多階段整合超密集蝦生產系統的製作方法

2023-09-21 09:00:55

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聯邦資助研究

在本發明的開發中沒有使用聯邦資金。

聯合研究協議

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序列表

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背景技術：

水產養殖正處於十字路口。面對提高單位面積生產率的壓力，水產養殖有機會從他人的錯誤中學習並採取可持續的管理實踐。這個年輕產業的長期成功和經濟可行性取決於與其當前全球需求驅動的爆發性擴張並行的旨在解決疾病、廢物和飼料三重可持續發展挑戰的創新和解決方案。世界範圍的蝦生產實踐是不可持續的，因為：

·氣候和地理限制

·生態限制-土地破壞

·飼料問題-魚粉含量

·勞工虐待和社會動蕩

·蝦類疾病-急性肝胰腺壞死症候群(apns)或早期死亡症候群(ems)，桃拉(taura)病毒，白斑病毒(wssv)，由真菌導致的肝腸孢子蟲(ehp)等

·人體健康問題(包括禁用化學品和抗生素的飼料添加劑)

·加工-衛生程序或者說缺乏衛生程序

·支持當地食品的運動和生活方式

承上所述，蝦是美國最喜歡消費的海產品。然而，國內需求與國內供應之間存在巨大差距，這導致對進口蝦產品的依賴和日益增長的聯邦貿易逆差。除了進口到美國的蝦的數量問題外，進口蝦的質量可能會低於國內生長的蝦，並且具有在某些進口產品中發現存在抗生素殘留物的人體健康問題。美國食品和藥物管理局負責檢查進口到美國的海產品，但該機構只能檢查進入美國市場的一小部分產品。

鑑於蝦產品的聯邦貿易逆差不斷增加，以及對食品安全的擔憂，存在迫切的理由來支持美國蝦養殖業。由於對環境汙染、疾病傳播、生產成本和氣候問題的擔憂，使用傳統方法擴大美國蝦養殖業是不可行的。傳統上，蝦已經在沿海池塘中養殖，其中使用流經的水進行交換來保持可接受的水質。然而，流入水可成為病毒性蝦病原體的載體，並且池塘流出水會不利地影響沿海水質。另外，擴大沿海地區的蝦養殖場可能導致多種用途的衝突，並且由於蝦對溫水的要求，傳統的蝦養殖場限制於較南的緯度(moss，sm，「shrimpaquaculture」，theresearch,education,andeconomicsinformationsystem(reeis)oftheu.s.departmentofagriculture(usda)，oceanicinstitutemakapuupoint，2010年8月1日，web，2012年7月31日)。

關於陸基產業化蝦養殖的可持續性，其在約三十多年前隨著陸基水產養殖的引進(特別是東南亞和拉丁美洲地區)發生了巨變。考慮到海產品用於出口而不是當地使用，水產養殖過程從傳統的小規模低環境衝擊的生產方式轉變為產業化大規模高環境衝擊的生產方式。隨著產業擴展到國際市場，對自然環境的破壞率和對當地社區的相關不良後果加快。生態足跡呈對數增加，隨之而來的是破壞。伴隨環境破壞而來的是疾病的發生：桃拉(taura)病毒，白斑病毒(wssv)，傳染性皮下和血液壞死病毒(ihnnv)，由細菌導致的急性肝胰腺壞死症候群(apns)或早期死亡症候群(ems)，以及由真菌導致的肝腸孢子蟲(ehp)等。

美國的蝦養殖歷史既短暫又不穩定。在三十年前美國展示了以產業規模養殖太平洋白蝦(凡納濱蝦)的可行性，隨著這一發展，蝦養殖在20世紀80年代初在美國變得商業上可行，且直到21世紀初生產水平保持增加。實現在美國廣泛擴散養殖的第一種技術是單階段半密集池塘模式，其中從孵化場獲得的後期幼體直接投放到池塘中。使用該過程可以實現5-10mt/ha/收成的生產率。但是，由於氣候條件，每年只能產生一次收成。因此，美國的蝦養殖在經濟上相對於每年多次收成是常態的熱帶地區不具競爭力。這導致了自21世紀初開始美國的蝦養殖生產迅速下降。蝦生產實際上轉移到了海外。如今美國每年消耗>600,000噸蝦。野生捕撈和養殖蝦滿足<3％的美國需求。美國蝦進口價值在2014年攀升了67％。國內水產養殖滿足「100kg蝦/m2水足跡/年。換句話說，生產能力>1,000,000kg/ha水足跡/年。

與常規技術相比，蝦的水產養殖獲得的每平方米密度更高。

即使在大於100kg/m2水足跡的生產水平下，蝦的水產養殖實現的存活率顯著更大，即>80％的存活率。

蝦的水產養殖使用為生長優化的飼料系統。

蝦的水產養殖使用允許每天24小時將蝦餵飽的飼料系統。

蝦的水產養殖使用允許與蝦的重量成比例的適當尺寸的飼料的飼料系統。

蝦的水產養殖使用擠壓蒸煮製造的漂浮飼料。

蝦的水產養殖使用計算機控制的點分配系統。

蝦的水產養殖使用先進工程，其部署針對環境感測開發的定製網絡物理平臺，所述環境感測包括：水溫，鹽度，溶解氧，濁度，含氮代謝物，聲學傳感器(飼料消耗水平)等。

蝦的水產養殖使用工程改造和設計將生產與環境隔離以允許獨立於地理和氣候限制操作的設備。

蝦的水產養殖使用安裝在聯運容器中的垂直堆疊生產子單元，由此允許重新考慮結構支撐設備和設計。

蝦的水產養殖使用同步生產周期。生產不再是批處理。

附圖說明

通過參考結合附圖的以下描述可獲得對本發明的實施例和優點的更完整和徹底的理解，其中相同的附圖標記表示相同的特徵，並且其中：

圖1示出了四階段超密集蝦生產模式的流程圖。階段1培育場(1101)與階段2生產子單元1(1201)流體連通。階段2生產子單元1(1201)與階段3生產子單元2(1301)和階段3生產子單元3(1401)流體連通。階段3生產子單元2(1301)與階段4生產子單元6(1701)和階段4生產子單元7(1801)流體連通。階段3生產子單元3(1401)與階段4生產子單元4(1501)和階段4生產子單元5(1601)流體連通。

圖2示出了五階段超密集蝦生產模式的流程圖。階段1培育場(2101)與階段2生產子單元1(2201)流體連通。階段2生產子單元1(2201)與階段3生產子單元2(2301)和階段3生產子單元3(2401)流體連通。階段3生產子單元2(2301)可以進行部分收穫(2310)並且與階段4生產子單元4(2501)流體連通。階段3生產子單元3(2401)可以進行部分收穫(2320)並且與階段4生產子單元5(2601)流體連通。階段4生產子單元4(2501)可以進行部分收穫(2330)並且與階段5生產子單元6(2701)流體連通。階段4生產子單元5(2601)可以進行部分收穫(2340)並且與階段5生產子單元7(2801)流體連通。

