水线生产操作管理，大幅度降低池塘日常管理费用，降低池塘水质管理控制难度，降低饵料费、水费、电费、人工费、清淤费、鱼药费、肥料费等费用，降低生产经营风险，提高养殖产出效益，增加超额利润。
[0009] 全自动工厂化池塘多层分级养殖技术原理和工程设计方案可在池塘养殖、水库养殖、河道养殖、湖泊养殖、湖泊生态修复、湖泊富营养化治理、海湾养殖、泻湖养殖、浅海养殖、近海养殖、大陆架海洋牧场、外海大面积海洋开发等方面具有巨大的技术推广利用价值。
发明内容
[0010] 全自动工厂化池塘多层分级养殖装置设计原理：整个装置为同轴多层圆柱体结构。圆柱中心部分为各层进排水管道通道，上一层装置放在下一层之中，下一层直径比上一层扩大，下一层水深比上一层深，上下层之间深度根据养殖对象生物学特性确定，一般层间距为20-30厘米，每一层水体容量相同。上一层水面高度比下一层略高。除上部固定操作控制平台在水面之上外，其它多层分级养殖装置全部放在池水中，用不同材料隔开，每层均有多个独立进排水管道，可以独立进水排水，独立集污排污，独立投饵，独立充氧，独立调控各项水质指标。
[0011] 在光照充足的第一层培养微藻、第二层微藻养虫、第三层微虫喂虾、第四层小虾喂鱼、第五层残饵粪便有机沉积物喂海参贝类等底栖动物。各层之间用不同网目的滤网阻止各自敌害生物进入。所有藻、虫、虾、鱼、贝养殖后废水又循环用于养藻，实现封闭式自体水循环。为防止下层水逆流到上层，所有水管均须安装防逆流阀，只允许水从上层顺流到下层，不允许水从下层逆流到上层，以免为上层养殖区带来敌害生物和有害物质。
[0012] 池塘底层养殖废水含有大量营养盐，泵吸到表层用于培养藻类，养藻废水用于培养微虫。养藻废水营养盐含量大幅度降低，溶氧含量大幅度增加，同时含有大量活藻体，为微虫提供鲜活饵料。养虫废水用于培养小虾。养虫废水藻类密度大幅度降低，溶氧略有下降，同时含有大量活虫体，为虾类提供鲜活饵料。养虾废水用于养鱼。养虾废水微虫密度大幅度降低，溶氧继续下降，同时含有大量活虾体，为鱼类提供鲜活饵料。养鱼养虾养虫养藻废水用于养底栖动物海参、贝类。养鱼废水溶解氧继续下降，同时含有大量粪便、残饵、菌团、有机沉积物，为底栖动物海参、贝类提供饵料。养贝废水溶解氧含量大幅度下降，同时含有大量动物代谢废物和各种有机物，营养盐含量大幅度增加。将这些池底废水泵吸到表层用于养藻，成为微藻优质培养液，完成池塘自体水循环、自体肥循环。
[0013] 全自动工厂化池塘多层分级养殖装置控制原理：以上一级饵料生物增殖量控制下一级养殖动物存池量和投饵量，以光热水肥资源总量控制微藻生产量，以溶氧总量控制各级生物存池量，让环境资源和饵料生物资源得到最大程度利用。
[0014] 系统管理控制中心可以精确控制到每日每时每分。每天定时定量泵吸底层肥水到表层养藻层底部，养藻层上部边缘出水口溢出同样容量的藻液通过管道输送到养虫层底部用于饲喂微虫，养虫层上部边缘出水口溢出同样容量的微虫液通过管道输送到养虾层底部用于饲喂虾蟹类，养虾层上部边缘出水口溢出同样容量的小虾液通过管道输送到养鱼层底部用于喂鱼，养鱼层上部边缘溢出同样容量的废水进入池塘底部用于养殖海参扇贝等底栖动物。实现自动投饵，自动换水，自动增氧，自动排污排废。
[0015] 当天上一级生物增殖量全部用于下一级动物投喂，保持各层各级饵料生物存池量基本稳定，以不形成饵料生物过度淤积或过度摄食为原则。当天然鲜活饵料不足时投喂人工配合饲料以应急。当天气阴雨太久影响微藻光合作用产氧时开动人工增氧装置。这样可以有效调控水质、底质、病害、溶氧、饵料、生物量等指标。所有调控都由最底层水耗能泵吸到最表层流量决定。
[0016] 投饵前先换水排污排废。利用漩涡原理，在各层圆柱体内壁底部将进水管口与池壁保持一定向心角度，利用水流产生漩涡将残饵、粪便、代谢废物、二氧化碳、氨氮等旧水汇集到池中心出水口排出，换上干净、溶氧充足、饵料丰富的新水，为养殖动物摄食生长提供清新环境。
[0017] 全自动工厂化池塘多层分级养殖技术主要优势：藻、虫、虾、鱼、贝、参分层分级单独饲养，在各层各级饲养区域内争取满足养殖对象最佳生活摄食繁殖条件，饵料以自体培养的鲜活饵料为主，人工配合饵料为辅。主要优点有三。
[0018] 1、使太阳光能得到最大限度固定、转化、利用，只有阴雨天食物链运转不平衡，鲜活饵料严重不足时才通过人工投饵解决，让太阳能成为系统能量的主要来源。
[0019] 2、使浮游植物光合作用产生的溶氧得到最大限度储存利用，尽可能减少溶氧逃逸水面，让溶氧成为调控水质、底质、病害、清塘、清淤的有效工具。只有天气久阴久雨溶氧达不到规定要求时才开动增氧机充氧。
