CN104703469A - 共生的虾和藻类生长系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于对水生生物的生长进行增强的系统，该系统包括第一水沟和第二水沟，两者均从一个入口向一个出口延伸，一个通道置于其间用于保持水。这些水沟是并排设置的并且彼此处于流体流通。该第一水沟在水内具有一个活食物来源，该第二水沟在水内具有水生生物。在各水沟中提供照明组件，用于使用预定波长的光来对食物来源和水生生物两者进行增强。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年9月7日提交的、标题为“共生的虾和藻类生长系统”的美国临时专利申请号61/698,029、以及也于2012年9月7日提交的、标题为“用于控制水生生物的心理和生理影响的水生系统”的美国临时专利申请号61/698,074的权益，各申请的全部内容通过引用以其全部结合在此。
背景技术
本发明涉及水产养殖。更具体地讲，本发明涉及一种共生的虾和藻类生长系统。
海产食品始终是人类食物的一种来源。进一步地，已经证实，海产食品是食物的一种健康来源，并且其导致海产食品的消费在全世界不断增加。然而，由于随着时间的推移环境污染变得越来越重，尤其是水道，饲养和收获海产食品来满足消费者不断增加的需求变得越来越困难。这种需求导致海产食品的水产养殖或水生养殖变得更受欢迎。
典型地，水产养殖场会由多个并排的水沟组成，这些水沟中含有水生生物，包括但不限于虾、罗非鱼、鲑鱼、鳟鱼、其他淡水鱼和咸水鱼等等。这些水沟典型地位于室外，水不断流过水沟用于过滤用途。然后，水生生物进食一种食物来源，如提供的藻类，并且可以在完全长大后收获。
在用于水生生物生长的水产养殖系统中，将水不断地运送经过水沟，鱼、虾或其他水生生物在水沟中生长和收获。典型水沟的形状是长方形的并且是彼此平行定位的。水不断地从水沟的一个入口侧流向一个出口端。
因为水必须不断地流经水沟来将水的质量保持在一个高水平，这些系统存在一些问题。尤其是，鱼和/或虾废弃物在系统内积聚，必须不停地清洗。
此外，为了提供在水沟内的水生生物的食物生长所需的日照和光，这些水产养殖系统必须位于室外。因为雨天和阴天的日光很少，由此不能达到水生生物及其食物来源所需的最佳生长条件，这经常是成问题的。此外，在室外环境中水温难以适中，而且水温不断需要达到与外界温度的平衡。这也不能提供在水沟内的水生生物或食物的最佳生长条件。此外，太阳提供日光，光线照到具有反光性的水的上表面，再次提供了难以控制的且对于生长不是最佳的生长条件。
存在的另一个问题是提供水生生物的食物来源。尤其是，对于如虾等水生生物，其食物来源是藻类，藻类吸收日光以便生长。藻类的生长速度对可以在水沟中生存的虾的数量具有直接影响。如果藻类并不是以足够的速度生长，这些虾就没有充足的食物，而必须向水沟中投入额外的食物/藻类，或者只有较少的虾能够生存。
本领域已知，如藻类等植物吸收不同频率的光从而发生光合作用。具体地讲，光合有效辐射(PAR)是在从大约400纳米(nm)到700nm的光谱范围内的辐射。本领域中还已知的是叶绿素(最丰富的植物色素并且负责植物新陈代谢的色素)可最高效地捕捉红光和蓝光。因此，当用红色和蓝色波长的辐射照射时，藻类的生长可达到最佳。
本领域还已知，动物对用于生长的不同波长的辐射也有类似的反应。例如，白光可刺激动物的活动和繁殖。与植物类似，红光和蓝光显示出可增强动物的生长特征。
因此，在本领域中需要一种水产养殖系统，该水产养殖系统易于过滤和清洁，并允许水生生物的室内生长。尤其是需要提供一种用于水生生物生长的受控环境，使得水生生物的产量、大小和味道可以一种高效且自身持续的方式达到最大化。
因此，本发明的主要目的是提供一种照明组件，该照明组件提供不同波长的光照来优化水生生物的生长和产量。
本发明的另一个目的是提供一种便宜的照明组件，该照明组件用于优化水生生物的生理和心理效应。
本发明的另一个目的是为在水产养殖系统内的水生生物提供最佳照明。
这些和其他目的、特征以及优点将从说明书和权利要求书变得清楚。
发明概述
一种水生系统，该水生系统具有一个第一水沟，该第一水沟含有一种置于其中的水生生物食物来源。该系统另外具有一个第二水沟，该第二水沟具有置于其中的水生生物，并与该第一水沟处于流体连通。照明组件具有几组LED灯，这几组LED灯被放置在第一水沟和第二水沟中，用于为置于其中的食物来源和水生生物提供照明。这些照明组件可被调到分别与食物来源和水生生物相关联的光的波长，使食物生产达到最大化并优化水生生物的生长、健康和味道。
