CN112050856A - 一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式，涉及蓝藻资源化利用领域，本发明充分挖掘开发蓝藻资源，将蓝藻分级提纯利用，盐析后的上清液用于提取多糖，初步盐析后的粗蛋白用于制作猪饲料，二次盐析后的精蛋白用于提纯试剂级藻蓝蛋白，生产产生的藻渣用于沼气工程。既能解决提取完藻蓝蛋白和多糖后剩余藻渣的污染问题，又能解决农业固废和畜禽粪污、生活污水等污染问题，同时还能产生沼气等清洁能源，沼气工程的沼渣还能用于生产富硒有机肥用于农业生产出高品质的富硒有机农产品。

Description

一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式

技术领域

本发明涉及蓝藻资源化利用领域，尤其涉及一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式。

背景技术

巢湖水体富营养化严重，蓝藻水华频发趋势并未有效遏制，污染治理任重道远。位于塘西河口的藻水分离站，处理蓝藻3360t/d，蓝藻泥约20t/d，预计年产藻泥2000t，含水量约95％，相当于干藻量100t。就巢湖而言，若每年以提取4万吨蓝藻干粉为例，约含3700t氮和500t磷，相当于从湖泊中移除巨量的N、P，对改善湖泊水质有重要意义。打捞蓝藻对清除湖水中蓝藻效果明显，但打捞的蓝藻多以填埋为主，极易对水体、土壤造成二次污染。蓝藻堆积腐败是污染物，如能利用其高蛋白质含量和藻多糖特点，提取蛋白与多糖，试剂级藻蓝蛋白售价达150～180美元/毫克。目前，市场出售试剂级藻蓝蛋白，但原料是螺旋藻，藻蓝蛋白纯度高，其成本很高。澳大利亚研究人员从盐湖微藻中提取β-胡萝卜素已经达到商业规模。日本治理富营养化的湖泊采用直接去除蓝、绿藻，并将其资源化利用，将藻类如微囊藻作为绿粉有机肥料，其肥效优于一般化肥，氮、磷、钾含量均高于豆饼、紫云英等植物性有机肥料，且不含对作物和人体有害的重金属，使用后不会污染土壤。日本在1992年其脱水微囊藻已全部实现肥料化，年产量120～180t。蓝藻提取完藻蛋白和多糖后还剩余大量藻渣，藻渣如不妥善处理仍会污染环境。厌氧发酵是处理藻渣的一种很好的资源化方式，不仅可以有效利用藻渣的生物质资源，还能解决其含水率高等问题。但是由于其碳氮比不适宜直接用于厌氧发酵过程，需要增加其他辅料如畜禽粪污、秸秆等农业固废共同用于沼气工程。

由于沼气工程出来的沼渣的养分含量低于肥料标准，以及沼渣存在大量虫卵，不能够满足作物、花卉等的生长需求以及会出现烧苗现象，故需将沼渣二次加工进行堆肥处置，提高沼渣的肥力，但传统堆肥的生产工艺是以露天自然翻堆为主，按照特定周期进行人工翻抛，实现对发酵堆体内部环境的再调节。这种人工控制方式不仅费时费力，控制精度难以保障，而且难以对堆肥中各项环境参数进行采集，不利于掌握堆肥过程中的环境变化。有机肥中N营养元素损失明显，生产工厂内部气味难闻，污染严重，虫卵病菌杀害不彻底，且经简单翻堆生产的有机肥的品质十分不稳定，会有大量未腐熟彻底的肥料，二次发酵烧苗现象频发。

随着有机农业的发展以及人们生活水平的提高，发展功能农业是其未来的发展方向。硒是人体必不可少的微量元素之一，具有抗氧化、防癌治病等生理功能。据研究表明，中国约有72％的地区人口硒摄入量不足，严重影响人们的身体健康。近年来对无机富硒肥的研究颇多，但是过多的无机硒会影响人体身体健康和污染环境，还会抑制作物生长，导致产量和品质下降。而有机富硒肥料作为土壤改良剂，在培养富硒作物方面利用率高、效果显著。因此，有机富硒肥料的研制是生产富硒有机农产品的一条有效途径。以往研究富硒有机肥的原材料大都是畜禽粪便或其他的农业废弃物，利用蓝藻生产有机富硒肥的研究甚少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能化监管及决策的蓝藻全资源化的产业生态园模式以解决上述传统农业中蓝藻及农业固废等资源化过程存在的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式，包括以下具体步骤：

(1)藻蓝蛋白及多糖提取；

(2)处理藻渣、畜禽粪污、农业固废等原料生产清洁能源的沼气工程；

(3)利用蚯蚓养殖技术消化沼渣等生产富硒有机肥；

(4)使用富硒有机肥生产富硒农产品。

优选的，步骤(1)所述提取多糖工艺为将打捞的新鲜蓝藻釆用“反复冻融破壁-硫酸铵分级盐析-双水相萃取-超滤”的工艺流程提取藻蓝蛋白和“冻融破壁-硫酸铵去蛋白-DEGE-52层析、SephadexG150层析分离”工艺提取多糖，优化改进各阶段实验条件，进而提高藻蓝蛋白纯度。

优选的，步骤(2)所述沼气工程工艺流程为将巢湖中打捞出的藻泥及提纯藻蓝蛋白后藻渣运至调节池中，加入用2-6％KOH预处理后的秸秆等农业固体废弃物、用生活污水或者沼液做发酵用水调节其pH值在6.8-7.4，控制TS在15-20％、接种白腐真菌孢子浓度为5x10⁵/ml的培养液，每300-500g干秸秆接种量为1L，用5％的磷矿粉处理的畜禽粪便等，调节混合物碳氮比在(20-30):1，采用中高温度发酵，温度控制35-40℃，发电余热可用于罐体保温。通过上料泵进入发酵罐发酵，结合智能控制***，在发酵罐安装传感器采集信息并传输至主控单元，主控单元通过数据库信息可智能作出决策调节原料的比例和预处理试剂浓度，产出的沼气通过净化间净化后储存于湿式储气柜中，可用于发电、生产天然气、供居民使用等，与此同时，在发酵罐、沼气净化间、储气柜、发电厂等安装后智能监测***，如：pH值传感器、甲烷检测器，碳氮元素监测器、罐压监测器、重金属监测仪等。比如：发酵罐中的甲烷检测器监测到甲烷含量较低，碳氮元素监测器监测到C/N比低于最适发酵范围，将信息传输至主控单元，报警后输送信息至显示屏，并通过全自动调节进料阀门调整C/N比，当重金属监测仪监测到重金属高于阈值时，将信息传输至主控单元，报警后输送信息至显示屏，并通过全自动调节重金属钝化剂试剂进料阀门，沼碴运输至有机肥场堆肥养殖蚯蚓，生产富硒有机肥。

