设计驱动原生态水产移动设备发展的研究

陈惠玲 杨 雄 黎泽深

（广东新会中集特种运输设备有限公司，江门 529100）

设计驱动原生态水产移动设备发展的研究

陈惠玲 杨 雄 黎泽深

（广东新会中集特种运输设备有限公司，江门 529100）

本文将以南美白对虾装备化产业基地为蓝本，在工业设计创新思想引导下，阐述水产产业链的工业设计创新驱动原生态水产移动设备发展的理念。

移动水产 过级养殖 设计指导 融合创新 C2C装备

1 南美白对虾装备化产业基地概述

为贯彻《中国制造2025》的重要内容，根据国土资源部和农业部国土发[2014]127号文件《关于进一步支持设施农业健康发展的通知》精神，针对目前全世界生产出来的食物有1/3都浪费在储存、运输和消费过程中（联合国粮食农业组织统计），摒弃以往乱用抗生素和化学品、水源一次利用、污染排泄残物等一切不良食品量产模式，从强化人类健康生物链工程功能的设计理念出发，独创移动原生态水产工业养殖系统，创造新型设备及模式，使其远远优越于其他产业，兴起了人类健康的强化工程。

水产开发多年来处于技术封闭状态，从没考虑引入工业设计理念。设计师们也从没想过设计水产养殖移动装备，更没考虑过进行水产工业设备化和移动式的革命。本产业设计就是带领水产养殖业融合创新工业设计理念：从外观为中心走向“功能为中心”，以“问题为导向”“事在前，物在后”“产业交叉”“共享创新”的设计理念，指导创造出多种水产移动式整体化装备。

自2014年参加“省长杯”以来，广东新会中集特种运输设备有限公司一直埋头解决各种设计与技术问题。面对市场，不断发现、设计、再发现、再设计，在学术研究和产业研究探讨中，科学驱动产业进步，形成产业价值链。在此期间，联合鹤山市新的生物制品有限公司协调绿色开发，共享互补设计资源和人才交叉创新，经过对南美白对虾工厂化分级养殖系统的积极探索，结合全国各地极端天气对各区域养殖户的影响，设计团队越来越清晰地意识到，只有从设计开始，用移动式智能装备技术解决问题，才是今后水产养殖业的根本出路。改变产业以合适环境，这是真正意义的“创造价值”。为此，联合生物技术公司，着手在江门以“生态移动水产”为目标，申请用地指标，建设水产工业化养殖示范基地，依托中集、广东省工业设计协会及广东省经信委平台，让设计师的创新迅速转化为产品、商品、模式，最后形成产业。这个过程中，要注重知产保护，有效防止侵权，实证设计驱动移动水产养殖和服务模式。

实证基地总投资5000万元，是桃源镇中心村水产养殖群。以革命性的移动水产集装设备养殖模式颠覆传统养殖场，突破环境局限，以高新技术保证可控的生态（生物和物理方法）养殖条件，在咸水孤岛、沙漠及一系列恶劣的环境下，均能养殖高质可口的南美白对虾，从而建立南美白对虾的标准化养殖系统，建立新型运营模式；利用发明专利和核心技术，生产符合绿色食品甚至有机食品标准的水产品，达到产业链延伸和安全的目的；在实现养殖场周边无异味，养殖污水深度处理（生物物理方法）后循环回用；粪便残饵也可进行深度资源回用，生产生物质有机肥，用于基质栽培、生产蔬菜或用作周边地区的土壤生态修复等。同时，设计出“移动水产”“移动肥业”等“移动农业”高端装备和技术系统。这是一种新型高效的设计驱动产业模式。以下是产业链设计的详细介绍。

2 南美白对虾等水产品“移动水产”集装设备及污染零排放示范基地实证

2.1 移动智能模式

水产生态养殖系统以操作安全、方便为主，以人为本，具备投饲、观察等日常操作功能结构，特别设计的水产品过级转移，捕捞装置和养殖所需的温控，供氧和制氧，水质在线监测等设备系统，使养殖作业更加智能化、自动化和简单化。

各级养殖池之间配置的过级转移装置，仅需进行一个开关动作，即可完成过级转移操作，大大缩短了转移时间，降低了人工操作强度，并减少了水产品应激反应，保证了水产品存活率。

水产生态养殖系统还设置自动控制系统，功能如下：

（1）24小时在线监测各养殖水体的溶解氧、pH值、氨氮、亚硝酸盐氮、盐度、温度等水质参数。

（2）通过监测到的溶解氧值，自动控制增氧设备工作，防止出现缺氧事故。当溶解氧低于安全值时（如4mg/L），自动打开增氧机；当溶解氧达到安全值时（如7mg/L），自动关闭增氧机，以节省电能。

