节能型水锤鱼菜共生系统技术领域
本发明涉及种养殖技术领域，特别涉及一种节能型水锤鱼菜共生系统。
背景技术
随着现阶段农业物联网技术的普及和纯有机养殖与种植的结合，越来越多的资本
涌向食品安全度比较高的室内种植和养殖领域，比如鱼菜共生。鱼菜共生是一种新型的复
合耕作体系，它把水产养殖与蔬菜生产这两种原本完全不同的农耕技术，通过巧妙的生态
设计，达到科学的协同共生，从而实现养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常成长的
生态共生效应。让动物、植物、微生物三者之间达到一种和谐的生态平衡关系，是未来可持
续循环型零排放的低碳生产模式，更是有效解决农业生态危机的最有效方法。
但是现在的鱼菜共生养殖的技术完全依靠的是巨大的电能消耗来维持设备的运
转。在现阶段的技术条件下，室内种植和养殖业走入了一个误区，就是项目依靠人的干预才
能运转的高度依赖性越来越强，对于能源的消耗越来越大，并且如果一旦支撑运转的电力
中断对于养殖业来说将是完全的灾难性后果。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种节能型水锤鱼菜共生系统，解决现在的鱼菜共
生养殖的技术完全依靠的是巨大的电能消耗来维持设备的运转的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种节能型水锤鱼菜共生系统，包括：能源智能转
换提水系统、设置于地平面上的涡流养殖池、设置于涡流养殖池下方的散养池、智能排污系
统、微生物分解系统、植物种植系统、杀菌系统、曝气系统、动力水箱；
所述能源智能转换提水系统包括：设置于地平面以上高处的高位水箱、设置于地
平面以下水锤平面上的低位水箱、太阳能提水系统、涡流发电提水系统、风能发电提水系
统、电网提水系统、水锤提水系统；
所述太阳能提水系统包括设置于高位水箱旁边的太阳能光伏发电装置、设置于低
位水箱内的太阳能水泵，所述太阳能光伏发电装置的输出端与所述太阳能水泵的电源端连
接，所述太阳能水泵两端分别通过管道与所述高位水箱和所述低位水箱连接，
所述涡流发电提水系统包括设置于所述高位水箱与所述涡流养殖池之间的涡流
发电机，
所述风能发电提水系统包括设置于所述高位水箱旁边的风力发电装置，
所述电网提水系统包括设置于所述低位水箱内的电水泵，所述电水泵的电源端通
过转换器分别与市电、所述涡流发电机的电源输出端、所述风力发电装置的电源输出端连
接，且所述电水泵两端分别通过管道与所述高位水箱和所述低位水箱连接，
所述水锤提水系统包括设置于所述低位水箱内的水锤泵，所述水锤泵通过管道分
别与动力水箱、高位水箱、低位水箱连接，
所述涡流养殖池的出水口通过管道与所述散养池连接，且所述涡流养殖池的出水
口高于所述散养池的水位，所述涡流养殖池的底部通过排污阀与设置于涡流养殖池下方的
散养池连接，所述涡流养殖池的底部还设有支撑平台，支撑平台上设有观察及采收通道，
所述散养池的底部设有防水支撑平台，所述散养池的中间设有集污槽，
所述智能排污系统包括吸污泵、设置在集污槽上方的吸污泵轨道，所述吸污泵设
置在吸污泵轨道上，且所述吸污泵通过管道分别连接所述散养池和所述集污槽，
所述微生物分解系统包括内部放有硝化细菌及微生物分解寄居填料的硝化池，所
述硝化池设置在所述散养池的旁边，且所述散养池的出水口高于所述硝化池水位，
所述植物种植系统设置在所述硝化池旁边，且所述植物种植系统的水位低于所述
硝化池的出水口，所述植物种植系统旁边设有所述曝气系统，且所述植物种植系统的出水
口高于所述曝气系统的水位，所述植物种植系统的出水口处还设有杀菌系统，
所述曝气系统的旁边设有动力水箱，且所述曝气系统的出水口高于动力水箱的水
位，所述动力水箱与所述水锤泵连接。
进一步的，所述散养池内部放养滤食性鱼类清洁水体。
