欢迎进入厦门欣仰邦科技有限公司官网！
0592-3564822
0592-3564822
公司电话 : 0592-3564822
业务咨询 : 17850532774
鱼菜共生循环水智能控制方案是一套面向现代设施农业、工厂化水产养殖、智慧温室、生态农业产业园、设施渔业基地及综合农业示范项目建设的水质在线监测与水循环智能控制系统。方案以水温、溶解氧（DO）、pH、氨氮、循环流量、液位和泵阀状态为核心监测参数，综合应用水质在线感知、循环水流量监测、液位检测、工业自动控制、物联网通信、智能预警和养殖种植协同管理技术，实现鱼类养殖、微生物生物过滤和植物种植之间的水质监测、水量调节与设备协同运行。
鱼菜共生是将水产养殖与植物栽培有机结合的一种复合生产模式。养殖动物摄食和代谢产生含氮物质，养殖水经过固液分离与生物过滤后，其中部分营养物质可被植物吸收利用。经过植物栽培单元和其他必要处理后的水体再返回养殖系统，从而实现水资源循环利用与养分管理。
典型鱼菜共生系统通常由鱼类养殖池、固液分离装置、生物过滤单元、植物种植床、循环水池、循环水泵、管道阀门、增氧系统及监测控制设备组成。不同项目可采用潮汐式种植床、深水浮板栽培、营养液膜栽培或其他适宜的植物栽培方式。
由于鱼类、硝化微生物和植物具有不同的环境需求，鱼菜共生系统的水质管理具有一定复杂性。鱼类需要适宜的温度、pH和充足溶解氧；硝化微生物需要适宜的氧供给、pH、碱度和水力条件；植物则需要稳定的根区供水、营养元素及适宜的酸碱条件。
本方案以鱼类养殖安全为重要控制前提，通过水温、DO、pH和氨氮连续监测掌握养殖水质变化，并利用循环流量、液位和泵阀状态判断循环水系统实际运行情况。
在水质监测方面，系统在鱼池、生物滤池进出口、植物种植回水及其他具有代表性的位置设置传感器或自动分析设备，建立具有统一时间记录的水质数据体系。
在水循环控制方面，系统监测循环管路实际流量、鱼池与集水池液位、循环水泵运行状态和关键阀门开闭反馈，通过现场控制器实施经过工程验证的供水、回水、补水及其他控制策略。
在智能预警方面，系统对低溶解氧、异常水温、pH持续变化、氨氮积累、循环流量不足、水池低液位、高液位、泵故障和阀门动作异常进行实时识别，并根据风险级别执行相应的报警与处置逻辑。
在养分循环管理方面，系统通过水质趋势分析辅助评价鱼类养殖负荷、生物滤池运行和植物吸收之间的关系，为投喂管理、水质调节及循环水运行优化提供数据依据。
在运行管理方面，平台建立养殖池、种植单元、过滤设备、循环泵、阀门、监测点和运维任务之间的关联，实现设备运行可视化、历史数据追溯、异常事件管理和生产运行分析。
本方案适用于单循环鱼菜共生系统，也适用于采用鱼类养殖水路与植物栽培水路部分分离、通过可控交换进行养分利用的解耦式鱼菜共生系统。两种模式在水质控制、循环流量和泵阀联动方面存在差异，应根据具体工程进行设计。
本方案的自动化控制以保持养殖生命支持系统的安全运行为优先原则。远程监测和云端分析不能替代本地增氧保护、循环水泵保护、溢流防护、备用供电及必要的应急管理措施。
鱼类和植物的适宜pH、水温及营养盐条件并不完全一致。某些适合植物吸收营养的条件，不一定适合养殖动物长期生存。
鱼菜共生系统通常包含多个水池、过滤装置、种植床和回水管路。水泵、阀门及不同水位之间的关系较为复杂。
即使水泵电机已经运行，也可能因管道堵塞、阀门关闭、进水不足、气蚀或叶轮问题而无法达到设计循环流量。
鱼类代谢及残饵分解会持续产生氨氮。当生物过滤能力不足时，水体中的总氨氮可能逐步升高。
在适宜条件下，硝化细菌将氨氮氧化为亚硝酸盐并进一步氧化为硝酸盐，这一过程通常消耗碱度，可能造成水体pH下降。
部分植物栽培方式依赖连续流动或充足的水体溶解氧。供水不足、循环中断或根区通气不良可能影响植物生长。
鱼类呼吸、有机物降解和生物过滤都会消耗氧气。若增氧系统故障或水体循环不充分，可能导致DO下降。
循环集水池低液位可能导致水泵空转；植物种植床排水不畅可能引起高液位；回水管路堵塞则可能造成水体溢流。
传统控制系统可能只有水泵启动命令或阀门开关指令，缺少实际运行和阀位确认，难以及时发现执行失败。
机械过滤器堵塞、生物滤池水力负荷变化和种植单元根系生长，均可能影响系统实际循环流量。
系统可能具有减少换水量的潜力，但若缺少补水、排水和水量平衡数据，难以准确评价实际节水效果。
循环水泵停止后，可能同时影响鱼池供氧、生物过滤和植物根区供水，形成相互关联的运行风险。
建立覆盖鱼类养殖池、生物过滤系统、植物种植床和循环水管路的智能监测与控制体系，实现水质稳定管理、循环流量保障、液位安全控制、泵阀状态监测和异常事件快速响应。
连续获取养殖水体温度，为鱼类生长、水质反应及植物根区环境管理提供依据。
监测养殖池及必要水路的溶解氧，识别低氧风险，为增氧设备辅助控制提供依据。
监测水体酸碱状态及变化趋势，辅助平衡养殖动物、硝化微生物和植物对水质的需求。