圖3a示出了聯運容器的部分透視側視圖，示出用於養殖蝦後期幼體的堆疊培育箱和支撐設備的位置。圖3b示出了聯運容器的外部側視圖，示出了用於服務訪問的進入面板和門的位置。圖3c示出了聯運容器的端視圖，其中門被顯示。圖3d示出了從端部視角觀察的、在聯運容器中構造的堆疊培育箱的橫截面。圖3e示出了圖3a的右半部的放大圖，以允許增加的細節。

圖4示出了具有外部尺寸指示的優選的聯運容器。

圖5示出了堆疊的兩個聯運容器和垂直布置在其中的生產子單元的橫截面的示意圖。

圖6示出了聯運容器的部分透視側視圖，示出了垂直布置在兩個堆疊的聯運容器中的生產子單元。收穫凹坑與排列在每個生產子單元的水位上方的進入門一起在左側被顯示。

圖7a示出了從上方觀察的生產子單元。也示出了其中的水的定向流動。圖7b示出了沿著位於圖7a的左端的收穫凹坑的線性軸線的橫截面。圖7c示出了在圖7a的左側沿著生產子單元軸線的收穫凹坑的詳細視圖。

圖8a示出了製造成形成子框架的不鏽鋼絲，100密耳高密度聚乙烯(hdpe)布置在所述子框架上以形成水隔室。圖8b示出了通過生產子單元的橫截面，示出了附接有支撐託架的橫向支架的細節。支撐託架支撐焊接到聯運容器的壁時的生產子單元的重量。

圖9示出了設計為將用作整合多階段生產系統的一部分的模塊的再循環水產養殖系統(ras)的詳細流程圖。

圖10示出了設計成將尺寸合適的飼料分配到生產子單元的計算機控制的飼料分配系統的詳細示意圖。

定義：

可編程邏輯控制器(plc)是工業計算機控制系統，其連續監測輸入設備的狀態並基於定製程序進行決策以控制輸出設備的狀態。使用該類型的控制系統可以大大增強幾乎任何生產線、機器功能或過程。然而，使用plc的最大好處是能夠在收集和傳達重要信息的同時改變和複製操作或過程。本發明的優選plc包括1-12個數字輸入；1-18個數字輸出；1-12個模擬輸入(0-12伏特)；模擬輸出，熱電偶；rs232接口；usb接口。使用可從velocionetworksinc(huntsville，alabama)商購的pcl，用戶可以使用軟體來實現：過程控制，機器控制，運動系統控制，自動測試，家居自動化。在ace，branched，embedded產品的數據表中討論了pcl和/或其等同物的描述(參見branchpcl，velocionetworksinc，huntsvilleal，pg1-6，2014；以及acepcl，velocionetworksinc，huntsvilleal，pg1-6，2014)。

在本發明中理解的電通信是任何類型的信息(語音，字母數字，視覺，數據，信號，或其他類型的信息)通過有線或無線(即，無線電信號，uv，光，手機等)傳播的電信號傳輸的通信。取決於用於傳輸或承載信號的手段，電通信可以分為有線或無線。有線通信通常在許多系統中與不同形式的無線電通信(例如，與無線電中繼通信和衛星通信)組合使用。根據國際電信聯盟的分類，電通信也包括通過光和其他電磁系統傳輸信息。

具體實施方式

為了滿足提高每單位面積生產率以及最小化成本的壓力，設計了由沿著功能線構想的模塊組成的多階段超密集蝦生產系統。最重要的考慮是，每個功能模塊都必須設計成使得它可以整合成整體。另外，所有模塊都從異地製造和快速現場組裝的角度進行設計。

本文公開了一種整合的多階段超密集蝦生產系統，其利用第一階段蝦培育場和由用於蝦生長的堆疊生產子單元組成的生產單元，兩者都採用設計成最大化產量同時最小化生產成本的清水閉環再循環水產養殖系統(ras)。整合的蝦生產系統也包括計算機控制的飼料分配系統，調節壓力驅動的曝氣系統，用於環境感測的定製設計的網絡物理平臺，所述環境感測包括：水溫，鹽度，溶解氧，濁度，氮代謝物(氨，亞硝酸鹽，硝酸鹽)，聲學傳感器(餵食活動)，和使用cctv相機實時視覺監測每個生產子單元以獲得與每個生產子單元相關的狀況(曝氣，循環，飼料利用，收穫等)。

可編程邏輯控制器和用戶接口。

可編程邏輯控制器(plc)或可編程控制器是用於典型工業機電過程(例如機械控制)的自動化的數字計算機。plc在許多產業中用於許多機器。plc設計為用於數字和模擬輸入和輸出的多種布置，擴展的溫度範圍，對電氣噪聲的抗幹擾，以及對振動和衝擊的抵禦。控制機器操作的程序通常存儲在電池備份或非易失性存儲器中。plc是「硬」實時系統的示例，因為輸出結果必須在有限時間內響應於輸入條件產生，否則將導致非預期的操作。本領域普通技術人員理解，plc與人機接口模塊一起允許人與機器進行交互以從人端進行機器的有效操作和控制，同時機器反饋有助於操作者的決策制定過程的信息。在人機互動的工業設計領域中，用戶接口是人與機器之間發生交互的空間。siemens(西門子公司，華盛頓特區，美國)，allenbradley-rockwell(密爾沃基，威斯康星州，美國)，製造商包括：ysibyxylem(pointe-claire，魁北克，加拿大)，pentairaquatic(桑福德，北卡羅來納州，美國)，campbellscientific(洛根，猶他州，美國)，aq1(霍巴特，塔斯馬尼亞州，澳大利亞)，ametek(伯溫，賓夕法尼亞州，美國)，hach(拉夫蘭，科羅拉多州，美國)，以及具有可用的plc設備的其他定製自動化系統將在本發明的精神和範圍內。

傳感器/探頭：

監測ph。ph檢測器是用於電位測量水溶液的ph(其是氫離子的濃度或活性)的裝置。其他確定ph的方法和儀器也可以用於本發明。也可以使用能夠指示ph的紙。存在許多商業產品可提供用於確定ph的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個在本發明的精神和範圍內。

水溫傳感器/探頭：存在用於測量水溫的各種傳感器。通常，從傳感器/檢測器傳輸的電信號可以被記錄並且轉換成不同的測量單位，包括℃，°f和°k。存在許多商業產品可提供用於確定溫度的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個在本發明的精神和範圍內。