进一步的，所述植物种植系统包括水位依次下降的多个种植池，且每个种植池的
出水口都高于设置在其下方的种植池的水位,且多个种植池的出水口之间错开排布。
进一步的，所述种植池与相邻的种植池之间设有观察通道。
进一步的，所述涡流养殖池、所述散养池、所述智能排污系统、所述微生物分解系
统、所述植物种植系统、所述曝气系统、所述动力水箱均设置于温室内部。
进一步的，所述高位水箱设置于温室内部，所述太阳能光伏发电装置与所述风力
发电装置均设置在温室外部。
进一步的，还包括全环境感知控制系统，所述全环境感知控制系统至少包括气象
站、室外环境感知系统、室内环境感知系统、养殖部分感知系统、种植部分感知系统、监控系
统、控制设备，所述气象站、室外环境感知系统、室内环境感知系统、养殖部分感知系统、种
植部分感知系统分别与所述监控系统连接，所述监控系统与所述控制设备连接，
其中，所述室外环境感知系统包括设置在室外的室外温湿度传感器和室外光照传
感器，所述室内环境感知系统包括设置在室内的室内温湿度传感器和室内光照传感器，所
述养殖部分感知系统包括设置在涡流养殖池和内散养池内的多个用于检测鱼类生长环境
的传感器，用于检测鱼类生长环境的传感器至少包括温度传感器、液位传感器、PH值传感
器、氨氮传感器、盐度传感器、流量传感器，所述种植部分感知系统包括设置在植物种植系
统内的多个用于检测植物生长环境的传感器，所述控制设备至少包括温度控制器、湿度控
制器、光照控制器、吸污泵控制器。
进一步的，还包括云数据存储及分析系统，所述云数据存储及分析系统与所述全
环境感知控制系统连接，所述云数据存储及分析系统至少包括存储服务器、分析服务器，且
所述存储服务器、分析服务器都与所述全环境感知控制系统内的监控系统连接。
进一步的，所述曝气系统包括设置于所述植物种植系统旁边的曝气池和设置于曝
气池内部的感应器、控制器、气泵、微孔曝气盘，及设置在曝气池外部的制氧机、储存罐，所
述制氧机与所述储存罐连接，所述储存罐通过气泵与所述微孔曝气盘上的曝气管连接，所
述微孔曝气盘设置于曝气池底部，所述感应器设置在曝气池内，所述控制器分别与气泵、制
氧机、储存罐、微孔曝气盘、感应器连接。
进一步的，所述杀菌系统包括紫外线灯、分水盘，所述紫外线灯设置于所述植物种
植系统的出水口附近，所述分水盘设置于所述紫外线灯的光照下方。
本发明围绕着将能源供给系统拆分成为多元化的供给系统作为项目的切入点，各
种能源支撑互相补充，采用太阳能(即采用太阳能光伏发电装置发电)、风能(即采用风力发
电装置发电)、水能(即涡流发电机发电)、市电、水锤泵为鱼菜共生系统提供水循环的动力，
其中以水锤泵(即不消耗电也不消耗油)作为替代电力进行水循环的主要工具，以太阳能、
风能、水能作为补充，从而大大降低室内养殖种植对于电力的巨大消耗，节能环保，降低鱼
菜共生的养殖成本。
本发明的鱼菜共生系统能够在市政供电临时突然断电的情况下依然能够维持运
转，并且由于循环养殖行业的特点为24小时不间断循环由此造成的巨大能耗，经过本系统
的处理也会降低一半以上，在现阶段雾霾持续不断增强的情况下也从很大程度上缓解了室
内种植养殖行业的巨大能耗带来的环境污染问题。
本发明全环境感知控制系统不仅可以感知鱼菜共生系统养殖的全部环境数据，同
时能够满足分区控制局部小环境和大环境的要求。
本发明的云数据存储及分析系统用于后台大数据的存储及有效信息的分析及提
取。云数据存储及分析系统能够全天候记录及分析并提取所有相关数据，并且能够在数据
积累到一定数量以后模拟推算出不同鱼种之间的生长习性及市场覆盖情况，从而能够推测
市场的销售情况，并能够预测未来种植及养殖的产品品种及数量，为未来按照需求定制化
生产做出准确的预测。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