获取总氨氮浓度，分析鱼类养殖负荷和生物过滤运行情况。
实时监测循环供水和关键回水管路流量，判断水循环是否满足设计运行条件。
监测鱼池、循环集水池和必要种植单元的水位，避免低液位抽空和高液位溢流。
采集水泵运行、故障及阀门开闭状态，验证控制命令是否真正执行。
对低DO、高氨氮、pH异常、温度变化和水循环不足等风险开展联合分析。
根据经过确认的水质及水力管理条件，实施本地泵阀协调、补水、液位保护和必要的增氧联动。
通过稳定水循环、及时发现异常泄漏和优化补水，辅助提高水资源利用效率。
建立传感器故障、循环泵故障、液位保护、溢流防护、通信中断和异常停电等情况下的安全运行机制。
鱼类养殖单元的核心需求是稳定水温、适宜pH、充足DO和含氮代谢产物控制，并保持合理的水体交换与供氧条件。
固液分离用于去除部分残饵、鱼粪及其他较大悬浮物，降低后续生物过滤和植物栽培单元的堵塞风险。
生物过滤应具有适宜的微生物附着面积、水力停留时间、溶解氧和酸碱缓冲条件，以促进氨氮转化。
植物种植系统应根据植物种类和栽培方式确定供水、排水、水深、循环周期及根区供氧要求。
循环集水池应具备适宜的有效容积，并设置水位监测和低液位保护。
供水管路需要满足设计流量、管道压损和流量分配要求，避免末端供水不足。
回水系统应具有足够的过流能力，防止种植床和过滤装置出现溢流。
单循环系统中鱼类、微生物和植物主要共享同一循环水体，因此水质控制需要在不同生物群体之间取得适宜平衡。
解耦式系统可通过独立水路和可控交换降低鱼类与植物环境需求冲突，但会增加水池、泵阀和控制系统复杂度。
鱼类品种、养殖密度、投喂量、植物种类和种植面积共同影响水质负荷及水力需求，应纳入初始工程设计。
采用“鱼池水质感知—固液分离—生物过滤—植物吸收—循环回水—水量调节—设备状态反馈—智能预警与安全联锁”的综合技术路线。
由水温、DO、pH及氨氮在线监测设备组成，负责养殖及循环水质状态采集。
通过管道流量计和液位传感器测量循环水流量、集水池水位和其他重要水力参数。
由循环水泵、补水泵、电动阀、排水阀及按需配置的增氧、加热和其他设备组成。
通过工业控制器实现泵阀启停、液位联锁、流量判断、控制回差和现场故障保护。
采集水质、水量和实际设备运行反馈，并提供统一时间戳。
采用工业有线网络、蜂窝通信或其他适宜方式，将监测数据上传至管理平台。
开展水质趋势、氮循环、循环流量、泵阀异常及水量平衡分析。
提供水质监控、泵阀控制、系统流程展示、事件预警、数据报表和运维管理。
| 监测参数 | 单位 | 主要输出 | 应用目标 |
|---|---|---|---|
| 水温 | ℃ | 实时温度及变化速率 | 鱼类与植物环境管理 |
| DO | mg/L | 溶解氧浓度、变化趋势 | 低氧预警与增氧管理 |
| pH | 无量纲 | 酸碱状态、变化趋势 | 水质稳定与氨毒性分析 |
| 氨氮 | mg N/L | 总氨氮TAN | 养殖负荷与硝化状态分析 |
| 循环流量 | m³/h或L/min | 瞬时流量、累计循环量 | 循环供水保障 |
| 液位 | m、cm或mm | 实时液位及高低水位状态 | 补水与防溢流保护 |
| 泵阀状态 | 状态量 | 运行、停止、开关、故障 | 实际执行状态确认 |
采用适宜的接触式水温传感器测量养殖水体温度，为循环水系统提供连续温度数据。
不同鱼类和不同生长阶段具有不同的适宜水温范围，应根据养殖品种确定水温管理条件。
植物根区温度可能影响水分吸收、根系生长及养分吸收，不能假定所有植物的最佳根区温度与鱼类完全相同。
水温变化可能影响硝化微生物代谢和氨氮转化速率。
可在鱼池和具有代表性的植物回水或循环集水池设置温度测点。
系统记录昼夜水温变化，辅助评估温室保温、换热及控温设施的运行情况。
可计算：
RT=(T2-T1)/(t2-t1)
当水温变化过快时，系统生成异常趋势提示。
在部分工况下，水温升高可能同时增加养殖生物耗氧压力并降低氧饱和浓度，因此应与DO联合分析。
对于配置加热、冷却或换热设备的系统，可根据经过确认的温度目标实施辅助控制。
温度调整应考虑鱼类及植物对变化速率的适应性，避免通过大流量冷水或热水直接造成水温冲击。
DO是保障鱼类呼吸和好氧硝化过程的重要指标，也是鱼菜共生系统生命支持管理的优先参数。
可采用光学荧光法或适宜电化学法进行DO连续监测。
在鱼类具有代表性的活动水层设置DO测点，避免测点仅反映局部增氧气泡集中位置。
根据系统规模和硝化控制要求，可增加生物过滤单元进口或出口DO监测。
对深水浮板等根系长期浸泡的栽培系统，可根据需要监测种植单元水体DO。
DO饱和浓度受水温、气压及溶解盐分影响，计算饱和度时应采用适当修正条件。
可计算：
RDO=(DO2-DO1)/(t2-t1)
其中，RDO为相应时间窗口的DO变化速率。