附图简要说明
图1是一种水生系统的一个侧面平面视图；
图2是一种水生系统的一个侧面平面视图；
图3是一种水生系统的一个侧面平面视图；
图4是一种水沟水生系统的一个俯视平面视图；并且
图5是一种水沟水生系统的一个侧面平面视图。
本发明的优选实施方案的详细说明
这些附图示出了一种水生系统10，该水生系统在水14中含有多种水生生物12和一种食物来源13。这些水生生物12可以是任何一种水生生物，包括但不限于虾、鲑鱼、鳟鱼、罗非鱼、任何其他咸水鱼或淡水鱼等等。该食物来源13包括但不限于藻类和其他可被水生生物消耗的植物和/或动物生命。该水14可以是淡水或咸水。相似地，该水14可以是任何水体，如海洋、港湾、海、海湾、湖、河、溪流等等，或可替代地可以是一种人工结构，如水沟、室内水沟、室内水池等等。
将至少一个照明组件16放在水14中、其上、其旁或临近处，这样使得该照明组件16内的多个灯18可到达水生生物12和/或被其吸收。尤其是，可将照明组件放在水体底部、安装在安装设备上、悬挂在码头上、放在水沟中的一个套箱内、或在水中放在靠近食物来源13和/或水生生物12的其他地方，这样使得食物来源13和/或水生生物12可接收由这些照明组件16发出的光。
优选的是，这些灯18是发光二极管(LED)，能够被控制来产生任何所需的可见光波长，其波长在400nm-700nm之间。尤其是，这些照明组件16设置有AC驱动电源，如格雷佳(Grajcar)的美国公布的专利申请2011/0273098、格雷佳(Grajcar)的美国公布的专利申请2011/0210678、格雷佳(Grajcar)的美国公布的专利申请2011/0109244和/或格雷佳(Grajcar)的USSN 61/570,552中所呈现的那样，这些专利中的每一个全部结合在此。
根据所列出的专利申请中呈现的技术，各照明组件16具有多个LED灯18，这些灯由一个AC驱动器20供电，该AC驱动器具有一个调光器22，这样可以使用一个AC电源来控制这些灯18的波长来提供具有预定间隔的所需波长为400nm-700nm的光。优选的是，提供波长490nm的光。
在操作中，对一种如虾、咸水鱼、淡水鱼等特定的水生生物12或如藻类等食物来源13进行分析，来确定光的预定波长和/或光的波长组合，来对水生生物12或食物来源13产生心理和生理功能作用。对于藻类，为了诱食较小的鱼和海洋动物，这一波长显示为490nm。基于这种分析，确定由这些照明组件16发射出的预定的彩色模式。然后这些照明组件16被致动，以预定间隔发射预定的彩色模式。然后水生生物12和食物来源13接收这种光，用于改变水生生物12的心理和生理功能，由此使水生生物12的生长、颜色或产量达到最大化或有所增强。
预定的颜色模式可包括但不限于具有红色波长光、蓝色波长光或波长为490nm的蓝绿光。另外，预定颜色模式可以表现为使用单一波长或颜色的光。
在一个实施例中，预定颜色模式是基于使水生生物12的生长最大化的。在又一个实施例中，预定颜色模式是基于使水生生物12的产量最大化的。这种产量包括照明组件16对水生生物12直接照明所引起的产量的增加，同时其他照明组件16提供一种预定颜色模式来增强和优化在水14中的如藻类等食物来源13的生长，使得水生生物12消耗食物达到最大化，由此增加产量。
在水生生物12是虾的又一个实施例中，预定颜色模式是基于将虾的颜色增强至粉红的。在又一个实施例中，预定颜色模式使如虾等水生生物12的脂肪酸增加。在另一个实施例中，预定颜色模式使如虾等水生生物的酶活性降低，来使疾病减至最小，如黑色素防止黑斑病。在其他实施例中，预定颜色模式控制虾的蜕皮率，以便使每磅整虾可得到更多可食的虾肉。
因此提供了一个水生系统10，该水生系统利用AC驱动的照明组件16来为LED照明供电，来提供预定波长/颜色模式的光，用于辅助如虾等水生生物12的饲养和收获。这些照明组件16用于获得最大生长、增强颜色、使疾病减到最小和/或增加水生生物12的产量。相似地，颜色模式可用于增加食物来源13的生长，转而用作增强水生生物12的生长和增加产量。另外，与能够提供不同波长输出的DC驱动的照明组件相比，通过使用如在结合至本申请的这些申请中所呈现的AC驱动的照明组件16可使成本最小化。因此，至少所有陈述的目的已经实现。