优选的，步骤(3)所述富硒有机肥堆肥流程为将沼渣、稻壳、菌渣混合并添加30mg/L枯草芽孢杆菌培养液和4％***钠，物料初始湿度控制50～60％，在堆肥过程中采用温湿度传感器监测，当湿度低于50％，智能调控***会启动自动喷雾型加水装置；当氧气检测器监测到氧气含量低于5％时，***自动启动机械翻料1-2次，物料混合均匀后运送到堆肥发酵槽建堆发酵，发酵4d之后，智能***自动启动堆肥强制通风***，采用间歇式曝气装置鼓风机，运行30-60min，间歇30-60min，控制堆料温度稳定在60℃～65℃，当温度上升较慢时，***自动调节曝气时间，12d～15d后将堆料运送至肥料化车间建堆，堆体高2m～2.5m，进行堆肥的二次发酵(***自动重复第一次发酵全过程)，30-40d后堆肥达到完全腐熟；腐熟的堆肥经过一体化干燥、粉碎、筛分、造粒肥料化工艺形成富硒有机肥产品。

优选的，所述智能***主要由五大部分组成：数据采集单元、数据传输单元、数据分析单元、信息决策单元、智能调控单元。所述数据采集单元包括红外传感器、pH传感器、温湿度传感器、氧气/NH₃传感器、抗生素传感器。红外传感器用于实时检测堆肥体的有机碳含量、总氮含量、总磷含量；温湿度传感器用于实时检测堆肥中的温度参数和堆肥中的水分含量值；氧气/NH₃传感器用于实时检测堆肥中的氧气/NH₃浓度参数以便实时监控整个堆肥进程；pH传感器用于实时检测堆肥中的pH值；抗生素传感器用于检测堆肥中抗生素的浓度，当浓度超过阈值，在原料秸秆预处理过程启动接种白腐真菌作为猪粪中抗生素的降解菌。

优选的，步骤(3)所述蚯蚓智慧养殖场建设包括场地修建-基料投放-蚯蚓接种-富硒蚯蚓有机肥产品制备-蚯蚓智慧养殖的特征-智慧感知-数据传输-信息处理-智慧决策-智能控制。

优选的，步骤(4)所述智慧富硒果蔬生态园的建立包括蔬菜种植园生产-数字化管理规划平台搭建-种植区垄向设计及施肥控制-产品追溯。

本发明的有益效果是：

本发明采用GPS技术及N、P传感器等技术快速监测巢湖水质中的N、P和叶绿素浓度，同时可利用GPS技术定位每个藻水分离站及蓝藻运输车，了解蓝藻的资源化去向，并通过建立数学模型掌握巢湖的水质、蓝藻情况，在线对巢湖环境进行评估、分析和决策；

本发明充分挖掘开发蓝藻资源，将蓝藻分级提纯利用，盐析后的上清液用于提取多糖，初步盐析后的粗蛋白用于制作猪饲料，二次盐析后的精蛋白用于提纯试剂级藻蓝蛋白，生产产生的藻渣用于沼气工程。既能解决提取完藻蓝蛋白和多糖后剩余藻渣的污染问题，又能解决农业固废和畜禽粪污、生活污水等污染问题，同时还能产生沼气等清洁能源，沼气工程的沼渣还能制作富硒有机肥用于农业生态园生产出高品质富硒有机农产品；

本发明的沼气工程采用KOH预处理秸秆，缩短了秸秆处理时间，提高工作效率的同时能增加沼渣中K肥的含量；在畜禽粪污的预处理中增加了磷矿粉，钝化粪污中重金属活性的同时增加了沼渣中P肥的含量，提高有机肥的品质；

本发明将沼气工程中的沼渣添加枯草芽孢杆菌和***钠用于生产高品质的富硒有机肥，并利用蚯蚓养殖技术生产富硒氨基酸叶面肥和富硒蚯蚓粪，提高了富硒有机肥的种类和品质；

本发明堆肥辅料优选菌渣，其含有丰富的有机质、微量元素和多种菌体蛋白、代谢产物以及未被利用的营养物质，尤其是栽培过富硒食用菌后的菌渣中含量丰富的有机硒和还未转化利用的无机硒，是优越于其他农作物废弃料生产富硒有机肥的原料；

本发明运用传感器和软件移动平台或者电脑平台对沼气工程中发酵液的参数及甲烷进行监测、报警和紧急处理，既能实时监控沼气工程的全过程，并能调节其原料配比和药剂添加浓度，发现沼气工程中的生产问题，又能解决沼气工程中出现甲烷泄露及出现火灾等紧急事件；

本发明利用传感器等人工智能***实施全自动堆肥和蚯蚓的智能养殖，节省人力成本，提高效率，并提高有机肥的品质；

本发明在堆肥过程中增加了抗生素监测环节，当堆肥中抗生素超过阈值时，并通过智能***增加白腐真菌添加量，该白腐真菌不仅能降解秸秆中的木质素和纤维素等，提高沼气工程的产气率，缩短反应时间，还能降解畜禽粪污中的抗生素；

本发明利用无人机遥感技术和追溯***打造智慧生态园，对农业生产进行控制，优化种植和释放技术，使传统农业更具有“智慧”，其目的在于使农业生产环节实现绿色化、标准化、数据化、网络化、智能化，直至使农业生产环节根据需求实现闭环可监控、可追溯，向利于人类需求的最优化方向发展。

附图说明

图1为本发明智慧监管蓝藻资源化利用的智能生态模式图；

图2为本发明藻蓝蛋白及多糖提取工艺流程图；

图3为本发明智慧***监管沼气工程流程图图；

图4为本发明沼气工程智慧监测***图；

图5为本发明智能***信息流程图；

图6为本发明堆肥原料的基本理化性质；

图7为本发明堆肥过程中温度的变化图；

图8为本发明堆肥过程中pH的变化图；

图9为本发明堆肥过程中TOC的变化图；

图10为本发明堆肥过程中GI的变化图；

图11为本发明堆肥过程中总养分的变化图；

图12为本发明堆肥过程中总硒含量的变化图；

图13为本发明堆肥过程中硒形态的变化图；

图14为本发明不同施肥处理对小白菜生长的影响图；

图15为本发明不同施肥处理对小白菜含量的影响图；

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图描述本发明的具体实施例。

实施例1

一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式，本发明采用GPS技术及N、P传感器等技术快速监测巢湖水质中的N、P和叶绿素浓度，同时可利用GPS技术定位每个藻水分离站及蓝藻运输车，了解蓝藻的资源化去向，并通过建立数学模型掌握巢湖的水质情况、并对蓝藻爆发进行预警，在线对巢湖环境进行评估、分析和决策。