当DO达到经养殖品种、养殖密度及现场管理条件确定的低氧阈值时，应优先启动相应报警及供氧处置程序。
系统可在满足本地保护和设备运行条件时，控制增氧设备或备用供氧设施投入运行。
循环水泵能够改善水体交换，但不必然能够提供足够氧气。对于高密度养殖，应独立评估实际供氧能力。
DO在线监测与远程控制不能替代可靠的独立增氧保护、应急供氧和备用电源。
pH关系到鱼类生理适应、氨的存在形态、硝化微生物活性和植物养分吸收。
可采用玻璃电极或其他适宜电化学测量装置获取水体pH。
不同养殖品种对pH具有不同适应范围，需要结合具体生产条件管理。
植物根区的营养元素有效性受到pH影响，部分植物在较低pH条件下具有较好的养分吸收表现。
硝化微生物对水体pH和碱度变化具有一定敏感性，持续酸化可能影响氨氮转化能力。
在单循环系统中，应根据鱼类、植物和硝化微生物的实际需求确定适宜的综合管理区间。
对于具有独立植物营养水路的系统，可在符合工程和水质要求的前提下分别进行鱼池和植物侧pH管理。
在相同总氨氮和水温条件下，pH升高通常会提高游离氨比例，增加部分鱼类的氨毒性风险。
硝化过程通常消耗碱度。pH不等于碱度，必要时应增加碱度检测，判断水体缓冲能力。
自动投加酸碱性物质可能产生局部高浓度和快速pH变化。应采用专门的投加、混合、剂量限制和安全联锁设计，不应直接依据单个pH探头执行无限制投加。
氨氮是养殖鱼类代谢及饲料有机物分解产生的重要水质参数，可用于分析养殖负荷和生物过滤状态。
总氨氮TAN通常表示水体中游离氨及铵态氮所含的氮，常用单位为mg N/L。
鱼类代谢、残饵分解和其他含氮有机物矿化均可能向水体释放氨氮。
可采用适宜的自动湿化学分析、离子选择电极或其他经过验证的方法进行监测。
部分氨氮自动分析设备需要完成取样、试剂反应和测量，实际数据更新周期通常不同于DO和pH传感器。
在适宜DO、水温、pH及微生物条件下，生物过滤系统可将氨氮氧化为亚硝酸盐，再进一步转化为硝酸盐。
植物可以吸收不同形态的无机氮，但实际吸收量取决于植物类型、生长阶段、根区条件及水中营养元素组成。
在适用条件下，可使用：
fNH3=1/[1+10^(pKa-pH)]
其中，pKa应根据温度及水体条件采用适宜数值或模型。
当总氨氮按氮质量浓度表示时：
CNH3-N=CTAN×fNH3
计算结果为以氮计的游离氨氮浓度。
当氨氮升高时，应结合投喂量、养殖密度、循环流量、生物过滤状态及DO变化进行分析。
仅监测总氨氮不能完整反映硝化过程。对于需要严格评价氮循环的项目，建议增加亚硝酸盐氮、硝酸盐氮及碱度检测。
不能仅因为植物需要氮素就允许氨氮持续积累。鱼类养殖安全和游离氨风险应作为重要限制条件。
循环流量决定水体在鱼池、过滤系统和植物种植单元之间的输送情况，是鱼菜共生系统稳定运行的重要水力参数。
可根据管径、管材、水质和流量范围选用适宜的电磁流量计、超声波流量计或其他管道流量计。
在主循环管路设置流量计，监测整个系统的实际循环流量。
对于多种植床并联的系统，可对重要支路设置流量监测，分析供水分配情况。
根据生物滤池设计要求监测实际过水量，避免过滤处理长期偏离适宜水力负荷。
在适宜的理想化条件下，可以根据水体有效容积和流量估算周转时间：
tturnover=V/Q
其中，V为对应水体有效容积，Q为循环流量。
实际水体混合并非总是理想完全混合。存在短流、死区及复杂水路时，V/Q不能直接代表所有水体实际停留时间。
在有效流量数据条件下：
Vcirculation=∫Q(t)dt
当循环水泵已运行而实际流量低于经确认的最低运行要求时，应报警并检查管路、阀门和水泵。
流量异常增加可能与阀门调整、旁通开启或管网运行条件变化有关，应结合液位和泵阀状态分析。
主循环流量正常不代表所有并联种植床均获得适当供水，需要结合支路布置及实际水力条件判断。
液位反映鱼池、集水池和植物种植单元的蓄水状态，是补水、排水和水泵保护的重要控制依据。
可采用静压式、超声波式、雷达式或其他适宜液位测量装置。
监测鱼池水位，及时发现非预期下降或升高。
集水池是循环水泵吸水的重要节点，应重点设置连续液位监测和独立低液位保护。
采用潮汐式种植床时，可根据实际结构监测蓄水和排水过程。
当循环泵吸水侧液位达到经确认的低液位保护条件时，应执行本地停泵或相应保护逻辑。
当水位接近溢流风险区间时，应根据系统设计停止相关进水、调整流路或执行其他安全措施。
可根据液位和经过确认的控制回差启动补水系统。
达到正常停止液位时应关闭补水阀或停止补水设备，并通过实际反馈确认动作。
补水启停应设置适当回差，以减少水位在阈值附近波动造成的频繁动作。
对于几何结构已知的水池，可建立液位与储水量之间的关系。
规则等截面水池可近似采用：
V=A×h
不规则水池应通过实际标定建立水位容积关系。
连续液位传感器发生故障时，独立的高高液位和低低液位保护仍应根据工程风险要求发挥作用。