在如图4和图5所示的一个替代实施例中，一个水生系统110具有一个第一水沟112。该第一水沟112从一个入口114延伸至一个出口116，一个用于保持水120的通道118置于其间。该第一水沟112含有或具有置于其中的一种食物来源122。在一个优选的实施例中，该食物来源122是藻类。一个泵124将含有该食物来源122的水120泵出，在邻近该第一水沟的一个充气瀑布126上方，流向一个第一流道128，该第一流道将水运送到一个第二水沟130。在图中仅示出了两个水沟，本领域熟知使用多个水沟与水生系统110相联。
第二水沟130也从一个入口132延伸至一个出口134，一个用于保持水120的通道136置于其间。该第二水沟含有待收获用于公众消费的水生生物138。水生生物138包括但不限于虾、鳟鱼、淡水鱼、咸水鱼等等。水生生物138从食物来源122取食，该食物来源被运送到该第二水沟30、并在通道136内生活。水生生物138另外产生废物和高矿物浓度蜕皮进入水120，含有氮和硝酸盐的水被泵送到一个通向第一水沟112的入口114的第二流道140。装填有氮和硝酸盐的水120为食物来源122、尤其是藻类的生长提供了极好的基质。
多个照明组件142中的每一个都具有多个发光二极管(LED)，这些照明组件遍及第一水沟和第二水沟112和130的通道118和136，来为食物来源122和水生生物138两者提供照明。这些组件142悬挂在水120中的不同深度和/或安装在围护结构144的外面，这些围护结构具有一个侧壁146，该侧壁由如window等透明材料制成，来自LED照明组件142的光可通过该侧壁照亮。
这些组件142以任何方式被构造成水沟112和130、或附着在其上或者放置在其中。这些包括在此结合的如格雷佳(Grajcar)的美国临时申请序列号61/570,552中所呈现的方法。类似地，这些组件142以任何方式被包含，并在一个实施例中最好被密封，如在此结合的格雷佳(Grajcar)的美国专利申请序列号13/011,927中所示出的。在多个实施例中的这些组件还被构造成与格雷佳(Grajcar)的USSN 12/785,498、格雷佳(Grajcar)的61/233,829以及格雷佳(Grajcar)的61/234,094中是一致的，所有这些专利都结合在此。
还可将这些组件调至可适应食物来源122和水生生物138的不同光波长需求，以便不仅能刺激食物来源122和水生生物138的生长，还能使这种生长最大化。可按下述专利的教导完成这种调节，格雷佳(Grajcar)的美国专利申请序列号12/824,215和/或格雷佳(Grajcar)的美国专利申请序列号12/914,575，这两个专利均结合在此。
在操作中，这些LED灯组件142的作用是在第一水沟112和第二水沟130两者内提供照明。在第一水沟112中，操作这些照明组件142来提供可使藻类的生长优化的预定量的红色和蓝色照明。确切地讲，最佳辐射吸收波长是预定的，并且这些灯组件142提供预定间隔的这类波长来使藻类的生长最大化。这可通过如上所述的方法和电路来完成，来控制所提供的辐射。
相似地，在第二水沟130中，这些灯组件142的作用是提供预定间隔的预定波长的照明，来使水生生物138的产量和生长最大化。在这种方式中，这些照明组件使在该第一水沟112中的食物来源122最大化，然后将该食物来源运送到第二水沟130供水生生物138消耗。然后水生生物138消耗食物来源122来使产量最大化，并且这些灯组件142可使水生生物138的生长最大化。同时，水生生物138产生废物和富含氮和硝酸盐的高矿物浓度蜕皮。这种废物被运送到该第一水沟，在此处如藻类等食物来源122可从这些废物取食，用于提供另外的食物来源122的生长。因此，通过使食物来源122消耗废物产物并通过不断地对水进行过滤，发生了通过水的高级光透射来增强和优化食物来源122和水生生物138的生长。
因此，根据水生生物138，使淡水或咸水在通过第一水沟112和第二水沟130的环路中循环。用泵124不停地将水120从该第一或食物来源水沟112、经过该充气瀑布126、流向该第二或水生生物水沟130。然后将如虾等水生生物138产生的氮和硝酸盐运送或泵送回该第一水沟112，来为如藻类等食物来源122的生长提供一种基质。然后使用这些照明组件142来刺激食物来源122和水生生物138两者的生长。这些照明组件142悬挂在水中的不同深度和/或安装在围护结构144的外面，来通过由如的透明材料制成的侧壁146进行照亮，如图5所示。