（3）当监测到溶解氧值达到危险值时（如3mg/L），启动声光警报系统，并给管理者发送手机短信，中心控制软件会启动报警提示。

（4）当监测到水温低于25℃或高于34℃时，自动打开恒温设备，并启动声光警报系统。

（5）通过手机电脑网络，查询水质参数和各种设备工作状况。

（6）通过手机、电脑网络，远程控制增氧设备、投料机、水泵、恒温器等设备的启动或停止。

（7）自动记录、储存现场监测到的溶解氧数据，并永久保存，帮助用户查询、分析，如季节、时间、天气、温度等因素对溶解氧含量的影响。

（8）用户根据水中溶解氧测量值，精准控制饵料投放量，提高饵料转化率。

（9）具有电机缺相，漏电及过载保护功能，有效保护增氧机的电机。

（10）停电报警系统。停电时现场警报器会开启，并给管理者发送短信提示。

2.2 分级和捕捞功能的设计

水产生态养殖系统采用分级养殖模式，在不同养殖池内分级养殖处于不同生长阶段的水产品，即“小池养鱼苗、大池养成鱼、同时养殖”的模式。

水产生态养殖系统将水产品养殖过程分为幼期、中期、成品期等独立的养殖阶段，每个阶段在系统中不同的养殖池完成。幼期水产品最初放在一级养殖池内，面积占系统总面积的10%～15%；养殖30～60d（具体养殖时间因不同水产品品种而异）后，成长达到中期大小的水产品被转移到二级养殖池，池面积占总面积的25%～30%；30～60d后，水产品最终被转移到最大的三级养殖池，池面积占总面积的60%；再经过30～60d养殖，水产品就达到上市规格，可以上市出售。

在工业设计创新分级养殖模式下，幼期、中期、成品期的水产品同时在三个不同的养殖池中进行养殖，相当于用传统养殖1/3的养殖时间就有成品上市，大大缩短了水产品产出周期、极大地提高了产量，科学地实现了高效、高产、高密度养殖。

2.3 高效可靠循环处理系统，与环保共同发展（水产养殖产业链工程）

养殖水体的水质直接关系到水产养殖业的产量、质量、经济效益和生态环境效益。俗话说，“养好鱼，要先养好水”。要发展高密度高产量养殖，如何养好水是需要首先解决的问题，是水产生态养殖系统的重要目标。因此，设计了一套高效可靠的循环处理系统。该系统针对高密度水产养殖带来的环境污染和日益严重的水资源短缺问题，为高效、安全、环保的水产养殖提供有效的解决方法。

循环处理系统能及时将养殖池的污水排走并进行净化处理，同时将处理后的净水重新回到养殖池，形成一个整体的水循环，保证养殖池内水质始终符合养殖要求，即使高密度养殖也不会造成水质的恶化。

循环处理系统主要由固液分离系统和生物净化系统两部分组成。固液分离系统用于将养殖池排出的污水进行物理过滤，滤掉污水中的残铒、水产品的排泄物和残骸，防止这些污染物在养殖池内沉积和分解产生氨氮、亚硝酸盐等有毒有害物质，并去除污水中的悬浮物及有机物质。固液分离系统定期清理出的滤渣可用作肥料，不会产生二次污染。生物净化系统用于将过滤后的污水进行生物净化处理，通过微生物的硝化和反硝化反应，去除养殖池内已产生的氨氮、亚硝酸盐等有毒有害物质，保证水产品健康。

整个养殖过程中，养殖池产生的污水经处理后循环使用，污水不对外排放；过滤产生的滤渣用作肥料，实现污染物“零排放”。由于污水循环利用，只需补充少量新鲜水填补蒸发损失的水量，大大节约了水资源，且降低了单位产品耗水量。

水产生态养殖系统有效利用水资源、节水节能，可实现污染物“零排放”、不产生新的污染物，对环境友好，是符合现在国家环境环保要求的新型养殖系统，如图1所示。

图1 水产生态养殖系统

3 设计驱动水产生态养殖服务模式

通过研究移动式、小型化的高端装备技术，运用生物、物理技术，减少有害化学品药品的投入，减少对环境破坏和保证水产品安全，创造出移动养殖装备及技术，解决储存、运输和消费过程中的浪费和水产成活率等养殖业难题；通过自创的移动水产、移动肥业、过级养殖工业化等模式，让设计驱动水产业，融合创新，是独创新型高效的移动原生态水产工业模式。该模式可以复制，以促进整个农业养殖健康科学发展。

图2为设计驱动下的水产养殖服务生态模式的框图。

以“南美白对虾的养殖”为例，传统的养殖方式不仅对地域要求高，而且养殖污染比较严重，对周围的生态环境没有任何好处。为此，我们大胆创新，积极投入研发健康生产过程、方式和服务模式，设计出和生物质有机肥联产的一个完备系统，很好地解决了生态问题。

这是一个智慧系统。分级处理箱里设计有火山、麦饭石、生物棉等优化过的过滤系统，负责水质物理过滤；系统装有微生物膜，分解有益微生物和有害物质；配置紫外线、臭氧杀菌等多重自动管控，让生活在分级集装箱里的鱼虾比传统养殖的同类更加健康。

图2 设计驱动下的水产养殖服务生态模式的框图

这又是一个体式的标准养殖装备，既可以移动又可以永久性放置，灵活而成本低。同时，移动水产对环境的要求越来越低，系统会自动进行各种智能调节。其中，它还对生物排泄物进行处理，从“系统”出来就是很好的有机肥料。