循环水泵是鱼菜共生系统保持水体流动的重要设备，其故障可能同时影响鱼类、生物滤池和植物种植单元。
系统记录现场控制器发出的启动和停止命令。
通过接触器辅助触点、变频器通信或其他可靠方式获取水泵实际运行状态。
采集过载、变频器故障及其他实际可用的设备故障状态。
当水泵显示运行而实际流量持续不足时，可生成运行异常事件。
当吸水侧达到低液位保护条件时，禁止继续按正常逻辑运行可能发生干转的水泵。
对于具有多台循环水泵的系统，可根据设计要求配置主备轮换和故障切换。
当主泵发生故障或无法满足最低流量时，可在确认备用水路及设备状态符合条件后投入备用泵。
系统记录启动次数和运行时间，识别可能的控制回差不足或液位异常。
对配置变频驱动的水泵，可根据循环流量需求进行经过验证的调速控制。
水泵运行反馈不能替代流量监测，也不应仅依靠云端远程命令实现生命支持系统的关键控制。
电动阀门用于控制循环、补水、排水、旁通和其他水路状态，是鱼菜共生自动化系统的重要执行设备。
可根据管路直径、压力、介质和控制要求选择电动球阀、电动蝶阀或其他适宜阀门。
开关型阀门主要用于打开或关闭指定水路。
调节型阀门可在其适用工况下实现一定程度的开度调节，用于流量分配或其他控制。
记录开阀、关阀和相应的控制时刻。
通过开到位、关到位或实际位置反馈确认阀门动作。
当阀门未在规定时间内到达要求位置时，生成动作异常提示。
根据集水池实际液位和补水条件控制补水阀，并设置独立的溢流防护措施。
排水或排污阀应根据养殖工艺和尾水处置要求实施控制，避免误排造成液位下降或养殖风险。
在具备旁通水路的系统中，可根据水力及工艺条件切换旁通，但应明确生物过滤和植物单元是否允许临时旁通。
对可能造成无流量、倒灌或溢流的阀门组合，应建立互锁规则。
断电时阀门保持、开启或关闭的策略，应依据实际水路风险确定，不能对全部阀门统一采用一种失电状态。
鱼菜共生系统中的含氮物质转化，是养殖废物资源化与植物营养利用的重要基础。
鱼类利用饲料蛋白质后，部分氮以代谢产物形式进入水体。
残饵和鱼粪中的有机氮可能随微生物分解转化为无机氮，因此应合理配置固液分离及污泥管理。
硝化微生物在适宜条件下将氨氮氧化为亚硝酸盐。
进一步的硝化过程将亚硝酸盐转化为硝酸盐。
植物可利用适宜的无机氮形态，但吸收速率受到光照、温度、根区氧条件和其他营养元素限制。
硝化反应消耗氧气，因此系统DO管理既要考虑鱼类呼吸，也要考虑微生物氧需求。
硝化过程通常消耗碱度，应关注水体长期酸化风险。
投喂量、养殖密度与植物种植面积之间需要进行合理匹配，但并不存在适用于所有鱼种、饲料和蔬菜的固定比例。
鱼类养殖水中的养分组成未必能够完全满足全部蔬菜生长需求。对于需要营养调节的项目，应结合植物生长和水质安全开展专业设计。
系统仅监测氨氮不能完整判断硝酸盐、亚硝酸盐和有机氮。严格的氮平衡分析应补充必要检测。
不应通过允许氨氮升高的方式单纯增加植物营养供应。养殖动物安全应优先得到保障。
鱼菜共生系统可根据水路结构采用单循环控制或解耦式控制，两者的水质和泵阀管理逻辑不同。
鱼池、生物过滤和植物种植单元共享主要循环水体，通过水泵维持循环。
单循环模式应优先确保鱼类安全、循环水流量及生物过滤稳定运行，并兼顾植物生长需求。
解耦式模式通过独立水路和可控水量交换，使鱼类与植物单元在一定程度上采用不同的运行条件。
根据植物侧液位和设计补水需求，从养殖侧或处理后的水路向植物侧输送适量水体。
解耦式系统是否允许植物侧回水进入鱼池，应依据水质、安全和工程设计条件确定。
运行模式切换应核查相关阀位、液位和流量条件，避免出现泵空转、倒灌或未经过滤水体误入养殖池。
建议按照“人员及电气安全—鱼类供氧—防止水泵干转与水体溢流—保障基本循环—水质调节—运行优化”的顺序设计控制优先级。
现场控制器应能够在网络中断时执行必要的本地控制和安全保护。
应保留授权人员的现场手动操作功能，并通过适宜联锁防止危险操作。
远程控制应具有权限管理、命令确认、实际状态反馈和操作日志。
解耦式系统并不必然比单循环系统节能或节水，实际表现取决于水路结构、泵运行方式和生产管理条件。
根据养殖品种、生物过滤能力、种植方式、设备条件和实际水质建立分级预警规则。
当水温超出经过确认的管理条件时，生成温度风险提示。
当有效DO监测值持续低于相应管理阈值时，启动低氧报警和经确认的供氧保护程序。
当pH超出鱼类及系统管理要求，或出现快速变化时，提示检查水质及调节设备。
当总氨氮持续升高时，结合pH和水温进行风险分析，并提示检查生物过滤和养殖负荷。
当循环泵运行但流量持续低于确认的最低值时，应生成水路异常报警。
当应有循环而实际没有有效流量时，系统应优先检查水泵、阀门、液位和流量计状态。
当吸水池达到低低液位时，按安全设计禁止相关水泵继续危险运行。
当鱼池、种植床或集水池出现高高液位风险时，应执行经过确认的进水限制和溢流防护措施。
当水泵出现过载或控制器故障时，系统记录故障及必要运行信息。