鹽度傳感器容易且精確地測量溶解在水溶液中的全部鹽的含量。鹽度傳感器能夠測量各種鹽度的水，從微鹹水到海水，甚至超鹽水環境。存在許多商業產品可提供用於確定鹽度的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個在本發明的精神和範圍內。

溶解氧傳感器。溶解氧探頭可以用於進行各種實驗以確定溶解氧水平的變化，溶解氧水平是水產養殖環境中的質量指標之一。溶解氧是指存在於水或其他液體中的游離、非複合氧的水平。由於其對生活在水體中的生物的影響，溶解氧是評估水質的重要參數。存在許多商業產品可提供用於確定溶解氧的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個在本發明的精神和範圍內。例如，「directindustry.com」的在線目錄包括各種各樣的溶解氧探頭。另外，mettler-toledoingoldinc(比勒利卡，馬塞諸塞州01821美國)是銷售可用作對本發明有用的氧傳感器的氧傳感器和探頭的許多公司之一。

濁度傳感器。濁度是由通常肉眼不可見的大量單獨的顆粒(類似於空氣中的煙霧)導致的流體混濁或渾濁。濁度的測量是水質的一項關鍵測試。存在許多商業產品可提供用於確定濁度的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個在本發明的精神和範圍內。例如，名為「directindustry.com」的在線目錄包括各種各樣的濁度傳感器。另外，mettler-toledoingoldinc(比勒利卡，馬塞諸塞州01821美國)是銷售可用作對本發明有用的濁度傳感器的濁度傳感器和探頭的許多公司之一。

氮代謝物(氨，亞硝酸鹽，硝酸鹽)檢測。氮是蛋白質和核酸中的關鍵化學元素，因此生物體必須代謝氮才能存活。存在許多商業產品可提供用於確定氮代謝物的探頭、傳感器和檢測的多種不同手段，其中的每一個在本發明的精神和範圍內。

聲學傳感器(餵食活動)表面聲波傳感器是依賴於表面聲波的調製來感測物理現象的一類微機電系統(mems)。傳感器將輸入電信號轉換成機械波，與電信號不同，該機械波可容易受到物理現象的影響。隨後裝置將該波轉換回電信號。可以使用輸入和輸出電信號之間的幅度、相位、頻率變化或時間延遲來測量期望現象的存在。存在許多商業產品可提供用於確定進食活動的探頭和傳感器的多種不同手段，其中的每一個在本發明的精神和範圍內。

相機。使用cctv相機實時視覺監測每個生產子單元以獲得與每個生產子單元相關的狀況(曝氣，循環，飼料利用，收穫等)。存在許多商業產品可提供用於視覺監測生產的多種不同手段，其中的每一個在本發明的精神和範圍內。紅外cctv也是可行的選擇。在優選的實施例中，使用waterproof700tvl(bwgroup，中國)和hikvisionds-2cd2012-i-4mm1.3mpoutdoorbulletip相機(hikivision，工業市，加利福尼亞州，美國)。

聲音餵食系統。本發明使用為蝦農提供的基於sf200傳感器的餵食控制系統。該系統使用無源聲學來識別蝦餵食活動，並隨後使用該信息由自適應餵食算法來控制飼料輸送時間。自適應算法確保輸送的飼料匹配蝦的食慾，使得如需要則每天24小時餵飽動物而沒有浪費。未詳細闡述的其他餵食系統也被認為在本發明的精神和範圍內。

培育模塊

滿足上述表1中所列的生產水平需要大量的後期幼體(pl)。所以，對與成長階段分開執行的培育階段提出了高要求。為了滿足該要求，必須設計高容量的培育模塊。

本文公開了將蝦的後期幼體以4,000-8,000/m2的密度蓄養到在conex中垂直堆疊的箱中。每個箱包含與在後期幼體的預平衡中使用的相同鹽度的水。通過將其循環通過類似於下面針對生產模塊(參見ras模塊)描述的再循環水產養殖系統(ras)來保持每個箱中的水。水持續曝氣並保持在31-33℃。

根據本公開的一個實施例，後期幼體可以以5,000-12,000/m2的密度蓄養到在conex中垂直堆疊的堆疊淺水箱中(圖3a、d和e(601))。箱可以由許多不同的材料製成，所述材料包括玻璃纖維，木質複合材料，合成塑料(例如聚乙烯，丙烯，丙烯腈丁二烯，苯乙烯等)，環氧塗層鋼，金屬及其組合。在一個期望的考慮中，箱由丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)製成，具有到前角部的0.5-1.5％斜率，前角部中設置有立管。在安裝箱之前，容器的conex(conex)內部的所有表面都完全用耐化學腐蝕材料(例如環氧樹脂)密封以防止鹽水腐蝕。

每個箱601(圖3a、d和e)中的鹽水深度保持在30-50cm，優選40cm的平均深度。使用立管獨立地保持每個箱中的箱水深度，該立管通過conex的壁插入後期幼體蓄養在其中的設備隔室(602)中。在後期幼體養殖期間，分流閥和泵將通過從儲箱(606)循環來保持水位。

加熱和/或冷卻設備位於設置在每個conex602(圖3a)中的設備隔室的中央。通過將維持在31-33℃的流體介質循環通過固定在每個培育箱底部由聚乙烯(pex)管道組成的液壓循環系統來維持每個箱中的溫度。這種循環與箱的內容物完全無關。

為了曝氣目的，使用位於設備隔室602(圖3a)中的熱交換器將空氣預調節至31-33℃，然後將空氣分配到後期幼體箱601(圖3a、d和e)中的水中。

計算機控制的致動器控制飼料分配，該飼料分配通過管608(圖3a)湧入(一個或多個)箱中，所述管連接到位於設備隔室607(圖3b)的左側和右側的可通過門接近的隔室中的箱堆之間的料鬥。值得注意的是面板切入conex604的前部和前部相對側(後側)的左側和右側(圖3b)。這些面板允許進入每個培育箱，因為它們位於每個箱的邊緣上方。它們位於該處的目的是為了在每個箱中的放置濾網，該濾網增加表面積並在箱中用作擋板。此外，在每個周期之後，需要對箱進行清潔並且面板切口允許方便的進入。在操作條件下的每個面板切口由門周圍的墊圈密封。當不需要進入時門被鎖上。

603(圖3e)所示的面板是設備隔室的蓋。類似地，605(圖3c)顯示位於conex的每個端部的門。

培育階段可以進行25-40天，優選30天。在該時期結束時，後期幼體已成長為0.4-0.7g幼齡蝦。時間可以有所不同。可能的情況是希望加速或減緩蝦的生長，這可以部分地通過調高或調低水溫和/或餵食速度來實現。

