淺談智能生態魚缸的構建與發展前景

吳佳俊，郭瑩，劉興月，郝萌萌，環誠

（1.陜西中醫藥大學，陜西咸陽 712046；2.醫學技術學院，陜西咸陽 712046）

科技不斷在進步，設想一下，人們在結束繁忙工作后，這時，就需要有一個能夠愉悅身心，緩解壓力，轉移注意力的“好朋友”來幫助解決疲乏，智能生態魚缸應景而生，具有自動化遠程操作系統又同時兼具水培綠植雙系統多功能，心靈在治愈的同時又減輕因為缺乏經驗和時間打理魚缸的負擔，隨著人們需求的增多，智能生態魚缸也在發展。

一、魚缸的生態環境構成

智能生態魚缸的生態環境主要由觀賞魚、石木、水草、沙子等構成。為了建立一個相對完整的水生生態體系，引入田螺和黑殼蝦等作為主要的分解來源，并在池底上鋪設了活性炭和水草砂漿，在其表面栽培適量苦黑藻等各類水生動植物。水面以上用填料層構建一個復合填料層，在填料層表面種植了根系發達以及具有驅蚊作用的薄荷和紫蘇[1]。池底部還增加了一個潛水發射泵，在液體填料和涂層側面上還設置了一個小型化的太陽能潛水發射器反光板，以便為新的潛水泵使用提供一個足夠的潛水能源。以上景觀物質與現代科技相結合構成微小的自然水城景觀，體現出水景交融的自然美和由此產生的意境美[2]。

（一）光合細菌在智能生態魚缸中的應用

光合細菌被廣泛認為可能是目前世界上普遍存在于人類地球上但是出現較晚的一種并且具有較強光合作用的原核細胞微生物[3]。光合細菌廣泛部分存在于人類土壤、沼澤等各種自然環境中。沼澤等自然環境中。在智能生態魚缸中各種生態環境構成過程中，光合型細菌主要的作用是將魚缸中污水里的各種有機物和碳作為一種重要的碳源來進行光合作用，從而抑制各種病原性微生物的繁殖、增強和凈化水質[4]。光合細菌的菌體內部存在著大量的蛋白質，氨基酸和魚類成長所必須要求的維生素，從而增強了觀賞魚類自身免疫力。

在一個沒有光線照射的環境中，光合細菌可以直接在光照較弱或者缺氧的情況下時菌體進行光合作用，光合細菌與其他綠色植物不同的地方就是，光合細菌的菌體中只包括少量地含有一個psi光譜系統[5]，其光合作用方式并不會使菌體產生任何氧氣，主要是產生氫氣，將空氣中儲存的氮分解成氨，并且還分解出其他有機物，由此便構成了人類和自然界各種化學物質循環的重要過程。

在無光的環境中，光合細菌在無氧的環境中使光能結合二氧化碳生成代謝，合成具有高蛋白，無毒的光合細菌菌體。不僅可以為觀賞魚提供營養豐富的飼料，而且還可以美化生態環境[6]。

在智能生態魚缸的生態構成中可以劃分為兩種有氧環境和無氧環境，表層植物的生態環境良好，它們適合觀賞魚植物生長和繁殖，魚缸的下部氧氣薄弱，覆蓋了大批觀賞魚所排泄的物質，這樣就造成了觀賞魚水質的惡化和觀賞魚微生物大量的繁殖，然而環境惡劣時魚缸的下部恰好是適合了光合性和細菌生長，光合性和細菌將觀賞魚排泄廢物、食物中的殘渣、有害物質可以作為營養材料進行光合作用，促進人體和微生物在土壤中的生長和繁殖，調節土壤酸堿度，改善含氧率，從而達到凈化土壤和保護水質的目標[7]。促進微生物的生長繁殖，調節酸堿度，從而起到凈化水質的作用[8]。

（二）生物填料在智能生態魚缸中的應用

生物填料中存在多種微生物，生物填料層的表面積較大有利于微生物的生長繁殖，對生態魚缸中的水、氣進行重新分布，從而凈化水質[9]。但市場中存在的生物填料品類繁多，不同生物填料的材質不同，水處理效果截然不同。

現在市場中存在的生物填料分別有以下幾種：

固定式軟性生物制劑填料，蜂巢狀軟性生物制制填料、波紋狀平板狀軟性生物制劑填料，懸掛式生物制劑填料、軟性固體生物制劑填料、半自動軟性固體生物制劑填料、組合式軟性生物制劑填料等[10]。