当阀门指令与实际反馈不一致或动作超时，生成执行异常报警。
当传感器离线、超量程或数据明显无效时，应区分设备故障与真实水质风险。
联锁控制应依据工程风险设计，避免单一传感器故障造成不必要的全系统停机或其他次生风险。
| 等级 | 典型触发条件 | 处置要求 |
|---|---|---|
| 正常 | 水质及设备状态满足运行条件 | 正常自动运行 |
| 关注 | 水质变化趋势异常或流量出现偏差 | 加强检查及复测 |
| 较高风险 | 低DO、氨氮升高、循环不足或设备故障 | 优先现场核查并执行相应措施 |
| 高风险 | 严重低氧、泵干转风险或高高液位溢流风险 | 执行本地安全控制和应急处置 |
| 数据异常 | 传感器故障、校准失败或通信中断 | 标记数据并确认真实现场状态 |
自动补水、排水、投药和其他控制措施应设置权限、最大动作时间、异常中止和现场保护措施，不能依赖不可靠数据无限执行。
在保障鱼类和植物正常生长的条件下，通过水质、流量、液位和设备运行数据优化循环水系统运行。
应根据鱼池有效容积、生物过滤能力、供氧方式和植物水力需求确定系统最低循环流量。
对于多种植床并联系统，应依据各支路实际用水和水力条件合理分配流量。
具有变频能力的循环泵可根据实际流量需求调整运行频率，但应符合水泵允许范围和工艺要求。
潮汐式种植床可根据植物类型、介质、水位和排水能力设计周期性供排水逻辑。
对于需要持续供水的栽培模式，应保持适宜流量，不应直接套用潮汐式间歇控制。
如配置补水流量计，可记录实际补水量，并分析日、月用水变化。
在明确系统边界和时间区间的条件下，可建立：
ΔV=Vin-Vout-Vevap-Vother
其中，Vin为补入水量，Vout为排出水量，Vevap为蒸发等水量损失，Vother为其他已知水量变化。
通过液位变化可以辅助判断水量变化，但精确水量统计还应考虑水池几何结构和计量条件。
若需统计循环系统实际电耗，应增加电能计量设备。仅凭水泵运行时间不能准确计算不同负载下的实际用电量。
通过实际补水、排水、养殖产量和种植产量数据，评价单位产出用水量及循环水利用表现。
减少泵运行时间不一定意味着系统运行更优。如果由此造成低氧、硝化效率下降或植物缺水，可能产生更大的生产风险。
| 序号 | 设备名称 | 主要功能 | 配置建议 |
|---|---|---|---|
| 1 | 在线水温传感器 | 养殖及循环水温监测 | 按代表性水质测点配置 |
| 2 | 在线DO传感器 | 溶解氧浓度监测 | 重点鱼池优先独立配置 |
| 3 | 在线pH传感器 | 酸碱状态监测 | 按养殖及种植水路配置 |
| 4 | 氨氮在线分析装置 | 总氨氮监测 | 按水路和监测周期配置 |
| 5 | 循环流量计 | 主循环及关键支路流量监测 | 按管路设计配置 |
| 6 | 液位传感器 | 鱼池及集水池液位监测 | 按关键水池配置 |
| 7 | 独立高低液位保护开关 | 防溢流和防干转保护 | 按风险等级配置 |
| 8 | 循环水泵 | 鱼池、过滤与种植水路循环 | 按设计流量及扬程配置 |
| 9 | 电动阀门 | 补水、分流、回水及排水控制 | 按实际控制支路配置 |
| 10 | 泵阀状态采集模块 | 运行、故障与阀位反馈 | 按执行设备配置 |
| 11 | 工业现场控制器 | 本地自动控制及安全联锁 | 按独立控制系统配置 |
| 12 | 工业数据采集网关 | 数据读取、缓存和通信 | 按现场网络配置 |
| 13 | 供电与电气防护组件 | 控制柜供电与电气保护 | 按设备功率配置 |
| 14 | 水质自动分析采样组件 | 氨氮分析供样及管路清洗 | 按分析方法配置 |
| 15 | 鱼菜共生智能管理平台 | 监测、联动、报警和报表 | 统一部署 |
| 设备 | 参考量程 | 参考准确度或性能要求 |
|---|---|---|
| 水温传感器 | 0～50℃ | ±0.3℃，规定条件下 |
| DO传感器 | 0～20mg/L | ±0.2mg/L，规定条件下 |
| pH传感器 | 0～14pH | ±0.1pH，规定条件下 |
| 氨氮分析装置 | 0～10mg N/L，可调整 | 按方法及现场基体验证 |
| 循环流量计 | 按管径和设计流量选型 | 按产品性能及安装条件确定 |
| 连续液位传感器 | 0～3m或按水池深度选型 | 按实际液位控制精度确定 |
| 阀位反馈模块 | 开到位、关到位或开度 | 与实际阀门接口匹配 |
| 水泵运行反馈模块 | 运行、停止、故障 | 采用可靠的电气或驱动器反馈 |
| 参数项目 | 参考要求 |
|---|---|
| 额定流量 | 依据养殖水量、过滤能力及植物供水需求计算 |
| 额定扬程 | 依据静扬程及沿程、局部水头损失确定 |
| 水泵数量 | 按设备可靠性要求配置主用与备用 |