在培育階段結束時，幼齡蝦可以被量化並轉移到生產模塊中來長大。

長大生產模塊

當考慮倉庫中的蝦生產時最典型的限制是水足跡，即在地面水平由水佔據的面積。本文公開的多階段系統允許每年>100kg/m2水足跡的生產(見上表1)，該量明顯大於任何其他系統。其是單階段生產系統中(如在地面溝道中或地面箱中)每平方米生長量的十幾倍。

在陸基箱或位於地面的溝道中養殖蝦通常需要約一米的平均水深，該重量對堆疊系統來說是不可實現的。然而，如美國專利第8,336,488號中所公開的，蝦可以在低至10cm的平均水深下養殖，使得能夠堆疊生產子單元並且由此允許增加每個水足跡(即，佔據的地面面積)的蝦產量。

根據本文公開的更具體的實施例是用於超密集多階段蝦生產模塊的設計，其利用整合到兩個堆疊的「高貨櫃」(hi-cube，hc)conex單元中的專用生產子單元。hcconex單元典型地在每個端部安裝門並且由波紋耐候鋼構成(圖4)。每個hc可以堆疊並且具有帶開口的鑄件，該開口用於位於每個拐角處的扭鎖緊固件。為了本文公開的目的，每個單元通常具有9英尺6英寸(2.896米)的高度和53英尺(16.15米)的長度。當堆疊時兩個conex容器的高度為19英尺(5.79米)。

根據本公開的另一實施例，蝦可以在在conex容器中製造的一系列堆疊生產子單元中生長。在每個生產子單元內容納的是用於生長蝦的低平均深度的水。圖5中提供了一種這樣的設計，其示出了堆疊在第一聯運容器(5200)的頂部上的第二聯運容器(5100)。圖5中示出了生產子單元垂直布置在其中的兩個聯運容器的橫截面。生產子單元201、202、203和204被整合到上部conex容器214中，205、206和207位於下部conex容器中。每個conex容器的生產子單元的數量可以不受限制地重新配置。還在圖5中示出了生產子單元子框架的配置。示出了壁208，基部和升高的中心點212。

conex結構具有結構剛性，具有四個自支撐壁並且是線性的，從而形成矩形盒。結構剛性由波紋鋼的焊接鋼壁和鋼框架賦予。結構剛性是至關重要的，因為基部conex必須支持直接放置在頂部上的一個或多個相同尺寸的結構。另外，當生產子單元201-207填充水並且重量被轉移到conex的壁和向下轉移到角支撐件時，每個conex應當能夠保持結構完整性。沿著x軸、y軸或z軸不能有任何尺寸變化，否則將導致高度差，其將引起生產子單元中的水深變化和蝦生產問題。

生產模塊的配置在圖6中進一步示出。圖6中示出了兩個堆疊的conex聯運容器(712、713)的部分透視側視示意圖，其中生產子單元(701、702、703、704、705、706、707)垂直地布置在每一個中。收穫凹坑711被示出為位於每個生產子單元的左端。還示出了安裝在生產子單元702、703、704、705、706和707的水位正上方的通道門面板。這些門具有墊圈和鎖定布置，使得當關閉時它們形成完全緊密密封。門特意定位成允許監測蝦和與生產子單元相關的狀況，例如飼料分配，水循環，曝氣等。712的頂板和生產子單元701之間的垂直空間有限。如之前所述，每個conex的生產子單元的數量是靈活的並且可以變化。或者所有生產子單元在設計上相同。

所有生產子單元具有相同的設計，並且在插入conex之前在外部製成單元。沿著每條溝道的長度沒有高度差。每個生產子單元中的水深設定為35cm或更大的平均深度。圖7a中示出了一個這樣的生產子單元配置。每個生產子單元寬為～2.4米並且為15.5米長。在一個端部構造稱為凹坑412(圖7a、b和c)的用於包容性目的的結構並且在相對端部構造端蓋結構(圖7a)。它設計成促進水循環。

圖7a中的生產子單元模塊的描述包括長方體箱，其具有在箱的中部較淺的沿長度方向升高的深度線(參見橫截面8a和8b)，具有位於箱的第一端部的凹坑結構(圖7b和7c)和位於箱的第二端部的蓋結構。長方體箱能夠容納淡水或鹽水。再循環水產養殖系統與生產子單元模塊流體連通。另外，飼料分配模塊與生產子單元模塊流體連通。計算機控制模塊與連接到生產子單元模塊、再循環水產養殖系統模塊和/或飼料分配模塊的一個或多個設備模塊連接。

根據更具體的實施例，由多個子結構406、408(圖7b和c)組成的凹坑的深度為25至35cm，所述深度從圖7b的底部402和圖7c的402、404到基部408測得。凹坑長度404(圖7c)為1.2米長。在生產子單元整個周圍延伸的側壁402和404(圖7a、b和c)的高度為40cm。凹坑的側壁與生產子單元的其餘部分的壁鄰接。當容器門關閉時，每個生產子單元相對於位於上方和下方的那些生產子單元形成隔離的封閉隔室。端壁412和417在拐角處向外成5-15度角以促進水循環並消除盲點碎屑積聚。

凹坑結構412(圖7a、b和c)具有多階段整合超密集生產系統工作所必需的許多功能。從功能的角度來看，在凹坑409、410、411和413的底部設計了四個物理開口(圖7a)。通過定向噴嘴(見下文)在逆時針方向循環的水在通過並與凹坑412中的水相互作用時將減慢。存在於水中的廢物將沉澱出來，積聚在底部408上(圖7b)。為了清除的目的，通過將水送經加蓋的定向噴嘴409(圖7a)使包括蝦排洩物的碎屑緩緩地懸浮並通過濾網加蓋的出口411和413捕獲碎屑。具有濾網的出口411、413對廢物是可滲透的。濾網尺寸確定成保留蝦。通過濾網蓋的水和碎屑被泵送到再循環水產養殖系統(ras)，參見下面的ras模塊(圖9)。出口410(圖7a和7c)也位於凹坑內，即在底部。該出口用於轉移和收穫蝦。為了描述的目的，大直徑的撓性管可以連接到410，並且當閘閥打開時，水與蝦一起將通過開口。水和蝦由此可以轉移到較低層級的生產子單元或輸送到收穫箱。在任一情況下，通常期望定量正在轉移或收穫的蝦的數量。這可以通過將撓性管連接到larcose蝦計數器(flanery,w.，kramer,k.，steimle,e.，和kristjansson,h.，「briefdescriptionofthelarcoseshrimpcounter」，vakiaquaculturesystemsltd.，web，2013年2月21日)並允許懸浮在水中的蝦通過連接到計算機的光電傳感器而實現，其中使用計算機成像軟體來處理圖像並計數蝦的數量。例如，larcose蝦計數器是基於視頻的計數系統，其使用計算機成像識別來計數後期幼體。它可以識別從約3mm至200mm的任何物體。它可以計數小至pl-5的後期幼體，甚至可以區分活的和死的幼體。使用流經計數系統可以避免捕網、水冷和統計猜測。