本发明的产业生态园模式包括以下内容：

(1)藻蓝蛋白及多糖提取的工厂；

(2)处理蓝藻、畜禽粪污、农业固废等原料生产清洁能源的沼气工程；

(3)利用蚯蚓养殖技术消化沼渣等生产富硒有机肥的有机肥厂；

(4)使用富硒有机肥生产富硒农产品的生态农庄。

本发明将整个蓝藻资源化过程紧密结合智慧农业互联网技术，既能解决提取完藻蓝蛋白和多糖后剩余藻渣的污染问题，又能解决农业固废和畜禽粪污、生活污水等污染问题，同时还能产生沼气等清洁能源，沼气工程的沼渣还能用于生产富硒有机肥用于农业生产出高品质的富硒有机农产品。其特征包括运用传感器和软件移动平台或者电脑平台对沼气工程中发酵液的参数及甲烷进行监测、报警和紧急处理；利用传感器等人工智能***实施全自动堆肥和蚯蚓养殖；利用无人机遥感技术和追溯***打造智慧生态园，对农业生产进行控制，使传统农业更具有“智慧”，其目的在于使农业生产环节实现绿色化、标准化、数据化、网络化、智能化，直至使农业生产环节根据需求实现闭环可监控、可追溯，向利于人类需求的最优化方向发展。整个生态园模式如图1所示。

一、藻蓝蛋白及多糖提取

本发明将打捞的新鲜蓝藻釆用“反复冻融破壁-硫酸铵分级盐析-双水相萃取-超滤”的工艺流程提取藻蓝蛋白和“冻融破壁-硫酸铵去蛋白-DEGE-52、SephadexG150层析分离”工艺提取多糖，优化改进各阶段实验条件，进而提高藻蓝蛋白纯度。工艺流程如图2所示。

1.1反复冻融破壁

本发明采用冻融破壁方法其条件比较温和，不易造成蛋白质变性，它利用冷冻条件下细胞内形成的冰粒以及细胞液的盐浓度增高而引起的溶胀从而使细胞破碎蛋白溶出。

1.2冻融次数及冻融温度

放入-20℃冰箱中冷冻，待冻石后取出，解冻温度为20℃，如此反复冻融次2-3次，冻融结束后10000r/min，4℃离心10min，取上清液稀释至适合倍数待用，离心后藻渣用于沼气工程。

1.3蓝藻干物质的量

蓝藻浓度影响盐析和萃取效果，将冷冻储存的藻泥反复冻融解冻后，称取适量藻浆，优选蓝藻干物质的量1.25％。

1.4硫酸铵盐析沉淀粗蛋白质

本发明用硫酸按两步盐析法沉淀藻蓝蛋白，可以大幅度提高蛋白纯度和得率，利用20％饱和度的硫酸铵溶液先将杂质蛋白通过盐析沉淀去除，该杂质蛋白可用于猪饲料的添加物，然后继续添加硫酸铵至35％的饱和度，将藻蓝蛋白盐析沉淀离心得到纯度3.15的藻蓝蛋白，去除上清液，该上清液用于多糖提取。

1.5聚乙二醇/无机盐双水相体系分离

双水相萃取技术是一种新型的萃取分配技术，其反应条件温和，容易工艺放大，为蛋白质的分离纯化幵辟了新的途径。其中聚乙二醇(PEG)/无机盐体系萃取藻蓝蛋白，分相时间短，效果好，其中聚乙二醇相为上相，无机盐相为下相，藻蓝蛋白主要分布在聚乙二醇相中，本发明选择聚乙二醇(PEG)/无机盐体系用于藻蓝蛋白的纯化。在双水相萃取的过程中，存在很多影响目标物质平衡分配的参数，主要有双水相体系的类型，成相盐的类型及浓度，聚乙二醇的平均分子量及浓度以及体系pH值，因此，需***的考察这些参数对蛋白纯化的影响。

本发明选取PEG/磷酸盐体系，其pH值在6.7-7.1，优选pH值为6，聚乙二醇的平均分子量4000，PEG4000浓度16％，磷酸钾盐KHP(KH2PO4：K2HPO4＝1:1)浓度12％，该参数体系下分离的蛋白纯度最高。

1.6超滤纯化藻蓝蛋白

经过双水相萃取步骤得到的藻蓝蛋白提取液中含有大量的聚乙二醇，为了生产应用，其必须去除，在本发明中通过超滤离心的方法将其去除。通过超滤可以在不破坏藻蓝蛋白的前提下，更加方便聚乙二醇的分离，与此同时也提高了藻蓝蛋白的浓度并且保证藻蓝蛋白的纯度不会减小甚至有所增加。

将双水相萃取所得的藻蓝蛋白溶液转移到超滤离心管中，10000r/min，4℃离心10min，超滤离心管内管中的浓缩液即为藻蓝蛋白浓缩液，将其稀释至适合倍数测定280nm、620nm、650nm处的吸光度计算其纯度和蛋白得率，分别选择截留分子量10KD、30KD、100KD的超滤离心管，通过实验本发明选择30KD的超滤离心管。

1.7多糖的提取

将步骤1.4中的上清液通过DEGE-52纤维柱交换层析、NaCl洗脱得到酸性多糖，透析袋除盐后通过SephadexG150葡聚糖凝胶柱纯化得到相对均一的酸性蓝藻多糖。

二、沼气工程

本发明专利将智能控制***与沼气工程相结合，为提高废弃物资源化水平、突破厌氧发酵技术瓶颈开辟了新路径。本发明采用中高温干发酵工艺，利用农业废弃物厌氧发酵产沼气，发酵残渣通过固液分离后，沼液回流用作发酵用水，实现零排放，同时采用智能管理***监管，提高沼气工程的效率和安全性，不仅可以节省人力资源，还能提高安全系数。如图3所示。

将巢湖中打捞出的藻泥及提纯藻蓝蛋白后藻渣运至调节池中，加入用2-6％KOH预处理后的秸秆等农业固体废弃物、用生活污水或者沼液做发酵用水调节其pH值在6.8-7.4，控制TS在15-20％、接种白腐真菌孢子浓度为5x10⁵/ml的培养液，每300-500g干秸秆接种量为1L，用5％的磷矿粉处理的畜禽粪便等，调节混合物碳氮比在(20-30):1。采用中高温度发酵，温度控制35-40℃，发电余热可用于罐体保温。通过上料泵进入发酵罐发酵，结合智慧控制***，在发酵罐安装传感器采集信息并传输至主控单元，主控单元通过数据库信息可智能作出决策调节原料的比例和预处理试剂浓度。产出的沼气通过净化间净化后储存于湿式储气柜中，净化后的沼气可用于发电、生产天然气、供居民使用等。与此同时，在发酵罐、沼气净化间、储气柜、发电厂等安装后智能监测***，如：pH值传感器、甲烷检测器，碳氮元素监测器、罐压监测器、重金属监测仪等。比如：发酵罐中的甲烷检测器监测到甲烷含量较低，碳氮元素监测器监测到C/N比低于最适发酵范围，将信息传输至主控单元，报警后输送信息至显示屏，并通过全自动调节进料阀门调整C/N比，当重金属监测仪监测到重金属高于阈值时，将信息传输至主控单元，报警后输送信息至显示屏，并通过全自动调节重金属钝化剂试剂进料阀门。如图4所示。沼碴运输至有机肥场堆肥并养殖蚯蚓，生产富硒有机肥。