| 电机保护 | 配置相应过载、短路及其他必要保护 |
| 控制方式 | 启停或变频控制 |
| 运行反馈 | 支持真实运行和故障反馈 |
| 介质适应性 | 满足循环水固体颗粒、温度及腐蚀条件 |
| 参数项目 | 参考要求 |
|---|---|
| 测量对象 | 循环供水或其他指定管道流量 |
| 测量方式 | 电磁、超声波或适宜的其他方法 |
| 流量量程 | 覆盖最低及最高实际循环流量 |
| 管道条件 | 满足满管及测量方法要求 |
| 输出 | 瞬时流量、可选累计量 |
| 通信接口 | RS485或其他工业接口 |
| 参数项目 | 参考要求 |
|---|---|
| 测量方式 | 静压、超声波、雷达或适宜方法 |
| 量程 | 覆盖水池有效液位范围 |
| 输出 | 实时液位及状态 |
| 安装要求 | 避开明显气泡、波浪或遮挡干扰 |
| 安全扩展 | 关键位置配置独立高低液位保护 |
| 参数项目 | 参考要求 |
|---|---|
| 阀门类型 | 电动球阀、蝶阀或其他适宜形式 |
| 公称通径 | 按照设计管径和流量确定 |
| 公称压力 | 满足实际管路压力及水锤条件 |
| 阀位反馈 | 开到位、关到位或实际开度 |
| 动作超时 | 支持超时故障识别 |
| 失电策略 | 按实际水力及养殖风险确定 |
| 参数项目 | 参考要求 |
|---|---|
| 模拟量输入 | 接入液位、流量及其他模拟信号 |
| 数字量输入 | 水泵、阀位、故障及保护状态 |
| 控制输出 | 泵阀启停及其他授权控制 |
| 控制逻辑 | 支持回差、延时、互锁和故障保护 |
| 运行模式 | 现场手动、自动及授权远程控制 |
| 通信 | 支持现场工业设备通信 |
| 故障处理 | 断网及异常状态下保持规定安全逻辑 |
本章技术参数属于工程参考值，正式项目应根据养殖品种、系统规模、管路结构、循环流量、液位控制精度及具体仪器性能确定。
氨氮在线分析设备应特别核查检测限、测量周期、水体干扰、试剂消耗、废液收集和现场维护条件，不应仅依据量程选择。
平台集中展示鱼池水质、循环流量、液位、泵阀状态及异常事件。
通过可视化流程展示鱼池、固液分离、生物过滤、植物种植床、集水池及循环管路之间的连接关系。
展示实时水温、历史变化及温度异常事件。
展示DO浓度、变化趋势和低氧报警。
显示pH实时值及变化曲线。
展示氨氮自动分析结果、测量时间和数据质量状态。
在具有适宜数据及计算模型的情况下，结合pH和水温估算游离氨风险。
显示主循环和关键支路的实际流量及累计循环水量。
展示鱼池、种植床及集水池液位和相应高低液位状态。
展示水泵运行、停止、故障、运行时间和启停次数。
显示阀门控制命令、实际位置及动作异常。
支持授权的手动、自动及远程控制模式管理。
将DO、氨氮、pH和循环流量进行联合展示，分析水力条件与水质变化。
集中管理低DO、高氨氮、低流量、液位保护、泵故障和阀门异常等事件。
记录控制命令、操作人员、实际反馈及控制执行结果。
显示传感器校准、分析仪维护、数据缺失、故障和其他质量状态。
记录鱼类品种、养殖批次、植物种类、种植面积及相关生产计划。
生成水质趋势、循环流量、泵阀运行、报警事件及运维记录报表。
支持多个鱼菜共生基地或不同养殖种植区域的统一管理。
适用于工厂化鱼菜共生基地、智慧温室农业、水产养殖与蔬菜栽培综合设施、现代农业园区、设施渔业示范区及其他水产农业循环利用项目。
重点保障植物根区持续供水、适宜DO和循环流量。
重点监测供水、排水、液位及泵阀动作，防止种植床长时间积水或供水不足。
重点保证较薄水层的连续供给和管路通畅，避免循环中断造成根区失水。
重点开展共同水体pH、DO、氨氮及循环流量的综合管理。
重点开展不同水路的水质、液位和泵阀切换控制，明确水量交换关系。
以下以某现代农业园区鱼菜共生项目作为假设工程场景，说明系统的初步配置方式。本示例仅用于工程设计，不代表已经实施或验收的成功案例。
假设项目设置4个独立鱼类养殖池、2组生物过滤单元、6组植物种植床、1座循环集水池及相关循环供水管路，采用相对集中管理的鱼菜共生运行模式。
每个鱼池分别设置水温、DO和pH监测，氨氮根据水路结构和分析周期合理设置监测点。循环总管设置流量监测，集水池设置连续液位和独立高低液位保护。
| 设备名称 | 示例数量 | 配置说明 |
|---|---|---|
| 水温传感器 | 4套 | 各鱼池独立监测 |
| DO传感器 | 4套 | 各鱼池独立监测 |
| pH传感器 | 4套 | 各鱼池独立监测 |
| 氨氮在线分析装置 | 2套 | 按生物过滤分区配置，采样周期需验证 |
| 主循环流量计 | 2套 | 对应两组主要循环水路 |
| 支路流量计 | 6套 | 对应重要植物供水支路 |
| 连续液位传感器 | 5套 | 四个鱼池及集水池 |