在部分轉移的情況下，實時計數允許經營者根據需要量化並將蝦分配到生產子單元中。它消除了捕網和/或統計猜測。如果要將蝦作為活蝦提供出售，則該計數器的使用也得到應用，即，它允許經營者在銷售時數出交付給客戶的蝦的數量。

生產子單元中的水位由立管和深度傳感器保持。根據需要，通過從作為ras一部分的儲箱泵送到每個生產子單元中的水來恢復水深。在生產子單元周圍的水循環由從ras泵送到生產子單元中的循環水和圍繞生產子單元的線性長度的側壁定位的空氣分散噴嘴驅動。

圖7a、b和c是生產子單元的整體設計。為了製造目的，構造了由大尺寸不鏽鋼絲網組成的線框子結構。它被成形為形成生產子單元的基部604(圖8a)和側壁602(圖8a和b)。為了完成生產子單元的構造，將100密耳的高密度聚乙烯(hdpe)襯墊裝配在子框架上，並且在需要的地方接頭被熱焊接以形成防水隔室。

構成生產子單元的子結構和襯墊通過橫向支架603(圖8b)以線性間隔被支撐。橫向支架605(圖8a)中的切口定位成便於進行操作所需的管道和布線安裝。例如，當轉移或收穫蝦時，可以啟動具有穿過橫向支架切口605並通向計算機控制的致動閥的路徑的高水壓管線。從再循環端蓋開始朝著收穫凹坑412(圖7a)移動的連續脈衝序列的水可以用於從生產子單元清除任何蝦。這是必要的步驟，因為儘管它們可以被排出水從生產子單元衝出，但一定百分比傾向於因試圖抵抗水流而擱淺。

生產子單元床604製造成使得它是平坦的，橫向離開側壁602(圖8a)30cm，然後向上至中心並向下延伸到達相對側壁。因此它形成拱形結構，其具有在支撐支架603(圖8b)的中心點正上方～20cm的中心高度。從功能的角度來看，升高的中心有助於沿著生產子單元的線性軸線的水循環以及曝氣、碎屑清除、形成增加的表面積並且通過在生產子單元的任一側產生深水排水通道以便於蝦的收穫。

還在圖8a和b中示出位於每個支撐支架603(圖8b)的端部處的託架601。當生產子單元安裝在conex中時，託架焊接到壁並且是完全組裝的生產子單元的支撐手段。

生產模塊中的每個生產子單元獨立地連接到閉環水再循環水產養殖系統(ras)模塊。ras模塊的流程圖在圖9中示出。在循環回到單獨的生產子單元之前，使用熱交換器將經ras處理的水加熱至(31-33℃)。類似地，壓縮空氣在通過生產模塊側(conex壁)和生產子單元的側壁中的連接埠被注入之前進行預處理。通過擴散器注入的空氣量將由可以由計算機控制的流量閥和壓力調節器控制。

曝氣是蝦養殖中的關鍵必需品。在生產模塊外部的環境空氣可能在一天中變化很大。用於曝氣的冷空氣可以顯著降低水溫，減緩蝦的新陳代謝，即蝦的生長，並提高生產的能量成本。所以，將使用經調節的壓縮空氣對每個生產子單元中的水進行充氧。

附加的監測特徵體現在生產模塊的設計中。在操作中，生產模塊內的每樣東西都與環境外部環境隔離。所以，必須設計一種方法以在長大期間監測安裝在conex容器內的生產子單元上方的通道空間內的活動。這是目標，led位於每個生產子單元的水管線上方的壁上，並且電荷耦合電視(cctv)相機策略性地置於每個生產子單元的上方。來自每個cctv相機的信號反饋到中央工作站從而可在那裡監測信號。長大期間保持低強度照明。照明不經常地升高至足以進行檢查以確定是否存在循環、飼料分配和消耗或蝦本身的問題的水平。

網絡物理系統(「cps」)是協調控制物理實體的計算元件的系統。與傳統的嵌入式系統不同，完備的cps通常設計為具有物理輸入和輸出的交互元件的網絡，而不是獨立的設備。該理念與具有適合引導路徑的計算智能的智能機構的機器人和傳感器網絡的概念密切相關。科學與工程的不斷發展將藉助於智能機構來改善計算機與物理元件之間的聯繫，這大大增加在其中公開的本發明的精神和範圍內的網絡物理系統的適應性、自主性、效率、功能性、可靠性、安全性和可用性。例如，其他監測設備包括嵌入每個生產子單元中的水質傳感器。經由網絡物理平臺連接的傳感器的數據將實時反饋給中央計算機。待監測的物理和化學測量包括：水溫，鹽度，溶解氧，ph，總溶解固體(tds)，氮代謝物水平(氨，亞硝酸鹽，硝酸鹽)以及聲學(餵食活動)。

再循環水產養殖系統(ras)模塊

根據本文所述的具體實施例，蝦長大生產模塊內的堆疊生產子單元應當使用閉環ras進行操作。圖9中示出的是設計成與整合多階段蝦生產系統一起操作的ras。簡而言之，如圖9中所示，流入的經過濾的天然海水102或井水104在放置到儲存容器109之前與海鹽108組合達到所需的鹽度。然後將鹽水通過泵分配到在生產模塊中構造的生產子單元110、112、114、116、118、120和122。直接泵送到每個生產子單元的水不被曝氣。它獨立地提供給每個生產子單元111、113、115、117、119、121和123。

關閉迴路，以受控的速率從蝦在其中生長的每個生產子單元110、112、114、116、118、120和122去除水，並在將其泵送到移動床生物反應器(mbbr)124進行再處理以去除懸浮廢物特別是氨之前，將其送至微濾網筒狀過濾器126以去除碎屑(多餘的飼料，糞便等)。泵送到mbbr124的水向下傾瀉通過自然空氣的交叉射流以除去二氧化碳。然後它通過微珠介質以對水進行脫氮。附著到介質的細菌將氨轉化成硝酸鹽。來自mbbr124的水循環通過泡沫分餾器125以除去乳化的蛋白質物質並返回到mbbr。然後通過泵130將經調節的水返回到每個生產子單元(110、112、114、116、118、120和122)。來自124和125的水飽和廢物被轉移到127即上流式厭氧汙泥床反應器127進行處理。來自127的汙泥根據需要被去除並且用作高氮肥或送至垃圾填埋場。水放置在儲存器128中以便再循環到操作中。