三、富硒有机肥堆肥流程

沼渣取自沼气工程固液分离池，富含微量营养元素、有机质、多种氨基酸和腐殖质的固体物质，能够有效促进农作物的生长发育，保证农作物的产量和质量。沼渣具有高含量的肥养分，对土壤有改良优化的作用，适宜用作底肥。本发明在沼气工程中添加了钝化剂磷矿粉，磷矿粉可改变重金属的存在形态，钝化重金属的活性，使其生物有效性降低，并且磷矿粉可以提高沼渣的肥效。

利用当地农业废弃物资源择优选择堆肥原料，常用的堆肥原料包括农作物秸秆和畜禽粪便。本发明中堆肥辅料选用菌渣，该菌渣是种植大球盖菇后剩余物料，含有丰富的有机质、微量元素和多种菌体蛋白、代谢产物以及未被利用的营养物质，尤其是栽培过富硒食用菌后的菌渣中含量丰富的有机硒和还未转化利用的无机硒，是优越于其他农作物废弃料生产富硒有机肥的原料。

硒源采用外源***钠，其属于无机硒，***钠有利于植物对硒的吸收，改善作物品质。本发明中添加外源***钠改变了原本堆肥体中硒形态的平衡，经过氧化还原作用、微生物生化作用以及腐殖化作用完成了硒形态间的相互转化。通过微生物富集转化而来的有机硒在堆肥过程中更加稳定。本发明采用增加枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌来富集转化有机硒，枯草芽孢杆菌的最适浓度和接种量分别为30mg/L和外源***钠添加浓度为4％，最优条件下有机硒转化率达到80.57％。

其步骤包括：将沼渣、稻壳、菌渣混合并添加30mg/L枯草芽孢杆菌培养液和4％***钠，物料初始湿度控制50～60％，在堆肥过程中采用温湿度传感器监测，当湿度低于50％，智能调控***会启动自动喷雾加水装置；当氧气检测器监测到氧气含量低于5％时，***自动启动机械翻料1-2次。物料混合均匀后运送到堆肥发酵槽建堆发酵，发酵4d之后，智能***自动启动堆肥强制通风***，采用间歇式曝气装置鼓风机，运行30-60min，间歇30-60min，控制堆料温度稳定在60℃～65℃，当温度上升较慢时，***自动调节曝气时间，12d～15d后将堆料运送至肥料化车间建堆，堆体高2m～2.5m，进行堆肥的二次发酵(***自动重复第一次发酵全过程)，30-40d后堆肥达到完全腐熟；腐熟的堆肥经过一体化干燥、粉碎、筛分、造粒肥料化工艺形成富硒有机肥产品。

整个智能***主要由五大部分组成：数据采集单元、数据传输单元、数据分析单元、信息决策单元、智能调控单元。所述数据采集单元包括红外传感器、pH传感器、温湿度传感器、气敏传感器、抗生素传感器。红外传感器用于实时检测堆肥体的有机碳含量、总氮含量、总磷含量；温湿度传感器用于实时检测堆肥中的温度参数和堆肥中的水分含量值；气敏传感器用于实时检测堆肥中的氧气、氨气浓度参数以便实时监控整个堆肥进程；pH传感器用于实时检测堆肥中的pH值；抗生素传感器用于检测堆肥中抗生素的浓度，当浓度超过阈值，在原料秸秆预处理过程启动接种白腐真菌作为混合物中抗生素的降解菌。

所述数据传输单元包括ADSL、光纤或5G无线等方式，将数据采集单元获取的堆肥参数信息接入到互联网里，来实现数据、视频传输以及设备的远程控制，以及将信息输送到数据分析单元。所述数据分析单元包括根据数据传输单元发送的堆肥发酵过程中的参数信息,腐熟程度判别可根据数据库中堆肥腐熟程度的指标,其中堆肥有机碳、总氮和总磷作为判别指标,实现堆肥腐熟程度准确判别；根据堆肥中的温度、湿度、pH和氧气含量，分析堆肥所处的反应阶段,所述反应阶段分为升温期、高温期和熟化期。

所述信息决策单元包括根据堆肥腐熟度判别结果,为工作人员提供可靠的信息决策依据,便于工作人员根据预警信息设置控制程序,并且通过自动化***启动程序调节堆肥进程，具体执行操作可通过短信发送工作人员。

所述智能调控单元包括管理者对厂内相关设备进行远程控制，根据预警信息自动启动自动翻堆设备、自动加水设备、自动曝气设备，在达到所需条件后自动停止。

四、蚯蚓智慧养殖场

4.1场地修建

本发明养殖床修建在养殖舍内。在舍内养殖，有利于控制养殖床湿度、温度，极有利于提高处理效率和提升产品质量。养殖床需保持干燥，一是方便以后取产品等操作，二是可以有效地减少蝼蛄等有害生物，修建好后，对养殖场进行消毒，同时灭鼠、灭蝼蛄等，做好防鸟、鸡等措施。

4.2基料投放

投放基料前对基料预处理，蚯蚓养殖基料中的碳氮比显著影响蚯蚓生长和繁殖，最佳的碳氮比是25∶1。将发酵腐熟的富硒有机肥作为基料，基料投放时，根据养殖床的长宽来设定投放厚度、宽度，新床可以先投放窄一些，后期根据养殖床的翻动慢慢扩宽。

4.3种源选择

本发明养殖蚯蚓采用生长快、繁殖高、食性广和处理能力强等特点的赤子爱胜蚯蚓。选择生长状况良好的蚯蚓种源，如体表光滑、有活力、大小均匀，原有养殖床无蚯蚓死亡等。

4.4蚯蚓接种

蚯蚓在接种过程中的应激反应很大，极易出现死亡。本发明采用以下措施：1.湿度保证60％左右确保新基床中基料的安全性，没有强烈的刺激性气味。2.做预接种，先接种几千克蚯蚓到新床的几个典型区域，第二天观察蚯蚓是否出现死亡，如果正常就开始正式接种。3.做好接种管理，接种时间选择在早晚，可以将铺设的新床表层开沟加上蚯蚓和部分蚯蚓粪，接种后不能急加水加料。第二天观察蚯蚓是否全部进入新床，如果没有进入说明新床没有做好，可以添加蚯蚓粪以便蚯蚓有足够的缓冲区域。