与传统水产养殖方式不同，“移动原生态养殖系统”完全可控、循环利用、节约资源，高效能，有精品产出。虾是养殖业里（水产食物链）养殖难度最大的品种，受各种因素的影响，传统养殖都要用抗生素和药物控制才可以量产，且成活率达不到20%。集装箱养鱼虾必须结合和依赖另外一个产业：智能高端装备制造业。产业融合、协调创新、产业设计“移动水产”，成为高科技水产养殖的生存契机和突破口。

设计团队在引导创新水产养殖的模式同时，除了投入大量人力物力解决技术难题，提高成活率达50%以上，还需要提供一定的生态服务，最终实现生态化养殖。移动水产养殖的存在需要有“能改善周围的生态环境”的作用；反过来，一个好的“生态环境”也能促进水产养殖行业经济效益的提高。移动智能装备团队就是创造健康水产生态环境的缔造者。

现在，业内对虾龙头企业都在尝试科学养殖，却停留于用箱子“替代”鱼塘等方式。而江门的“移动原生态养殖系统”是一体式高质移动对虾装备新模式，在种苗、饲料、养殖示范、加工销售和科学营运等全产业链环节，具有深入合理布局，设计创造出提高对虾自身生命力的方法，修复产业链的无序反常。经过实证，它具有易于复制的特点。通过各期基地的建设和运营，有利于模式的进一步跨区域拓展、布局对虾工厂化养殖业务，不断增加新的利润增长点，带动中国水产业和制造装备“移动”做强，更好地发挥水产质量控制、产业链协同等方面优势，从而极致地提高种苗、饲料、生产、装备、制造、标准化等上下游相关资源效率，提高新产业整体盈利能力。

在“南美白对虾”产业成功实证基础上，我们分别培养广东汕头汕尾、湖南汉寿、湖北洪湖、浙江杭州等地区的养殖户建成南美白对虾等高品质水产品养殖示范基地，得到农业部、农业厅、环保厅、广东省经信委及环保公益基金会等部门的高度重视。如今，我们采取附送新技术、原生态养殖培训等方式，根据个人或团体意愿，设计养殖方式和培训模式+技术服务模式，点对点设计+技术服务，确保产业链健康发展。

在全国各地推行并辐射，将“移动水产”复制到其他养殖产品如“龙虾”“海鲈”等海产，使人们在世界各地甚至恶劣环境下都可以吃到可口、符合绿色食品甚至有机食品标准的“现抓现吃”水产品。

从产业链的各增值点进行布局，整体考虑设计模式。首创集装式移动分级养殖模式，产量是普通养殖的3倍以上，质量可控且为其他产品的3倍以上；产品售价高于传统，具有3倍的竞争力。

这又是一个协调创新的机制模式，稳赚不赔，突破饲养水产的多种障碍。我们与当地底经济群体的利益机制链接，形成新机制设定：

（1）为100户低经济群体建档进入基地；

（2）进行用工和入股分红设定；

（3）新型分红法：①保证分红措施：资金入股进入基地有保底20%收益；②分红共生模式：保底分红和入股分红并用，保障农民最大权益。如：投资的股份是20%，但是按照入股分红所得金额没有达到当地人社局最低收入标准时，按照保底分红措施，维持农民一定的经济利益，从而避免养殖风险和价格波动对个人利益产生过大影响，保证产业良性发展。

4 设计驱动下水产业生态及服务模式的前景

（1）建成国内首个南美白对虾等高值水产品工厂化分级养殖示范基地，年产南美白对虾10～12造，年产量1千吨以上，推动本地水产品供给侧结构性改革；

（2）所建成分级养殖基地将全面实现养殖零排放，养殖过程所有粪便和残饵均用于生产生物质有机肥，年产生物质有机肥料5千吨以上；

（3）建成博士后创新实践基地及广东省教育部产学研合作科技特派员工作站的科技成果转化试验基地；建成江门市首届两院院士、“千人计划”专家与江门企业对接的成果转化基地；

（4）首订南美白对虾工厂化分级养殖行业或国家标准；

（5）水产养殖生产设施用地49340m2，布置100套“移动水产”集装设备兼养殖零排放系统.

5 结语

本文从三个方面详细介绍了水产生态化养殖全新的“移动水产”设计，规模化、装备化的生态养殖在环境保护、经济效益增值和水产养殖地域扩大方面具有很大优势，实证了工业设计对实践的指导价值。可见，设计驱动原生态水产移动设备发展的前景一片光明。

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Research on Design Driving Development of Original Aquatic Mobile Equipment

CHEN Huiling, YANG Xiong, LI Zeshen
(Guangdong Xinhui CIMC Special Transportation Equipment Co., Ltd., Jiangmen 529100)

This article will be based on the South American white shrimp equipment industry base modeled on the industrial design innovation under the guidance of the idea of aquatic industrial chain of industrial design innovation to drive the development of the original ecological aquatic mobile equipment.

mobile aquaculture, aquaculture, design guidance, fusion innovation, C2C equipment