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台灣大學漁業科學研究所

朱元南 教授

  • 朱元南 教授
  • 經歷:德州農工大學博士

  • 辦公室:生物機電工程學系

  • 聯絡電話:
  • (02)2391-3484
  • (02)3366-5342

  • 電子郵件:ynchu@ntu.edu.tw

  • 研究主題:機械設計、機電整合、水產養殖工程、智慧農業、輔具設計

  • 實驗室網站:https://ynchulab.wordpress.com/

  • 開設課程:
  • 機動學

  • 工程圖學

  • 創新發明工程

  • 養殖工程

研究重點:

一、養殖機械

二、循環水養殖系統

三、養殖機器人

四、智慧養蝦系統

五、餌料生物生產

六、觀賞魚器材

 

本實驗室不限工程或生物背景,只要對跨領域的整合應用有興趣的學生都可以加入。本實驗室強調動手實做,不同背景的學生可以在動手實做中深入問題和了解問題,從而尋找到創新的方案,也會在解決問題的過程中成長。

工程背景的學生可以進行機電工程的創新研發,生物背景的學生可以進行工程科技的創新應用。不同背景的學生在分工合作中可以互相激盪出創新的火花。

本實驗室的研究領域包括養殖機械和自動化、池塘和室內工廠化養殖系統、循環水處理系統、觀賞魚器材、智慧型養殖系統等。

一,養殖機械

養殖機械包括抽水泵浦、增氧機、投餌機、收穫分級機等,可以節省人力,增加養殖作業效率。機械是自動化的基礎,先開發有效率的機械,然後可以結合感測器和控制器,提昇養殖作業的自動化。

本實驗室曾開發鰻魚分級機、餌料生物濃縮機、投餌機、過濾器等多種養殖機械,目前的研發重點是智慧型增氧水車和蝦池清淤機。

理想的魚池增氧設備除了以最少的能量增氧之外,應使池塘溶氧沒有死角。台灣常見的水車增氧機除了增氧,還有產生池塘水流、混合上下水層的效果,是目前大面積增氧最好的方法,但是缺乏自動調整耗能比例的彈性。本實驗室目前正研發新的水車葉輪機構和自動控制策略,白天因有光合作用,不打水花但產生水流,使池面溶氧能藉水流混合進入池底,晚上增加水花曝氣,預期可節省1/3以上用電量。

養殖池累積淤泥是水質惡化的主要原因。淤泥主要由殘餌、糞便和死亡的微藻沈積而形成,研究顯示魚蝦只能利用餌料中約1/3的氮,其他均排出到養殖池中成為污染源。淤泥會持續釋出有毒的阿摩尼亞和硫化氫而危害水中生物,養殖後期因為累積的淤泥和投餌量增加,對水質的負荷提高,容易誘發疾病和大量死亡。清除淤泥可以提高存活率和產量,但是以人力清除淤泥有可能擾動淤泥,反而增加危險。本實驗室研發快速安全的清淤原理,以噴水產生吸力,清淤效率是人工的30倍以上,目前持續改進原型機,已接近商品化的程度。

二、循環水養殖系統

循環水養殖系統的核心是粒子過濾和生物過濾,需要以管路連接,很占空間。本實驗室近年的研發重點是將兩者合一,運用浮性濾材和創新機構達成節省空間和能源的目標。

三、養殖機器人

養殖機器人是可以自主移動,執行投餌、監測和控制任務的裝置。本實驗室過去曾研發蝦池自主式投餌機器人,目前則以監測為目標研發能自動巡航蝦池監測溶氧和水質的養殖機器人,能以物聯網與雲端連線交換資訊,是建立養殖池大數據的主要工具。

監測機器人的挑戰在自主巡航和定位技術,還需要克服室外池惡劣的環境。

四、智慧養蝦系統

智慧養蝦是利用感測器、物聯網、雲端資料庫、大數據和控制軟體,將養殖生產各環節連接起來,以全面化的監控技術提高生產管理的效率和產品品質。智慧化養蝦是整合生產與行銷的基礎,有助於創造新的養殖獲利模式。

養蝦在世界養殖產業中產值最高,其時間短,利潤高,市場大,具有企業化投資的潛力。養蝦產業過去深受病毒問題之苦,然而蝦病往往在環境不良時爆發,精準有效的環境控制可能是解決之道。智慧養蝦利用高科技的投入來管理蝦子的生長和環境,以提高養蝦密度3至5倍和減少生產風險為目標,則不僅高科技設備的投資成本可以快速回收,而且可以穩定獲利。

智慧養蝦系統包括智慧監測、智慧投餌、智慧增氧、智慧清淤和智慧管理,本實驗室基於多年來在養蝦生產科技研發的經驗,整合清淤機、節能增氧水車、監測機器人等成果,引進感測系統和物聯網等智慧科技,針對智慧化養殖的技術瓶頸尋求解決之道,希望將這5個面向整合起來,創造高密度蝦類生產模式。

五、餌料生物生產

魚苗繁殖經常需要使用活的餌料生物,包括微藻、輪蟲、豐年蝦、撓腳類、紅蟲等。室外生產或捕撈的餌料生物容易帶病原,最好能改為室內生產。大型繁殖場在餌料生物的生產上投入很多人力和空間,為了節省成本,有必要探討更有效率的生產方式。本實驗室已研發高效率輪蟲生產系統,以100L的體積,可持續每天生產1.3億隻具有高營養價值的輪虫,目前進行商品化並繼續探討其他餌料生物的生產技術。

六、觀賞魚器材

觀賞水族缸的一大限制是夏季炎熱的問題,本實驗室研發了可以降溫的水族套缸,以簡潔的外形卻能降溫達10度,夏天也可以在辦公桌上養海水魚和軟體。