4.5富硒蚯蚓有机肥产品制备

本发明蚯蚓在22～28℃温度下饲养,每隔15～20天分别添加一次与原基料相同的基料,蚯蚓饲养40～50天之后,通过框漏法分离蚯蚓和蚯蚓粪。将富硒蚯蚓在黑暗条件下清肠20～26小时,然后用清水洗净,将洗净的富硒蚯蚓用组织匀浆机进行均质匀浆,得到蚯蚓匀浆液。蚯蚓匀浆液在50～60℃条件下利用蚯蚓自身含有的多种酶进行自溶酶解,每隔5～6小时搅拌一次,酶解20～26小时,即得富硒氨基酸叶面肥。所得蚯蚓粪即为富硒蚯蚓粪有机肥。

4.6蚯蚓智慧养殖的特征

温度、湿度、pH值等是影响蚯蚓养殖效率的关键参数，实时感知并智能控制相关的参数，以提高蚯蚓养殖的产量与品质已势在必行。利用温度传感器、湿度传感器、pH传感器等随时获取蚯蚓养殖场的各种信息，对蚯蚓养殖场内部的环境状况进行实时监测，通过数据传输，蚯蚓养殖场智慧感知的各种原始数据将被送达数据中心，为智慧养殖提供最准确的底层数据，再而通过信息处理、智慧决策、智能控制等过程，提高蚯蚓养殖效率。

4.7智慧感知

利用温度传感器、湿度传感器、pH传感器等随时获取蚯蚓养殖场的各种信息，对蚯蚓养殖场内部的环境状况进行实时监测，以获取蚯蚓养殖的关键参数，以提高养殖效率。例：在蚯蚓养殖场，通过温度传感器，蚯蚓养殖管理者可以智慧感知养殖场内部与外部的实时温度，实时了解养殖全过程的温度变化。

4.8数据传输

数据传输是数据从一个地方传送到另一个地方的通信过程。通过数据传输，蚯蚓养殖场智慧感知的各种原始数据将被送达数据中心，为智慧养殖提供最准确的底层数据。例：通过智慧感知，蚯蚓养殖场“内部实时温度为10℃，室外实时温度为5℃，光照强度为52lx”等相关数据通可靠的数据传输被送达数据中心。这些数据，将为蚯蚓养殖者的下一步智能控制提供强有力的原始依据。

4.9信息处理

信息处理是获取信息并对它进行加工处理、使之成为有用信息并发布出去的过程。蚯蚓养殖场智慧感知的数据基本都是最原始的数据，需要经过处理才能变为有用的信息，才能为决策提供可靠的直接依据。例：信息1(内部实时温度为10℃)，信息2(室外实时温度为5℃)，信息3(光照强度为52lx)，信息4(遮阳设备关闭)，信息5(自动加温设备未启用)，信息6(天气预报：持续降温)。上述信息的连续跟踪与系列化，通过处理可以形成温度变化的趋势图及相关的预警信息。

4.10智慧决策

智慧决策根据信息处理的结果，在人工智能和决策支持***下，应用专家智囊***技术，通过逻辑推理来帮助解决复杂的决策问题，帮助蚯蚓养殖管理者对可能快速变化并且不容易预测结果的问题做出判断并提供决策方案，为管理者的最终决策提供可靠的科学依据，以提高管理和工作效率，以提高决策的正确性和实时性。例：在信息处理的相关结果中存在一条信息：蚯蚓养殖场当前实时温度为10℃(2小时前为11℃，5小时前为12℃，天气预报：持续降温)。此时，智能决策支持***会依据关键词当前“温度、10℃”、“温度变化趋势图”、“自然天气持续降温”自动进行识别和分析问题，并设计求解方案。在知识库信息“蚯蚓尽管世界性分布，但它喜欢比较高的温度，低于5℃进入休眠状态。生长最适合温度为22～27℃”等的支持下，基于规则、模型和方法，智能决策支持***自动发出警告“当前温度为10℃，有持续降温的趋势，低于5℃蚯蚓将进入休眠状态”，并提供相关的决策措施“根据目前的天气情况，打开遮阳设备已无法升温，建议启动养殖场加温措施。如果确认，智能控制***将自动加温，达到最佳温度后将自动停止加温。”

4.11智能控制

智能控制是一类无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的自动控制。如在蚯蚓养殖场，主要体现为对养殖场内相关设备进行远程智能控制(自动加温、自动喷水、自动打开或关闭遮阳设备等)。整个智能控制流程如图5所示。

五、建立智慧富硒果蔬生态园

富硒果蔬是指通过生物转化的方法，在植物的自然生长阶段中，将硒元素导入到植物的体内，从而产生有机硒含量较高的瓜果蔬菜，这种蔬菜就被称之为富硒蔬菜。实现瓜果蔬菜富硒的方式是通过在种植园施用富硒有机肥料以及富硒蚯蚓粪便的方式。

5.1蔬菜种植园生产过程概述

5.1.1栽培管理

应选用有机蔬菜种子和种苗，并选择合适的气候和土壤条件。在种子的品种选择时，应考虑到作物的遗传多样性，严禁使用转基因种子。配套的栽培技术，包括培育壮苗、嫁接换根、起垄栽培、地膜覆盖、合理密植、植株调整以及“等高种植+优化施肥+植物篱”等优化技术，再加上光、热等自然条件，创造出适合蔬菜生长的环境，这也是富硒蔬菜营养价值高的重要原因之一。

5.1.2肥料的使用

使用本发明富硒有机肥、富硒蚯蚓粪有机肥、富硒氨基酸叶面肥等，让富硒蔬菜更好的吸收，防止养分的流失。

5.1.3施肥量

一般来讲，种植应与培肥同时进行，每亩的施肥量应根据具体情况而定；将施肥量的80％作为底肥，把肥料均匀混入耕作层，这样有利于蔬菜的吸收；当种植密度大，但根系浅，则可以进行追肥。一般有两种方式，为开沟条施追肥和开穴追肥，应根据种植情况来定。

5.1.4病虫防害

通过采取选用抗病品种、高温消毒、合理管理等多种措施，不使用农药等化学物质，有品质保证。

5.1.5富硒蔬菜的采收

对达到商品成熟度的蔬菜产品器官进行收获的过程。有的蔬菜只需进行一次采收，即完成生产的全部工序。但多次采收的蔬菜则在采收期间还要进行田间管理作业。合理的采收要求及时和避免损伤，这对提高产量、降低贮运损耗、保持和改进产品品质、防止感病腐烂有直接关系。

5.2数字化管理规划平台搭建

5.2.1基于无人机多光谱荷载的地块尺度地形提取

多光谱传感器搭载无人机飞行平台不仅可以采集地物在不同波谱通道的响应信息,还可以获得地面的高程信息。通过多光谱数据的事后软件处理,基于空中三角测量和结构重建算法,恢复每次曝光时相机所处的空间位置,匹配同一地物不同拍摄方位的空间信息,生成原始点云数据,经点云数据加密后,对地表的高程模型进行重构,得到地面的数字高程模型(DME)。