二、魚家的多方面發展空間

（一）人文效應

經濟技術不斷發展，人們已經不滿足于衣食住行等物質基礎，精神享受成了這個時代不斷更新與改進的驅動力。智能魚缸系統[11-12]在這個時代能被更多的人接受和了解，社會發展過程中年輕人身為這個時代的主力軍往往存在精神壓力過大，而各種疾病也越來越年輕化。生態系統中的小動物、植物等都能夠分散注意力、緩解焦躁、調節情緒，現在仍存在養殖過程中觀賞魚死亡的情況，而智能生態魚缸致力于解決這一問題，自動化、遠程操作等功能及時反饋魚缸內情況，使用戶提前做出相應的操作，完善用戶體驗，使養魚這一消遣活動能更加符合現代年輕人的生活方式。

（二）經濟效應

現階段，智能魚缸的銷售途徑主要有實體店銷售、網上各類App購物，在走訪和網上資料搜尋過程中，我們發現智能魚缸的需求量與銷售量都處于逐年遞增趨勢[13]。人們的生活需求使這種智能魚缸不斷被更新，來吸引更多的關注。

而公眾號推廣也開始盛行，通過建立公眾號來推廣智能生態魚缸的功能及養魚小知識等等，增加公眾號的熱度，隨之智能生態魚缸被更多人所了解，進而提高銷售額。

（三）實用效應

在智能魚缸的基礎上添加魚菜共生系統[14]，構建類似于大自然的穩定生態環境，使之更多地動靜結合，更具有吸引力和實用性。這類設計實現了生態循環和水資源節約利用，與傳統魚缸相比，優點更多，吸引力更大，有利于銷售。

三、人工智能在生態魚缸中的應用

（一）智能生態魚缸遠程控制系統

21世紀以來物聯網、智能家居越來越廣泛地應用，基于創建一個智能魚缸，達到智能生態養魚的目的，魚缸遠程控制系統應運而生[15]。遠程控制系統的控制核心是一個嵌入式芯片STM32F407、并且同時利用物聯網和嵌入式技術、應用與之相關的傳感器、以達到用戶通過手機或電腦端就可以對魚缸的內的情況進行遠程監測與控制[16]。遠程控制系統分為參數采集系統、藍牙系統、控制系統。參數采集系統是通過安放在魚缸內的溫度測試儀、濁度計、光照感受器、紅外線來對魚缸內水溫、濁度、光照強度和飼料量進行實時監測。該系統每半小時采集一次數據，若出現緊急情況可以通過藍牙系統發出報警，用戶也可以通過藍牙系統在手機或電腦端看到魚缸內的變化。控制系統在接收用戶指令后做出相應的操作。遠程控制系統使用戶實現遠距離對魚缸檢測和控制。

（二）智能生態魚缸自動化系統

在繁忙的工作生活環境下，上班族出差、學生黨寒暑假回家、出去旅游等各種需要長時間不能照顧魚兒的情況，容易導致外界環境的改變魚類無法自我調節導致魚兒死亡。智能生態魚缸的自動化功能，可以進行自動投食，自調溫度，解決長時間無人管理的情況。而這種方便又智能的魚缸也受到越來越多顧客的喜愛[17]。在更深層面，顧客在購買魚缸的時候，想要擁有的功能既愉悅身心，又能在自己繁忙時也不需要分出太多精力而影響工作學習，魚缸在不斷地更新換代，智能魚缸也越來越功能多樣化，這些都是為了滿足不同顧客的不同需求，時代在進步，智能魚缸也在發展[18]。

四、小型生態缸的展望

在經濟與生態環境和諧發展的契機之下，觀賞魚早已經成為生活中休閑與精神家園構建的重要組成部分，隨著經濟架構的助推，越來越多的學者將研究視線投入到觀賞魚養殖這一逐漸新興的產業。

人們對精神家園的需求正在渴求物聯網技術帶來新的福音，隨著出現了市場的發展與需求，水族行業正在根據各自領域的特色與技術創造出迎合市場的魚缸，比如免換水生態缸、芯片遠程控制型魚缸、魚菜共生型循環魚缸。這些創新型產品的出現，需要接受市場的考驗與消費者的售后回饋，這無疑是需要時間進行檢驗的，只有適應市場與消費者的需求，才會有更廣闊的發展前景。

生態魚缸的科技點綴不僅使我們通過微觀世界觀察自然，而且也在提高我們審美的趣味，相信在不久的將來，我們會享受到互聯網+時代下物聯網技術的推廣與普及帶來的福音，那時我們就能通過手機APP，實現魚缸的日常維護，通過AR技術身臨其境感受到魚缸內的潛移默化。