图1为本发明的结构连接框图；
图2为本发明的结构图；
图3为本发明的俯视图；
图4为本发明的全环境感知控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种节能型水锤鱼菜共生系统，参考附图1-3所示，包括：能源智能转
换提水系统1、设置于地平面上的涡流养殖池2、设置于涡流养殖池下方的散养池3、智能排
污系统、微生物分解系统4、植物种植系统5、杀菌系统6、曝气系统7、动力水箱8；其中，涡流
养殖池3、散养池3、智能排污系统、微生物分解系统4、植物种植系统5、曝气系统7、动力水箱
8均设置于温室9内部。
能源智能转换提水系统1用于综合利用能源提水，使鱼菜共生系统的水循环流动。
能源智能转换提水系统1包括：设置于地平面以上高处的高位水箱101、设置于地平面以下
水锤平面上的低位水箱102、太阳能提水系统、涡流发电提水系统、风能发电提水系统、电网
提水系统、水锤提水系统。
具体来讲，太阳能提水系统包括设置于高位水箱101旁边的太阳能光伏发电装置
1031、设置于低位水箱内的太阳能水泵1032，太阳能光伏发电装置1031的输出端与太阳能
水泵1032的电源端连接，太阳能水泵1032两端分别通过管道与高位水箱101和低位水箱102
连接，工作时，太阳光伏发电装置1031将太阳能转化为电能给太阳能水泵1032供电，太阳能
水泵1032将低位水箱102中的水输送给高位水箱101。
涡流发电提水系统包括设置于高位水箱101与涡流养殖池2之间的涡流发电机
104，工作时，由于高位水箱101的水流入到涡流养殖池2内，水在流入的过程中带动涡流发
电机104的叶轮转动，进而将水的动能转化为电能，给电水泵105供电。
风能发电提水系统包括设置于高位水箱101旁边的风力发电装置，工作时，风吹动
风力发电装置上的风车转动，风力发电装置将室外的风能转化为电能。
电网提水系统包括设置于低位水箱102内的电水泵105，电水泵105的电源端通过
转换器分别与市电、涡流发电机104的电源输出端、风力发电装置的电源输出端连接，且电
水泵105两端分别通过管道与高位水箱101和低位水箱102连接，工作时，电水泵105将低位
水箱102中的水输送给高位水箱101，且电水泵105的电源可以通过转换器选择市电、涡流发
电机104、风力发电装置中的一种或多种来供电。
水锤提水系统包括设置于低位水箱102内的水锤泵106，水锤泵106通过管道分别
与动力水箱8、高位水箱101、低位水箱102连接，工作时，动力水箱8向水锤泵106流入时，由
于高度差，动力水箱8的水的重力势能转化为动能，流向水锤泵，具有一定动能的水在水锤
泵106内突然被突然制动时，所产生的能量将水锤泵106内向上的阀门打开，进而水通过管
道引导进入高位水箱101内，高位水箱101的高度可按照水锤泵的工作压力要求设置高度，
并且均匀分配对的高差及压力保证水锤泵的稳定工作。
其中，水锤泵106是一种以流水为动力，通过机械作用，产生水锤效应，将低水头能
转换为高水头能的高级提水装置，是利用流动中的水被突然制动时所产生的能量，使其中
一部分水压升到一定高度的一种泵。
此外，高位水箱101设置于温室9外部或内部，太阳能光伏发电装置1031与风力发
电装置均设置在温室9外部。
高位水箱101内的水经涡流发电机104后流入到涡流养殖池2内，涡流养殖池2的出
水口通过管道与散养池3连接，且涡流养殖池2的出水口高于散养池3的水位，顾经涡流养殖
池2的水流入到散养池3内。
涡流养殖池2的底部通过排污阀201与设置于涡流养殖池2下方的散养池3连接，并
根据污物汇集情况定期通过排污阀201排污，涡流养殖池2的底部还设有支撑平台202，支撑
平台202上设有观察及采收通道，支撑平台202的上部为圆形玻璃钢的涡流养殖池2。涡流发