5.2.2基于无人机RGB+RTK荷载的地块尺度地形提取

相对于一般的定位级GPS,RTK技术具有更高的定位和测量精度。基于无人机RTK的地形测量形式，具备厘米级的定位精度。设置地面站后,无人机将进行数据的自动采集。采集完成后即可进行内业解算处理,算出无人机航摄在空中的三维坐标,然后进行空中三角测量,输出正射图像和地表的立体模型后即可进行测图处理。

5.2.3基于无人机Lidar荷载的地块尺度地形提取

Lidar***具有较高的测量精度,在工程和地形测量中应用广泛。根据项目区的的特点进行航线的参数计算和航线布设,以六旋翼无人机作为运载测量平台,将Lidar、数码相机及控制单元进行有效集成,进而进行影像和高程数据的采集,针对项目区点云数据的特点,进行二次开发,实现项目区数字表面模型的正确提取。

5.3种植区垄向设计及施肥控制

融合遥感与涉农相关学科,构建水土气生、地形地貌、农情时空动态定量监测模型,获取田块尺度农业资源时空基础数据。根据地形走向,提取等高线及坡度坡向,设计等高种植垄向,以减少片状、细沟的侵蚀,及坡地脚下或场外的泥沙淤积。必须确定最小和最大行级、山脊高度、坡长和稳定出口。应考虑清除障碍物和改变场地边界和形状,以改善环境。坡度越陡,其地表径流的流速越大,水土流失越强烈,坡向及坡长,在降雨条件下对产流、产沙的影响也是不容忽视的,等高种植与顺坡相比可起到有效截流和截沙的作用。

排水设计,根据采集到的研究区数字表面模型进行坡度坡向的提取,在划定等高种植地块后,选取坡度较大或土壤侵蚀严重地块划定排水沟,防止水分沉积形成内涝,当坡度为5°～10°时,汇流较分流排水对坡面径流挟沙的调控效益更好,而15°时,则呈现相反趋势,这意味着在坡耕地***中,要实现坡面水沙的调控,应依据不同坡度,合理设计不同截排水沟布置方式及沟内植物篱设计。等种植的精准施肥技术。对等高种植处理后的地块,进行土壤肥力与耕地质量定量监测,按照土壤肥力的高低,通过对土壤养分测试结果和田间施肥效果的对比试验,建立各施肥区域主要作物的肥料效应函数和不同作物、不同区域的土壤养分丰缺指标,最终获得面向等高种植地块的作物氮磷钾的最佳使用量。

乔灌草生态体系形成植物篱拦截***，通过山林地自身的乔木与灌草***的配置，形成乔灌草生态***。在配置过程中，优先选择水源涵养效果较好的灌木树种进行布置，减少水土流失的同时还可以营造良好的景观效益。研究表明，施用富硒蚯蚓粪便作为肥料不仅能实现农产品富硒，同时可以不同程度提高农作物净光合速率、蒸腾速率和气孔导度。种植区以富硒蚯蚓粪便为主要肥料，通过云计算监控技术，针对不同农作物控制最佳施肥量，以增加果蔬产量和品质，增加土壤养分含量。

5.4产品追溯

5.4.1基于物联网的养殖生产采集

养殖生产环节对生产商的生产原料、养殖过程和收货打包等关键生产状态和生产过程实现多渠道、多方式的监管。生产商将堆肥原料及瓜果蔬菜种子等生产原料的采购情况包括采购日期、厂家、采购数量、许可批次等生产原料信息录入到本地生产管理***中。在整个养殖生产过程期间,借助无线传感网络由无线光合有效辐射传感器、无线温湿度传感器和无线二氧化碳传感器等养殖环境监测采集终端对各生产场所环境状态进行实时感知。养殖管理人员每日将巡场记录、每日所投食的饲料和各生产原料的使用情况等生产作业信息进行录入，上传。

针对瓜果蔬菜，将标签粘贴到包装箱上。将已用RFID标识的农产品在RFID电子称上称重,RFID电子称对其进行读取且批量写入追溯编码,并根据实际重量、装箱日期等生成RFID箱标签。打包人员在打包装箱时将该标签粘贴在运送箱上。

5.4.2基于物联网和利用手持式RFID阅读设备

对所收货的成品箱进行扫描,通过内置的GSM/GPRS模块上传数据。产品运输路线则通过专用GPS予以获取并通过GIS在相关服务器上解析。同时为保证农产品在运输途中的环节质量，在网络条件允许的情况下，则可采用无线远程视频监控的方式监管其整个销售过程有无掺假现象。

5.4.3基于RFID和条形码的成品加工管控

加工企业原料进货过程的控制可配备RFID阅读器对来自生产商和产(销)地批发商的农产品成品箱进行自动批量采集获取相关信息，而食品添加剂的入库过程可利用条码扫描设备获知。如上所获数据通过企业的生产信息管理***与产品追溯云服务进行同步。同时加工企业每日将所耗用的食用添加剂种类、数量和所用加工工序等状况上报至产品追溯云服务。另外加工企业所生产的农产品加工成品打包装箱过程利用RFID箱标签予以对每一批次的产品进行标识，而每个产品单品标签上加印含该产品生产信息的二维条码并将这些数据同步至产品追溯云服务。

5.4.4基于RFID和二维码的成品销售标识

一般而言富硒农产品成品或加工成品通过农贸市场、零售门店、大型超市、餐馆饭店等一线销售渠道实现最终的个体消费或社会消费。除部分网络商家外，如上商家的销售模式基本以直接面向消费者为主出售的成品也以单体成品居多。针对此类成品经销模式,可采用RFID电子称予以解决。在售卖过程中,RFID电子称中的阅读器对成品上的防水RFID标签进行读取通过访问农产品追溯云服务的服务器进行编码解析并编译相关信息再利用热敏技术打印内含追溯网址的二维码票据以供消费者进行自行溯源。

对于实行批量采购的类似大型超市的零售商和网络商户，其入库过程可以采用RFID阅读器对成品箱上的RFID标签进行感知获取数据,自动上传至各自的生产信息管理***和农产品追溯云服务从而提高入库清点效率和确保物流信息完整性。

5.4.5基于多终端的消费者追溯

消费者在购买富硒农产品后，通过智能终端扫描票据上的二维码获知其追溯码，利用PC或手机访问富硒农产品追溯云服务器查询农产品的产品名称、商户企业(养殖商、批发商、销售商)、生产批次、采集时间、存储环境、检验指标、检验结果等溯源信息。对于农产品加工成品的溯源消费者可以通过扫描成品包装上的二维码获得相应的溯源信息。

实施例2

蓝藻、菌渣、稻壳等制作富硒有机肥实验

1富硒枯草芽孢杆菌的制备分别向LB培养基中添加0，15，30，45，60，90mg/L的Na₂SeO₃和2％，4％，6％的菌种接种量进行培养。利用枯草芽孢杆菌的生物转化能力将有毒、利用率低的Na₂SeO₃转化为高吸收且安全性好的有机硒，结果显示，培养枯草芽孢杆菌的最适浓度和接种量分别为30mg/L和4％，最优条件下有机硒转化率达到80.57％。