因此，其结果是，这些照明组件142是一个系统110，该系统允许如虾等水生生物138在一个生物安全的环境中在室内进行生产，不会受到雨天、阴天或者不会受到不受控的温度的影响。该系统110另外允许如藻类等食物来源122和如虾等水生生物138两者的持续生长和生产，而无需加入额外的水。另外，可将在水中的照明组件142安装在水沟112和130之上或旁边。这些照明组件142提供预定波长的辐射，如红色和蓝色波长辐射，与在水120上方的其他人工照明相比，这种辐射对食物来源122和水生生物138两者的生长显著更为有效。尤其是，通过放在水120中，消除了水面性质引起的反射，生成了一种甚至更高效的照明和生长环境。另外通过对水进行过滤和对照明组件142的光进行调节，提供了通过水的高级光透射来增强或优化食物来源122和水生生物138的生长。因此，至少所有陈述的目的已经实现。
Claims (20)
1.一种用于增强水生生物的生长的系统，该系统包括：
一个第一水沟，该第一水沟从一个入口向一个出口延伸，一个通道置于其间用来保持水；
一个第二水沟，该第二水沟与该第一水沟是处于流体联通的，该第二水沟从一个第二入口向一个第二出口延伸，一个第二通道置于其间用来保持水；
所述第一水沟具有在水内的一个活的食物来源，并且该第二水沟具有在水内的水生生物；以及
至少一个照明组件，该至少一个照明组件与该第一水沟相关联，提供与增强该活食物来源的生长相关的第一预定波长的光。
2.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括至少一个照明组件，该至少一个照明组件位于该第二水沟内、提供与增强该水生生物的生长相关的第二预定波长的光。
3.根据权利要求2所述的系统，其中该第一预定波长和第二预定波长是大体上相同的。
4.根据权利要求2所述的系统，其中该第一预定波长和第二预定波长是大体上不同的。
5.根据权利要求1所述的系统，其中该第一水沟和第二水沟具有一件式构造。
6.根据权利要求1所述的系统，其中该第一预定波长是在400nm-500nm之间。
7.根据权利要求1所述的系统，其中该第一预定波长是在600nm-700nm之间。
8.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括一个充气瀑布，该充气瀑布置于该第一水沟与该第二水沟之间，用于在该系统内提供氧气。
9.根据权利要求1所述的系统，其中该至少一个照明组件悬挂在该第一水沟的水内。
10.根据权利要求1所述的系统，其中该至少一个照明组件安装在一个围护结构上，该围护结构邻近该水沟的一个窗口、用于穿过该窗口提供光照。
11.根据权利要求1所述的系统，其中该至少一个照明组件是一个LED照明组件。
12.根据权利要求1所述的系统，其中该活食物来源是藻类。
13.根据权利要求1所述的系统，其中该水生生物是选自下组，该组由以下各项组成：虾、鲑鱼、鳟鱼和罗非鱼。
14.一种使用照明组件对在一个水沟中的水生生物的生长进行人工增强的方法，该方法包括以下步骤：
提供一个第一水沟，该第一水沟具有一个活的食物来源，该活的食物来源位于该水沟所含的水内；
提供一个第二水沟，该第二水沟与该第一水沟是处于流体联通的；
安装至少一个照明组件，该至少一个照明组件与该第一水沟相关联，用于在该第一水沟的水中提供人工照明；
用光对该活食物来源的生长进行人工增强；并且
将该活食物来源从该第一水沟传送至该第二水沟用于该水生生物的消耗。
15.根据权利要求14所述的方法，该方法还包括以下步骤：
安装至少一个与该第二水沟相关联的照明组件，用于在该第二水沟的水中提供人工照明来对该第二水沟内的水生生物的生长进行增强。
16.根据权利要求14所述的方法，其中该活食物来源是藻类。
17.根据权利要求14所述的方法，其中该水生生物是选自下组，该组由以下各项组成：虾、鲑鱼、鳟鱼和罗非鱼。
18.根据权利要求14所述的方法，其中该照明组件是一个LED照明组件。
19.根据权利要求15所述的方法，其中作为对该水生生物进行增强的一个途径，在该第二水沟的水中的人工照明增加了水生生物的脂肪含量。
20.根据权利要求15所述的方法，其中作为对该水生生物进行增强的一个途径，在该第二水沟的水中的人工照明减少了该水生生物的疾病。
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