电机104内部的水流出后在涡流养殖池2内形成涡流，其一为带动鱼类游动，其二将食物残
渣及排泄物汇集到中间清掉，随后经涡流养殖池2的水直接高位流入散养池3内。
上述涡流养殖池2可以用来养鱼，由于鱼有逆水流而游的习性--顶水，在涡流养殖
池2内养的鱼会沿着涡流养殖池2的养殖罐内壁一直游动，好像人在跑步机上运动一样，这
样能够保证鱼的蛋白与脂肪的比例处于优等状态，且鱼的体型会更完美，使鱼的口感和品
质更佳。
散养池3的底部设有防水支撑平台，散养池3的中间设有集污槽302。散养池3内部
放养滤食性鱼类(比如鳙鱼)清洁水体，最大限度的利用涡流养殖及其他一切可用的水生动
物。
智能排污系统包括吸污泵301、设置在集污槽上方的吸污泵轨道303，吸污泵301设
置在吸污泵轨道303上，且吸污泵301通过管道分别连接散养池3和集污槽302，工作时，吸水
泵301将散养池3底部的食物残渣及排泄物吸入到集污槽302，保证散养池3内水体的质量。
智能排污系统还包括控制器，可依照设置在散养池301内的感应器判断或者肉眼判断水体
下污染程度并启动排污程序。
经散养池3的水流入到微生物分解系统4，微生物分解系统4包括内部放有硝化细
菌及微生物分解寄居填料的硝化池，硝化池设置在散养池的旁边，且散养池3的出水口高于
硝化池水位，硝化细菌可以分解水体内的食物残渣及粪便为植物根部可以吸收的营养，保
障植物种植系统5内植物所需的养分。
经微生物分解系统4的水流入到植物种植系统5，植物种植系统5设置在硝化池旁
边，且植物种植系统5的水位低于硝化池的出水口，植物种植系统5旁边设有曝气系统7，且
植物种植系统5的出水口高于曝气系统7的水位，植物种植系统5的出水口处还设有杀菌系
统6。
植物种植系统5用于种植适合水培类的蔬菜或其他植物。植物种植系统5包括水位
依次下降的多个种植池501，且每个种植池501的出水口都高于设置在其下方的种植池501
的水位,且多个种植池的出水口之间错开排布。
植物种植系统5有一个或多个阶梯支撑平台，中间实体间隔预留流水口，种植槽内
部防水处理。水面密布种植用于养殖植物的浮板。此处水流入杀菌系统。
其中，种植池501与相邻的种植池501之间设有观察通道。
经植物种植系统5的水流入杀菌系统，杀菌系统位于曝气池上方，此处杀菌池水流
入曝气池，杀菌系统包括紫外线灯、分水盘，紫外线灯设置于植物种植系统的出水口附近，
分水盘设置于紫外线灯的光照下方。
然后水流入到曝气系统7，曝气系统7的旁边设有动力水箱8，且曝气系统7的出水
口高于动力水箱8的水位，动力水箱8与水锤泵106连接。曝气系统下挖3米以上，此处富氧水
高位流入动力水池。
曝气系统包括设置于植物种植系统旁边的曝气池和设置于曝气池内部的感应器、
控制器、气泵、微孔曝气盘，及设置在曝气池外部的制氧机、储存罐，制氧机与储存罐连接，
储存罐通过气泵与微孔曝气盘上的曝气管连接，微孔曝气盘设置于曝气池底部，感应器设
置在曝气池内，控制器分别与气泵、制氧机、储存罐、微孔曝气盘、感应器连接。
动力水箱8用于提供水锤泵的原始动力，动力水箱8的高度也可按照水锤泵的工作
压力要求设置高度，并且均匀分配对的高差及压力保证水锤泵的稳定工作。
动力水箱8位于曝气池侧面也可与曝气池合并。此处水直接连接水锤泵动力管道，
为水锤泵提供动力的同时能够完成整个循环。
本发明还包括全环境感知控制系统，全环境感知控制系统不仅可以感知鱼菜共生
系统养殖的全部环境数据，同时能够满足分区控制局部小环境和大环境的要求。
如图4所示，全环境感知控制系统至少包括气象站111、室外环境感知系统112、室
内环境感知系统113、养殖部分感知系统114、种植部分感知系统115、监控系统116、控制设
备117，气象站111、室外环境感知系统112、室内环境感知系统113、养殖部分感知系统114、
种植部分感知系统115分别与监控系统116连接，监控系统116与控制设备117连接，