| 独立高低液位保护开关 | 按风险配置 | 集水池及其他关键位置 |
| 循环水泵 | 按水力设计配置 | 考虑必要备用能力 |
| 电动阀门 | 按实际支路配置 | 补水、分流及其他水路控制 |
| 泵阀运行反馈模块 | 按设备配置 | 状态和故障反馈 |
| 工业现场控制器 | 2套或按控制分区配置 | 本地运行及联锁控制 |
| 工业通信设备 | 按现场网络配置 | 数据采集与上传 |
| 鱼菜共生智能管理平台 | 1套 | 集中监测、控制和预警 |
实施前应调查养殖品种、鱼池容积、投喂制度、植物栽培模式、水路结构和电气设备情况。
根据鱼池容积、生物过滤要求、种植床供水和管道水头损失计算设计流量及扬程。
在具有代表性的水体位置安装水质传感器，避免单纯选择设备安装方便但不具有代表性的局部位置。
按照流量计测量原理和实际管路条件保证有效测量。
根据水池结构和水位波动选择适宜位置，并对关键液位保护采取必要的独立措施。
现场控制柜应具有适宜的电气保护、设备反馈和安全控制功能。
验证水温、DO、pH、氨氮、流量、液位及泵阀状态的准确采集与时间同步。
根据实际工程设计，对正常运行、低液位、高液位、流量不足、阀门超时、停电及通信中断等情况开展测试。
按照适用测量方法进行传感器校准及必要的人工水样比对。
建立日常水质巡检、过滤装置清洁、传感器维护、泵阀检查及应急管理制度。
系统有助于及时发现低氧、氨氮积累和循环不足等风险变化。
通过循环流量和液位控制，提高植物种植单元的供水稳定性和运行可视性。
通过养殖水体循环及植物营养吸收，能够为减少部分换水及水资源循环利用提供技术基础。
通过实时监测和报警记录，减少部分重复性人工检查，并提高故障追溯效率。
项目可从有效数据比例、低氧事件时长、循环水运行稳定性、泵阀故障响应、水体补排水量、鱼类产量和植物产量等方面开展评价。
实际节水量、节电量、产量变化及经济收益需要根据生产数据和明确的比较基准计算，不应仅凭系统建设直接认定固定收益。
鱼菜共生属于水产养殖与设施农业相结合的复合生产系统。项目建设应分别核查适用的渔业水质标准、水质检测方法、电气控制、安全保护、农业设施及尾水管理要求。
通用水质检测标准不直接规定全部鱼菜共生系统的最佳养殖水质，也不能代替针对具体鱼类及植物品种的生产管理技术要求。
| 标准编号 | 标准名称 | 主要参考内容 |
|---|---|---|
| GB 11607—1989 | 渔业水质标准 | 适用范围内的渔业水质管理 |
| HJ 1147—2020 | 水质 pH值的测定 电极法 | 适用水质的pH检测方法 |
| HJ 506—2009 | 水质 溶解氧的测定 电化学探头法 | 适用水质的DO检测方法 |
| HJ 535—2009 | 水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法 | 适用条件下的氨氮检测方法 |
| GB 50054—2011 | 低压配电设计规范 | 适用低压配电系统设计 |
| GB 50288—2018 | 灌溉与排水工程设计标准 | 适用范围内的灌溉与排水工程设计参考 |
GB 11607—1989《渔业水质标准》目前为现行国家标准，可作为适用范围内渔业水质管理的依据。
HJ 1147—2020《水质 pH值的测定 电极法》于2021年6月1日实施，适用于其规定范围内水质pH测量。
HJ 506—2009《水质 溶解氧的测定 电化学探头法》规定了适用水体的电化学探头法DO测量。
使用光学DO在线传感器时，应依据该设备适用的测量方法与技术条件实施校准和质量控制。
HJ 535—2009《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》可作为其适用范围内氨氮检测的技术依据。
实际鱼菜共生在线氨氮监测设备应结合水体基体及测量方法选择，并开展必要的比对验证。
GB 50054—2011《低压配电设计规范》可用于适用范围内的低压电气系统设计。
养殖环境电气设备还应结合潮湿、防水、接地、漏电保护和实际安全风险实施设计。
GB 50288—2018《灌溉与排水工程设计标准》可为其适用范围内的相关水利及灌排工程提供技术依据。
鱼菜共生内部循环水管网的专门工艺设计仍应根据养殖、种植和水泵水力条件单独完成。
鱼菜共生系统是否需要排污和如何处理尾水，应结合实际养殖方式、所在地法规和适用排放要求确定。
不能因项目采用循环水就直接认定不存在排水、污泥、废液或其他环境管理需求。
（1）GB 11607—1989《渔业水质标准》。
（2）HJ 1147—2020《水质 pH值的测定 电极法》。
（3）HJ 506—2009《水质 溶解氧的测定 电化学探头法》。