飼料分配模塊

蝦將全天候消耗飼料，因此設計了完成該目標的系統以便最大化蝦的生產。存在與非漂浮蝦飼料相關的幾個問題。例如，在水表面上分散或通過在單點注入的飼料在接觸時迅速形成水合物。水迅速浸出營養物質和/或化學引誘物。因此，非漂浮蝦飼料不僅營養不佳，而且經過一段時間，蝦甚至不能檢測到它。飼料成為細菌的營養來源，導致氨的產生提高。也難以判斷蝦是否吃了所有這種飼料，原因是不能通過水看到這種飼料。因此，可能容易使蝦被餵食太多的飼料，導致浪費和水汙染，或被餵食過少的飼料，導致生長較慢。也可能發生非最佳餵食，原因是非漂浮蝦飼料應當通過餵食系統分散在水面上；否則它將簡單地在一個地區下沉，而不是在所有地區中將飼料同等地提供給蝦。通過插入生產子單元上方的進入面板(見圖6)提供到生產模塊的通路，但不可思議的是，每天可以例行多次打開面板以分配飼料和/或機械系統可以完成這一工作而不會大大增加成本。總之，需要新的蝦養殖系統和方法來解決上述一個或多個問題以及其他困難。

為了在本文描述實施例的目的選擇漂浮飼料。優選的是通過對產品進行巴氏滅菌的擠壓蒸煮法和預處理製備的漂浮飼料，原因是該技術適合於製備穩定的小直徑飼料。如在美國專利申請公告us2012/0204801中所述，使用漂浮飼料有利於：使用機械點餵食系統餵食蝦，每天24小時每當需要時餵食蝦，減少由於未消耗的飼料引起的水汙染和浪費，通過觀察飼料何時被消耗以優化餵食速率，增加蝦生長速度，減小蝦死亡率，改善整體蝦健康狀況，減少飼料中的營養物質浸出，減少生產系統排放(去除水)帶來的飼料損失，以及減少生產一磅蝦所需的飼料量，即減少fcr(飼料轉化率)。

多階段蝦生產系統提出了獨特的問題，即一個尺寸的飼料不適合所有。長大階段2的小蝦(見表1)不能有效地消耗適合長大階段4的蝦(見表1)的飼料顆粒。所以，設計一種可以實時為每個生產子單元提供尺寸適當的飼料的系統，其中可能存在大小為0.7-30克以上的蝦。

除了飼料考慮之外，在設計飼料分配系統時必須處理環境因素。在長大生產模塊內的整個環境，但更重要的是在每個生產子單元佔據的體積中的環境是高度水飽和的。飼料顆粒(包括漂浮飼料顆粒)將團聚到使飼料通過重力和/或通過空氣驅動分配系統被引入的任何管的壁。所以，將從environmentaltechnologiesinc.最初設計的系統改進的飼料分配系統整合到本文公開的多階段生產系統中以處理相關問題。

為了解決上述問題，設計了按需飼料分配系統來分配四種不同大小的飼料。另外，通過水合飼料並通過飼料管將其直接泵送到每個生產子單元來消除環境因素。分配系統在圖10中示出。該系統圍繞將四種不同大小的飼料從儲存料鬥選擇性地分配到生產子單元310、312、314和316的目標進行設計。切換源由計算機控制的致動器實現。

簡而言之，選擇的飼料通過計算機控制的驅動器從飼料倉307(圖10)經由螺旋輸送器320輸送到水合箱32。緊接著將水泵送321到水合箱322中，並且懸浮的飼料被立即泵送326到歧管324。當歧管324處的計算機控制的致動閥打開時，現在存在於歧管324中的懸浮飼料隨後由泵通過注水分配管306分配到期望的生產子單元，即，310、312、314或316。在排放之後，來自323的加壓水通過致動器控制閥325衝洗到歧管324中，並且隨後通過分配管306以在下一個餵食周期啟動之前清除系統中的任何殘餘物。衝洗將防止飼料積聚，飼料浸出等。每個餵食管通過每個容器的壁傳輸到每個生產子單元的水位上方的餵食點，允許單點餵食。與飼料分配系統一起示出了用於生產子單元311、313、315和317的曝氣裝置(圖10)。

實施例1：

一種優選的模塊化蝦生產系統包括若干單元，其包括：

a.後期幼體培育模塊；

b.生產子單元模塊；

c.再循環水產養殖系統(ras)模塊；

d.飼料分配模塊；以及

e.計算機控制模塊，

系統的基本操作被模塊化和整合以形成由定製設計的網絡物理平臺控制的多階段同步超密集蝦生產系統，所述平臺通過嵌入到後期幼體培育模塊、生產子單元模塊、再循環水產養殖系統(ras)模塊和飼料分配模塊中的傳感器採集數據，其允許與人機接口模塊(him)整合的程序邏輯控制器(plc)通過耦合反饋環調節所有方面以便保持蝦的同步生產周期的水產養殖環境。優選的後期幼體培育模塊包括用於生產幼齡蝦的至少一個淺水箱。後期幼體培育模塊與後期幼體循環水系統(「plras」)模塊、飼料分配模塊和計算機控制模塊流體連接。後期幼體培育模塊具有所有設備以成為獨立單元，但是一些方面可以整合到整個生產系統中。生產子單元模塊包括至少一個長方體箱，其具有在箱的中部較淺的沿長度方向升高的深度線，具有位於箱的一個端部的收穫凹坑結構和位於箱的另一端部的蓋結構。該長方體箱能夠容納水並裝有用於引入和排出水的至少一個閥。再循環水產養殖系統(ras)與生產子單元模塊流體連通。飼料分配模塊與生產子單元模塊流體連通。計算機控制模塊與人機接口模塊(「him」)電連通。在優選實施例中，一個或多個設備裝置連接到後期幼體培育模塊、生產子單元模塊、再循環水產養殖系統模塊或飼料分配模塊。

後期幼體培育模塊包括具有約8ft×約8ft×約1.5ft的尺寸的一個或多個淺水箱，其朝著位於箱的拐角中的立管成約0.5-1.5％的角度傾斜。淺水箱中的水深保持在30-50cm範圍內，優選約40cm的平均深度。優選的生產子單元模塊的尺寸包括具有約7.9ft×約52ft×約1.55ft的尺寸的一個或多個長方體箱，其包括在一個端部處的收穫凹坑和在另一端部處的再循環端蓋。這些長方體箱的每一個堆疊在具有約8ft×約53ft×約9.6ft的尺寸的第一conex容器的內部。再循環水產養殖系統(ras)模塊由泵、連接和閥組成，形成從ras模塊到包含在第一conex容器內部的每個生產子單元模塊的長方體箱的獨立連接的閉環再循環。在優選實施例中，再循環水產養殖系統(ras)包含在第二conex容器內。