其中，室外环境感知系统112包括设置在室外的室外温湿度传感器和室外光照传
感器，室内环境感知系统113包括设置在室内的室内温湿度传感器和室内光照传感器，养殖
部分感知系统114包括设置在涡流养殖池2和散养池3内的多个用于检测鱼类生长环境的传
感器，用于检测鱼类生长环境的传感器至少包括温度传感器、液位传感器、PH值传感器、氨
氮传感器、盐度传感器、流量传感器，种植部分感知系统115包括设置在植物种植系统5内的
多个用于检测植物生长环境的传感器，控制设备116至少包括温度控制器、湿度控制器、光
照控制器、吸污泵控制器等。
本发明还包括云数据存储及分析系统，云数据存储及分析系统与全环境感知控制
系统连接，云数据存储及分析系统至少包括存储服务器、分析服务器，且存储服务器、分析
服务器都与全环境感知控制系统内的监控系统连接。
云数据存储及分析系统用于后台大数据的存储及有效信息的分析及提取。云数据
存储及分析系统能够全天候记录及分析并提取所有相关数据，并且能够在数据积累到一定
数量以后模拟推算出不同鱼种之间的生长习性及市场覆盖情况，从而能够推测市场的销售
情况，并能够预测未来种植及养殖的产品品种及数量，为未来按照需求定制化生产做出准
确预测。
工作原理：能源智能转换提水系统优选水锤泵作为动力提水装置，水锤泵将动力
水箱提到高位水箱内，高位水箱内的水由出水口流入到涡流发电机内，经涡流发电机流入
到涡流养殖池形成涡流，涡流养殖池内部用于养鱼，内部涡流带动鱼类游动，有助于养殖优
质的鱼供人食用，养殖池底部的食物残渣及排泄物经排污阀排入到散养池，涡流养殖池内
的水由出水口流入到散养池，散养池可以用来养殖吃食物残渣及排泄物的滤食性鱼类，还
可以采用吸污泵将散养池底部的食物残渣及排泄物清除，之后散养池内的水经出口流入到
硝化池内，由硝化池内的硝化细菌分解水体内的富营养物，转换成植物根部可以吸收的营
养水，然后在经硝化池的出水口流入到植物种植系统内的每个种植池内，用来养殖可食用
的蔬菜，最后经植物种植系统的出口流入到杀菌系统进行杀菌，杀菌后的水经过曝气系统，
有外部的制氧机给水中制氧，再然后流入到动力水箱内，由水锤泵动力管道流回水锤泵内，
再由水锤泵提到高位水箱中，进行再次循环。
本发明围绕着将能源供给系统拆分成为多元化的供给系统作为项目的切入点，各
种能源支撑互相补充，采用太阳能(即采用太阳能光伏发电装置发电)、风能(即采用风力发
电装置发电)、、水能(即涡流发电机发电)、市电、水锤泵为鱼菜共生系统提供水循环的动
力，其中以水锤泵(即不消耗电也不消耗油)作为替代电力进行水循环的主要工具，以太阳
能、风能、水能作为补充，从而大大降低室内养殖种植对于电力的巨大消耗，节能环保，降低
鱼菜共生的养殖成本。
本发明的鱼菜共生系统能够在市政供电突然临时断电的情况下依然能够维持一
段时间的运转，并且由于循环养殖行业的特点为24小时不间断循环由此造成的巨大能耗，
经过本系统的处理也会降低一半以上，在现阶段雾霾持续不断增强的情况下也从很大程度
上缓解了室内种植养殖行业的巨大能耗带来的环境污染问题。
本发明将水产养殖与蔬菜生产这两种原本完全不同的农耕技术，通过巧妙的生态
设计，达到科学的协同共生，从而实现养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常成长的
生态共生效应。让动物、植物、微生物三者之间达到一种和谐的生态平衡关系，是未来可持
续循环型零排放的低碳生产模式，更是有效解决农业生态危机的最有效方法。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨
的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围
由所附权利要求及其等同限定。