（4）HJ 535—2009《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》。
（5）GB 50054—2011《低压配电设计规范》。
（6）GB 50288—2018《灌溉与排水工程设计标准》。
GB 11607—1989《渔业水质标准》：
https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/std/newGbInfo?hcno=6D05F0255394F993F1824840927F98B0
HJ 1147—2020《水质 pH值的测定 电极法》：
https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/shjbh/xgbzh/202011/t20201127_810274.shtml
HJ 506—2009《水质 溶解氧的测定 电化学探头法》：
https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/jcffbz/200911/t20091106_181278.htm
HJ 535—2009《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》：
https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/jcffbz/201001/t20100112_184155.shtml
全国标准信息公共服务平台：
https://std.samr.gov.cn/
在基础七类参数稳定运行后，可根据养殖及种植需求增加亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、碱度、电导率、补水流量、排水流量、环境温湿度及植物栽培相关参数。
对于需要开展精细化养分管理的项目，可增加植物生长、投喂量、养殖密度及根区条件记录。
通过积累水质、循环流量、液位、泵阀运行、投喂与种植数据，可研究氨氮变化预测、循环异常识别和辅助控制优化。
人工智能模型应依据实际生产数据验证，不应未经验证直接执行高风险自动加药、排水或其他可能影响鱼类安全的控制动作。
鱼类、生物过滤微生物和植物的适宜水质条件不完全相同，单循环系统需要采用经过论证的协调控制策略。
总氨氮不等于游离氨，游离氨风险必须结合pH、水温及水体条件解释。
DO在线监测与循环水流量监测属于不同功能，不能因为循环泵运行正常就认定鱼类供氧充足。
水泵运行信号不等于实际循环流量，阀门控制命令也不等于阀位已经执行。
液位连续监测不能替代关键位置所需的独立高低液位安全保护。
鱼菜共生系统减少补水或排水具有实际应用潜力，但节水量应根据完整水量平衡和实际计量数据计算。
自动控制系统应优先保障养殖动物、人员及电气设备安全，不得以节能或提高植物养分吸收为由破坏生命支持系统的可靠性。
鱼菜共生循环水智能控制方案通过水温、DO、pH、氨氮、循环流量、液位和泵阀状态的连续监测，构建覆盖鱼池、生物过滤系统、植物种植单元和循环管路的水质与设备协同管理体系。
系统能够对水体温度、溶解氧、酸碱状态、氨氮变化、循环水流量、池体液位和执行设备运行情况进行统一管理，并通过多参数关联分析辅助识别水质和水力异常。
通过本地控制、流量反馈、液位联锁、泵阀互锁和独立应急措施，可以提高循环水系统运行的可靠性，并为鱼类养殖和植物栽培提供更加稳定的水环境管理条件。
通过规范传感器选型、水力设计、控制逻辑、质量管理及现场运维，可以逐步建立鱼类养殖、生物过滤、植物吸收与水资源循环利用之间的数据联系。
在满足适用渔业水质要求、农业设施设计要求、电气安全及现场养殖管理条件的前提下，本方案能够为现代鱼菜共生农业、智慧温室、设施渔业与综合生态农业基地的数字化监测、循环水控制和资源精细化管理提供技术支撑。
上一篇：农业智慧泵站智能控制方案
下一篇：工厂化养殖鱼群活动监测方案
排插式LoRa转4G智能网关
无线远程压力采集终端
LoRaWAN无线远程液位传感器
无线智能消防栓水压监测
GNSS地质灾害监测站
一体化倾斜伏倒检测仪
地表裂缝监测仪
无线4g倾斜传感器(内置电池)
卫星物联网传输数据采集主机
智能水位控制器
智能主机环境数据4G采集仪
S-CGC5低功耗温湿度监控
4G喷灌滴灌流量计
土壤热流计热通量传感器
有线波载64路阀门集中控制器
S-PSVF 电池供电4G无线阀门控制
水位地灾拍照雷达一体化水位
水中硼线上自动分析仪
水中镍线上分析仪传感器
水质铬自动分析仪传感器
美丽乡村水质物联网平台
智能井盖管理软件平台
S-DZJC监测与预警服务平台
负氧离子LED显示发布系统
在线式智能一级声级计噪声监
噪音扬尘监测系统
太阳能供电电流电压远程监控
超声波风速风向,温湿度,噪声
在线咨询 9:00-18:00