優選的模塊化蝦生產系統包含用於監測、保持或改變模塊化蝦生產系統的某些設備和/或裝置。例如，這樣的設備可以具有可編程邏輯控制器(plc)以便控制特定光級；水循環率；箱水位；在29-33℃範圍內的水溫；ph濃度；在10-14份/千份的範圍內的鹽濃度；在大於4.5mg/l的範圍內的溶解氧水平；氮代謝物濃度；用於檢測表面聲波的調製以感測物理現象的傳感器；總溶解固體指數；在箱中發生的視覺事件；箱中的現場或錄製視覺事件；或其組合。

在優選實施例中，用於監測、保持或改變蝦的同步生產周期的水產養殖環境的部件依賴於可編程邏輯控制器(plc)，其本質上是控制模塊化蝦生產系統的不同部件或過程並根據系統的運行要求進行編程的工業計算機。許多現成的和/或定製的系統可從siemens，allenbradley(rockwell)獲得，或可從其他供應商獲得許多其他定製plc系統。

用於監測、保持或改變特定光級的優選部件包括安裝在每個生產子單元的水管線上方的發光二極體(led)，其在本領域中是已知的，原因是led已在市場上多年。用於監測、保持或改變水循環率的部件包括泵和閥，其也可從許多商業製造商獲得。用於監測、保持或改變箱水位的部件包括液位傳感器。用於監測、保持或改變水溫的部件包括在通過微分散噴嘴分配到水中之前通過熱交換器預調節到31℃的壓縮空氣。用於監測、保持或改變ph濃度的部件包括ph探頭。用於監測、保持或改變在10-14份/千份的範圍內的鹽濃度的部件包括電導率傳感器，其測量水通過電流的能力並警告用戶或直接進行調節。用於監測、保持或改變在大於4.5mg/l的範圍內的溶解氧水平的部件包括極譜分析、快速脈衝、電流和光學類型的溶解氧傳感器。用於監測、保持或改變氮代謝物濃度的部件包括警告用戶的傳感器。上述許多傳感器的製造商包括xylembyysi，pentairaquatic，campbellscientific，aq1，ametek和hach。

用於監測、保持或改變檢測表面聲波的調製以感測物理現象的傳感器的優選部件包括諸如來自aq1系統的聲學餵食傳感器。更具體地，用於蝦的sf200聲音餵食系統是為蝦農所用的世界上第一個基於傳感器的餵食控制系統。該系統使用無源聲學來識別蝦餵食活動，並且然後經由自適應餵食算法使用該信息來控制飼料輸送時間。自適應算法確保輸送的飼料匹配蝦的食慾，使得需要時每天24小時餵飽動物而沒有浪費。

而且，用於監測、保持或改變在箱中發生的現場或錄製視覺事件的優選部件包括連接的電荷耦合電視(「cctv」)相機。一種優選型號包括紅外cctv型號：中國bwgroup出售的waterproof700tvl。其他型號包括hikvisionds-2cd2012-i-4mm1.3mpoutdoorbulletip相機，來自hikivision美國，工業市，加利福尼亞州。

模塊化蝦生產系統的另一優選實施例包括高壓水管線，其帶有在每個生產子單元上方布置的計算機控制的致動閥。使用該配置，高壓水可以以脈衝形式釋放到每個生產子單元中，所述脈衝從再循環端蓋開始並迫使蝦向收穫凹坑移動以便於蝦的收穫。

上述的優選再循環水產養殖系統(ras)包括與閉環系統流體連接的儲存箱。閉環系統包括與泵流體連接的移動床生物反應器(mbbr)。優選的泵與生產子單元流體連接。優選的生產子單元與用於去除碎屑的微濾網筒狀過濾器流體連接。優選的微濾網筒狀過濾器與mbbr和上流式厭氧汙泥床反應器流體連接。優選的mmbr具有與用於從水除去乳化的蛋白質物質並將水返回到mbbr的泡沫分餾器的流體連接。優選的泡沫分餾器具有與用於處理和除去汙泥以將其用作高氮肥料或填埋垃圾的上流式厭氧汙泥床反應器的流體連接。優選的上流式厭氧汙泥床反應器與循環水儲箱流體連接。優選的儲存箱與經過濾的天然海水箱或井水箱流體連通，所述經過濾的天然海水箱或井水箱與混合箱流體連接，所述混合箱用於將水和海鹽混合成期望鹽度以轉移到儲存箱。

淺水箱和長方體箱可以由以下材料製成，包括：玻璃纖維，木質複合材料，合成塑料，聚乙烯，丙烯，丙烯腈丁二烯，苯乙烯，環氧塗層鋼，金屬或其組合。然而，本領域已知的其它建築材料也可以用於箱製造，並且將被認為在本發明的精神和範圍內。每個長方體箱可以構造有多個埠，所述埠通過箱壁插入以允許放置用於曝氣的微分散噴嘴，定向噴嘴，使用再循環水產養殖系統(ras)再處理的水可以通過所述定向噴嘴被泵送以在每個箱中在任何方向上，但優選在逆時針方向上循環水。另外，每個長方體箱的優選收穫凹坑構造有用於收集和去除碎屑以及收穫蝦的出口。優選的淺水箱和長方體箱已設計成具有一定的尺寸，因此它們可以放置在聯運容器內部。

實施例2：

本發明的第二個實施例包括一種使用模塊化蝦生產系統的具有成熟蝦的同步生產周期的方法。優選的方法包括：

a.為蝦的同步生產周期準備水產養殖環境；

b.在後期幼體培育模塊中蓄養後期幼體蝦；

c.在後期幼體培育模塊中將後期幼體蝦養殖到幼齡階段蝦以達到期望大小，形成第一階段蝦群；

d.將第一階段蝦轉移到生產子單元長方體箱；

e.在生產子單元長方體箱中生長幼齡階段蝦持續第一時期(即直到蝦達到期望大小)，形成第二階段蝦群；

f.將二階段蝦群分到兩個獨立生產子單元長方體箱中；

g.在兩個獨立生產子單元長方體箱的每一個中生長第二階段蝦群持續第二時期(即直到蝦達到期望大小)，形成第三階段蝦群；

h.收穫第三階段蝦群的一部分；

i.將第三階段蝦群分到兩個獨立生產子單元長方體箱中；

j.在兩個獨立生產子單元長方體箱的每一個中生長第三階段蝦群持續第三時期(即直到蝦達到期望大小)，形成第四階段蝦群；

k.收穫第四階段蝦群。

優選實施例通過重複步驟(a)至(k)建立同步生產周期，並確保模塊化蝦生產系統的生產子單元長方體箱一旦通過不同蝦群的相應分配被清空就被重新補充。另外，為了第五階段或以上的蝦群可以繼續這些步驟。模塊化蝦生產系統的可能階段的數量的擴展將取決於所需的生產規模。然而，如果可以增加模塊，則x階段蝦群的數量可以擴展並且將被認為在本發明的精神和範圍內。