[0020] 3、使动物代谢产生的二氧化碳、氨氮、有机物、细菌分解产物、淤泥等作为浮游植物肥料得到充分有效利用，使池塘内所有营养盐得到充分及时循环，只有营养盐不足时才通过施肥解决，使池塘自有营养物质得到最大限度循环利用，尽可能减少养殖废水对公共水域的污染排放。
[0021] 全自动工厂化池塘多层分级养殖系统所有指标都可以通过一个开关按键进行精确调控。将深度最深、温度最低、密度最重、溶氧最少、营养盐最富的底层水通过水泵提升到最表层，既为浮游植物直接提供充足肥料，又为养殖动物提供充足溶氧和饵料，同时将饵料、肥料、溶氧、植物、动物、微生物池塘生态系统得到完美综合集成。全自动工厂化池塘多层分级养殖系统设计方案大大简化池塘养殖环境指标的调控难度和程序，提高自然资源综合利用效率，降低生物混养时相互干扰相互摄食，降低自体污染程度，节省大量水质调控成本，节省大量饵料成本和其它成本，提升养殖业主超额利润率水平。
[0022] 以上全自动工厂化池塘多层分级养殖系统附属设施可简可繁、养殖层次可多可少、养殖对象可混可分、技术水平可高可低、投资金额可大可小，完全取决于养殖业主的主观意愿和资金实力。例如对于以养殖海参、贝类为主的池塘，可以省略养虫、养虾、养鱼步骤。对于以养殖对虾为主的池塘，可以省略养鱼步骤。
[0023] 全自动工厂化池塘多层分级养殖装置主体工程为同轴多层圆柱体结构。工程主体制造材料优先选用价格低廉的柔性膜状材料，如各种纯棉、涤棉、棉麻、混纺、化纤、涤纶、锦纶、尼龙等各种纺织品面料，还包括各种塑料薄膜、高分子材料薄膜、橡胶薄膜、筛绢、网片以及其它各种膜状网状材料，制造安装方便快捷。也可以选用成本较高的刚性板状材料，如各种玻璃钢、塑料板、木板、竹板、钢板、镀锌板、水泥板、复合板、各种覆膜面板等复合材料，虽然材料成本较高，但是使用寿命较长，养殖效果较好。实际选料时依据养殖生物要求、材料使用寿命、材料强度、对环境影响、采购成本等综合因素统筹考虑具体材料。
[0024] 膜面强化材料选用柔性膜状复合材料，如涤纶、锦纶、尼龙、橡胶等各种高分子纺织品面料，在受力较强部位加装强化带，增加强度和使用寿命，以抵抗风浪水流冲击。强化带经纬间隔均为2米，强化带宽0.2米。
[0025] 除主体材料和强化材料外，还包括各种附件，如顶纲、底纲、坠子、浮子、营养袋、投饵管、进水管、排水管、监测管、防逆流阀、绳索、楔子、锚绳、锚碇、水泵等。还有安装在各层表面出水口、侧壁进水口、底面过水口、底面中心排污口等处的附属配件。为了节省成本，附件材料尽量选用廉价易得产品。
[0026] 顶纲和底纲分别为缝制安装在顶面和底面外缘的一根绳索，用以连接安装浮子、坠子，固定绳缆，保持各层圆柱体形状在池水中不变形。
[0027] 坠子用石块或混凝土材料制作，中间打孔，用绳索每间隔一定距离固定安装在底纲上，用以固定底纲在池底的位置，不被水流冲走移动。
[0028] 浮子用充气塑料球制作，缝制安装在各层圆柱体表面外缘顶纲处，提供向上浮力，保持各层圆柱体形状不变形。绳索、锚绳和锚碇用现成商品。
[0029] 营养袋用布料制作，缝制安装在微藻培养层上部，用于加装各种营养物质并进行缓释处理，使营养物质在水中逐渐溶解释放。营养物质包括各种植物限制性营养元素，如氮、磷、铁、硅、维生素、生物素、微量元素以及其它任何对养殖生物生长繁殖所必需的各种限制性营养物质。加装营养袋是为了最大程度提高初级生产力和次级生产力水平。可根据实际情况具体需求选择加装或不加装营养袋。
具体实施方式
[0030] 在工厂里按设计图纸尺寸要求预制同轴多层圆柱体装置，以及相应框架、顶纲、底纲、坠子、浮子、营养袋、锚绳、锚碇、进水管、排水管、投饵管、监测管、防逆流阀等配件，并制造安装到位，叠放整齐包装。
[0031] 用汽车将全套池塘多层分级养殖装置运输到实施池塘，按设计程序要求在池塘中央埋设一根立柱，作为同轴多层圆柱体中心。将池塘多层分级养殖装置固定在中心立柱上，安装固定好框架、顶纲、底纲、浮子、坠子等附件，在中心立柱里安装水泵、进水管、排水管、投饵管、充氧管、监测管等管线，让池塘多层分级养殖装置在池水中充分展开成设计形状，用绳索和楔子固定好。
[0032] 在中心立柱水面上安装操作控制平台，用于控制整个装置运转。在塘埂与中心立柱之间搭建小桥，作为人员、物资、电缆进出通道。
[0033] 定期定点测量各层养殖水体温度、盐度、光照、溶氧、PH值、营养盐、透明度、生物量等指标，测量初级生产力和次级生产力，测量养殖生物成活率和生长状况。
[0034] 说明书附图说明：
[0035] 图1是全自动工厂化池塘多层分级养殖装置俯视图。
[0036] 图2是全自动工厂化池塘多层分级养殖装置平视图（正视图）。
[0037] 图3是全自动工厂化池塘多层分级养殖装置立体图。