2将蓝藻、菌渣、稻壳按1:10:1的配比混匀，调节含水率为55-60％，碳氮比最终为22-25，再装入30L自制的堆肥桶中，堆肥桶的中央和底部钻洞***打过孔的PVC管并用弯头连接，底部安装有鼓风机，保证氧气的正常供给。实验设置1个对照(CK)和2个处理组，处理组分别为接种富硒枯草芽孢杆菌(W)和加入相同含量的***钠(Y)，每个试验组两个平行，每3d鼓风一次，每10d翻堆一次，每次翻堆视堆体含水情况再补充适量的水分，发酵48天后得到富硒有机肥产品。

3富硒有机肥品质测试

3.1种子发芽率

相关研究表明，当种子发芽指数GI>50％时，堆肥的毒性较低且达到植物可接受的水平，当种子发芽指数GI>80％时，说明堆肥已完全腐熟。

由图10可知，堆肥过程中对照组和两个处理组均呈不断上升的趋势，堆肥初期，3组的GI均低于30％，可能由于堆肥产品未经处理导致浸提液的毒性较强，抑制了种子的萌发，CK、W、Y三组的GI分别为20.75％、20.35％、18.65％。随着堆肥的进行，堆肥产品处理的浸提液毒性降低，三组的GI上升，W处理的GI最先达到80％。堆肥结束时，CK、W、Y三组的GI分别为87.35％、89.3％、87.45％，表明接种枯草芽孢杆菌堆肥的效果更好，有利于加快堆肥腐熟的进程。

3.2堆肥肥效评价

由NY525-2012《中华人民共和国农业行业标准有机肥料》中规定的技术指标，有机肥中的总养分(N+P₂O₅+K₂O)含量(以干基计)≥5％，从图5可以看出，堆肥过程中对照组和两个处理组的总养分整体上均呈上升的趋势，堆肥结束时，CK、W、Y的总养分含量分别为5.31％、5.61％、5.36％，均已达到有机肥行业标准。

3.3堆肥过程中总硒含量及硒形态的变化

图12为堆肥前后总硒含量的变化，其中，CK、W、Y三组总硒的含量整体上均呈上升的趋势，这可能是由于在堆肥过程中有机物的分解，CO₂、NH₃的释放以及物料水分的蒸发所导致的浓缩效应。而W组大于Y处理组的总硒含量一方面由于接种枯草芽孢杆菌加快了有机物的分解，另一方面可能是因为无机硒在适宜的条件下被堆体中的微生物转化形成二甲基硒(CH₃)₂Se等挥发态硒。

将硒的形态可分为水溶态，可交换态及碳酸盐结合态，铁锰氧化物结合态，有机结合态和残渣态，其被植物吸收利用的难易程度也大不相同。图13所示为堆肥初期和堆肥结束时不同硒形态的分布情况。由图可知，CK组与Se结合的可交换态及碳酸盐结合态、有机结合态、残渣态在堆肥前后占全量的比例增加，水溶态的百分比例显著降低，其中铁锰氧化物结合态所占比例基本不变。W处理组的不同硒形态在整个堆肥过程中所占比例变化较小，其中水溶态从9.53％下降到5.28％，可交换态及碳酸盐结合态的百分比例由5.88％上升至8.09％，铁锰氧化物结合态从所占全量的29.93％上升至31.88％，有机结合态从堆肥前的37.82％上升至39.38％，残渣态从16.84％下降至15.37％，结果说明通过枯草芽孢杆菌富集转化而来的有机硒在堆肥过程中更加稳定。从Y处理组Se的各形态来看，堆肥结束时Se主要以有机结合态为主，从堆肥前的21.39％上升至45.18％，水溶态从所占比例的22.88％下降至2.91％，可交换态及碳酸盐结合态从6.9％下降至5.71％，铁锰氧化物结合态从35.5％下降到31.47％，残渣态的百分比例由13.33％上升至14.73％，说明添加外源***钠改变了原本堆体中硒形态的平衡，经过氧化还原作用、微生物生化作用以及腐殖化作用完成了硒形态间的相互转化。

2.4不同的硒处理对盆栽小白菜的影响

小白菜是常见的十字花科植物，而十字花科植物对硒的富集能力较强，可作为人体补硒的理想硒源，为人体提供有效的生物有机硒,由图14可以看出，W、Y处理的小白菜株高分别较对照组提高了13.2％、10.5％，两个处理组的小白菜根长大于对照组，分别提高了18.6％、11.7％，、其鲜重、干重与对照相比都有显著差异(p<0.01)。而W、Y两个处理的小白菜生长指标并无显著差异。说明蓝藻有机富硒肥中适量的硒促进了小白菜的生长。

从图15可以看出，W、Y两个处理组的小白菜全硒量均有所增加，分别较对照组提高了127.73％、112.53％，有机硒含量也分别提高了135.45％、102.73％。结果说明，蓝藻富硒有机肥能促进小白菜对硒的吸收富集，且能显著提高小白菜体内的总硒和有机硒含量。其中，与Y处理相比，W处理的小白菜总硒和有机硒含量增加1～1.16倍，说明W处理的效果更好，有助于提高小白菜体内有机硒的占比。

施加硒肥减少了小白菜体内铅和镉的积累(图15)，其中，W、Y两个处理组对镉的积累较对照组减少了51.6％、43.7％，对铅的积累分别减少了3.9％、24.3％。结果表明，硒对铅、镉表现出拮抗作用，能够缓解重金属铅、镉对小白菜的胁迫作用,说明施加硒肥能有效减少重金属铅镉在小白菜体内的积累量。

本发明采用GPS技术及N、P传感器等技术快速监测巢湖水质中的N、P和叶绿素浓度，同时可利用GPS技术定位每个藻水分离站及蓝藻运输车，了解蓝藻的资源化去向，并通过建立数学模型掌握巢湖的水质、蓝藻情况，在线对巢湖环境进行评估、分析和决策；

本发明充分挖掘开发蓝藻资源，将蓝藻分级提纯利用，盐析后的上清液用于提取多糖，初步盐析后的粗蛋白用于制作猪饲料，二次盐析后的精蛋白用于提纯试剂级藻蓝蛋白，生产产生的藻渣用于沼气工程。既能解决提取完藻蓝蛋白和多糖后剩余藻渣的污染问题，又能解决农业固废和畜禽粪污、生活污水等污染问题，同时还能产生沼气等清洁能源，沼气工程的沼渣还能用于生产富硒有机肥用于农业生产出高品质的富硒有机农产品；

本发明的沼气工程采用KOH预处理秸秆，缩短了秸秆处理时间，提高工作效率的同时能增加沼渣中K肥的含量；在畜禽粪污的预处理中增加了磷矿粉，钝化粪污中重金属活性的同时增加了沼渣中P肥的含量，提高有机肥的品质；