優選的發明理解，所有的蝦生長階段和基本操作都被模塊化和整合以形成由定製設計的網絡物理平臺控制的多階段同步超密集蝦生產系統，所述平臺通過嵌入後期幼體培育模塊、生產子單元模塊(即與長大生產模塊相同)、再循環水產養殖系統(ras)模塊和飼料分配模塊中的傳感器採集數據，其允許與人機接口模塊(him)整合的可編程邏輯控制器(plc)通過耦合反饋環調節所有方面。優選的蝦生長條件包括有利於最佳和有效的蝦成熟的照明，餵食，水溫，水位，水ph和水鹽水濃度的最佳條件。由於模塊化水產養殖系統允許在任何氣候條件下養殖蝦，因此本領域普通技術人員應當理解，這些參數中的一些可能需要基於地理(即溼度，海拔，溫度等)進行優化。優選的後期幼體培育模塊具有用於生產幼齡蝦的至少一個淺水箱，其中後期幼體培育模塊與後期幼體再循環水系統(「plras」)模塊、飼料分配模塊和計算機控制模塊流體連接。

優選的長方體箱具有當充滿水時在箱的中部較淺的沿長度方向升高的深度線。收集凹坑結構位於箱的一個端部並且蓋結構位於箱的另一端部。生產子單元模塊的優選長方體箱能夠容納水並裝有用於引入和排出水的至少一個閥。優選的再循環水產養殖系統與後期幼體培育模塊和生產子單元模塊流體連通；其中飼料分配模塊與生產模塊中的每個生產子單元流體連通。優選的計算機控制模塊與人機接口模塊(「him」)和連接到後期幼體培育模塊、生產子單元模塊、再循環水產養殖系統模塊或飼料分配模塊的一個或多個設備裝置接口。

一種優選的方法包括將密度為4,000-8,000/m2的後期幼體蝦蓄養到安裝在培育模塊中的每個垂直堆疊的淺水箱中。另外，通過監測、保持或改變以下參數保持蝦的同步生產周期的優選水產養殖環境：特定光級；水循環率；在30-50cm的範圍內的淺水箱水位；高於35cm的淺水箱水位；在29-33℃範圍內的水溫；ph濃度；在10-14份/千份的範圍內的鹽濃度；在大於4.5mg/l的範圍內的溶解氧水平；氮代謝物濃度；用於檢測表面聲波的調製以感測物理現象的傳感器；總溶解固體指數；在箱中發生的視覺事件；箱中的現場或錄製視覺事件或其組合。用於準備水產養殖環境的更優選的方法是使用在通過微分散噴嘴分配到培育箱水中之前通過培育模塊中的熱交換器預調節到31℃的壓縮空氣。

而且，通過為每個生產子單元嵌入用於水溫，水位，鹽度，溶解氧，ph，總溶解固體(tds)，氮代謝物水平(氨，亞硝酸鹽，硝酸鹽)以及聲學(餵食活動)的傳感器來幫助準備和保持水產養殖環境。簡而言之，絕大多數物理和化學測量數據經由網絡物理平臺通過與人機接口模塊(him)整合的可編程邏輯控制器(plc)進行連接以便實時反饋和調節。

準備水產養殖環境包括使用計算機控制的飼料分配系統，其從來自附接料鬥的四種或以上不同飼料中的一種抽取飼料。然後基於來自可編程邏輯控制器(plc)的信號將乾式飼料水合併分配到目標生產子單元。

準備水產養殖環境的另一種方法包括在每個生產子單元中嵌入傳感器以便使用用於控制模塊化蝦生產系統的不同部件或過程的可編程邏輯控制器(plc)來監測、保持或改變模塊化蝦生產系統，其中plc根據系統的操作要求進行編程。用於監測、保持或改變特定光級的優選部件包括安裝在每個生產子單元的水管線上方的發光二極體(led)。用於監測、保持或改變水循環率的優選部件包括泵和閥。用於監測、保持或改變箱水位的優選部件包括液位傳感器。用於監測、保持或改變水溫的優選部件包括通過在通過微分散噴嘴分配到水中之前通過熱交換器預調節到31℃的壓縮空氣。用於監測、保持或改變ph濃度的優選部件包括ph探頭或用於測量ph的其它裝置。用於監測、保持或改變在10-14份/千份的範圍內的鹽濃度的優選部件包括電導率傳感器，其測量水通過電流的能力並警告用戶或直接進行調節。用於監測、保持或改變在大於4.5mg/l的範圍內的溶解氧水平的優選部件包括極譜分析、快速脈衝、電流和光學類型的溶解氧傳感器；用於監測、保持或改變氮代謝物濃度的部件包括警告用戶的傳感器；用於監測、保持或改變檢測表面聲波的調製以感測物理現象的傳感器的部件包括；用於監測、保持或改變總溶解固體指數的部件包括警告用戶的傳感器；用於監測、保持或改變在箱中發生的現場或錄製視覺事件的部件包括連接的電荷耦合電視(「cctv」)相機。

一種收穫蝦的優選方法包括使用在每個生產子單元上方布置並且連接到計算機控制的致動閥的高壓水管線，所述高壓水管線以從再循環端蓋開始朝著收穫凹坑移動的脈衝形式被啟動。

儘管上面僅具體描述了本發明的示例性實施例，但是將領會在不脫離本發明的精神和預期範圍的情況下，這些示例的修改和變化是可能的。例如，本領域普通技術人員將領會，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，特別是溝道尺寸，蝦重量和時間的度量是近似的並且可以在一定程度上變化。本領域普通技術人員還將領會，在大多數情況下，所包含的水的重量佔生產子單元重量的大部分。因此，可以垂直地布置具有比本文所述更高的壁的生產子單元，但是其中水深仍然在所述壁高度左右。安裝生產子單元的容器的側有效地成為生產子單元側的延伸。

本領域普通技術人員將領會，本文製造的生產組件和生產子單元可以具有各種尺寸。聯運容器的長度通常為20ft(6.1m)，40ft(12.2m)，45ft(13.7m)和53ft(16.5m)，並且具有可變的高度。也可以在多次迭代中連接容器，並在內部製造生產子單元，從而產生增加的蝦生產。不受限制地，可以想到容器狀剛性結構可以構造成具有與通常可用的容器不同的寬度、長度和高度。這樣的結構將再次提供蝦的生產顯著增加的可能性。事實上如此描述的結構可能是連接到培育場、ras和飼料模塊以及計算機啟動控制的獨立建築物。如本文所述的模塊的生產模式是示例性的，並且將這些模塊設計成滿足市場需求被認為在本發明的精神和範圍內。