本发明将沼气工程中的沼渣添加枯草芽孢杆菌和***钠用于生产高品质的富硒有机肥，并利用蚯蚓养殖技术生产富硒氨基酸叶面肥和富硒蚯蚓粪，提高了富硒有机肥的种类和品质；

本发明堆肥辅料优选菌渣，其含有丰富的有机质、微量元素和多种菌体蛋白、代谢产物以及未被利用的营养物质，尤其是栽培过富硒食用菌后的菌渣中含量丰富的有机硒和还未转化利用的无机硒，是优越于其他农作物废弃料生产富硒有机肥的原料；

本发明运用传感器和软件移动平台或者电脑平台对沼气工程中发酵液的参数及甲烷进行监测、报警和紧急处理，既能实时监控沼气工程的全过程，并能调节其原料配比和药剂添加浓度，发现沼气工程中的生产问题，又能解决沼气工程中出现甲烷泄露及出现火灾等紧急事件；

本发明利用传感器等人工智能***实施全自动堆肥和蚯蚓的智能养殖，节省人力成本，提高效率，并提高有机肥的品质；

本发明在堆肥过程中增加了抗生素监测环节，当堆肥中抗生素超过阈值时，并通过智能***增加白腐真菌添加量，该白腐真菌不仅能降解秸秆中的木质素和纤维素等，提高沼气工程的产气率，缩短反应时间，还能降解畜禽粪污中的抗生素；

本发明利用无人机遥感技术和追溯***打造智慧生态园，对农业生产进行控制，优化种植和释放技术，使传统农业更具有“智慧”，其目的在于使农业生产环节实现绿色化、标准化、数据化、网络化、智能化，直至使农业生产环节根据需求实现闭环可监控、可追溯，向利于人类需求的最优化方向发展。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式，其特征在于：包括以下具体步骤：

(1)藻蓝蛋白及多糖提取；

(2)处理藻渣、畜禽粪污、农业固废等原料生产清洁能源的沼气工程；

(3)利用蚯蚓养殖技术消化沼渣等生产富硒有机肥；

(4)使用富硒有机肥生产富硒农产品。

2.根据权利要求1所述的一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式，其特征在于：

步骤(1)所述提取多糖工艺为将打捞的新鲜蓝藻釆用“反复冻融破壁-硫酸铵分级盐析-双水相萃取-超滤”的工艺流程提取藻蓝蛋白和“冻融破壁-硫酸铵去蛋白-DEGE-52层析、SephadexG150层析分离”工艺提取多糖，优化改进各阶段实验条件，进而提高藻蓝蛋白纯度。

3.根据权利要求1所述的一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式，其特征在于：

步骤(2)所述沼气工程工艺流程为将巢湖中打捞出的藻泥及提纯藻蓝蛋白后藻渣运至调节池中，加入用2-6％KOH预处理后的秸秆等农业固体废弃物、用生活污水或者沼液做发酵用水调节其pH值在6.8-7.4，控制TS在15-20％、接种白腐真菌孢子浓度为5x10⁵/ml的培养液，每300-500g干秸秆接种量为1L，用5％的磷矿粉处理的畜禽粪便等，调节混合物碳氮比在(20-30):1，采用中高温度发酵，温度控制35-40℃，发电余热可用于罐体保温。通过上料泵进入发酵罐发酵，结合智能控制***，在发酵罐安装传感器采集信息并传输至主控单元，主控单元通过数据库信息可智能作出决策调节原料的比例和预处理试剂浓度，产出的沼气通过净化间净化后储存于湿式储气柜中，可用于发电、生产天然气、供居民使用等，与此同时，在发酵罐、沼气净化间、储气柜、发电厂等安装后智能监测***，如：pH值传感器、甲烷检测器，碳氮元素监测器、罐压监测器、重金属监测仪等。比如：发酵罐中的甲烷检测器监测到甲烷含量较低，碳氮元素监测器监测到C/N比低于最适发酵范围，将信息传输至主控单元，报警后输送信息至显示屏，并通过全自动调节进料阀门调整C/N比，当重金属监测仪监测到重金属高于阈值时，将信息传输至主控单元，报警后输送信息至显示屏，并通过全自动调节重金属钝化剂试剂进料阀门，沼碴运输至有机肥场堆肥养殖蚯蚓，生产富硒有机肥。

4.根据权利要求1所述的一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式，其特征在于：

步骤(3)所述富硒有机肥堆肥流程为将沼渣、稻壳、菌渣混合并添加30mg/L枯草芽孢杆菌培养液和4％***钠，物料初始湿度控制50～60％，在堆肥过程中采用温湿度传感器监测，当湿度低于50％，智能调控***会启动自动喷雾型加水装置；当氧气检测器监测到氧气含量低于5％时，***自动启动机械翻料1-2次，物料混合均匀后运送到堆肥发酵槽建堆发酵，发酵4d之后，智能***自动启动堆肥强制通风***，采用间歇式曝气装置鼓风机，运行30-60min，间歇30-60min，控制堆料温度稳定在60℃～65℃，当温度上升较慢时，***自动调节曝气时间，12d～15d后将堆料运送至肥料化车间建堆，堆体高2m～2.5m，进行堆肥的二次发酵(***自动重复第一次发酵全过程)，30-40d后堆肥达到完全腐熟；腐熟的堆肥经过一体化干燥、粉碎、筛分、造粒肥料化工艺形成富硒有机肥产品。

5.根据权利要求4所述的一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式，其特征在于：

所述智能***主要由五大部分组成：数据采集单元、数据传输单元、数据分析单元、信息决策单元、智能调控单元。所述数据采集单元包括红外传感器、pH传感器、温湿度传感器、氧气/NH₃传感器、抗生素传感器。红外传感器用于实时检测堆肥体的有机碳含量、总氮含量、总磷含量；温湿度传感器用于实时检测堆肥中的温度参数和堆肥中的水分含量值；氧气/NH₃传感器用于实时检测堆肥中的氧气/NH₃浓度参数以便实时监控整个堆肥进程；pH传感器用于实时检测堆肥中的pH值；抗生素传感器用于检测堆肥中抗生素的浓度，当浓度超过阈值，在原料秸秆预处理过程启动接种白腐真菌作为猪粪中抗生素的降解菌。

6.根据权利要求1所述的一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式，其特征在于：

步骤(3)所述蚯蚓智慧养殖场建设包括场地修建-基料投放-蚯蚓接种-富硒蚯蚓有机肥产品制备-蚯蚓智慧养殖的特征-智慧感知-数据传输-信息处理-智慧决策-智能控制。

7.根据权利要求1所述的一种智能监管蓝藻资源化利用的产业生态园模式，其特征在于：

步骤(4)所述智慧富硒果蔬生态园的建立包括蔬菜种植园生产-数字化管理规划平台搭建-种植区垄向设计及施肥控制-产品追溯。

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