芻議水產(chǎn)養(yǎng)殖信息化關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)

劉皓 李灝 任涵瑋 宋昀鵬 徐林通 丁子元

（天津渤海水產(chǎn)研究所 天津 300457）

芻議水產(chǎn)養(yǎng)殖信息化關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)

劉皓 李灝 任涵瑋 宋昀鵬 徐林通 丁子元

（天津渤海水產(chǎn)研究所 天津 300457）

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)領(lǐng)域的縱向擴(kuò)散與深度的融合，促進(jìn)了我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展。文章分析了水產(chǎn)養(yǎng)殖信息獲取技術(shù)，水產(chǎn)養(yǎng)殖信息處理與應(yīng)用技術(shù)及將來的發(fā)展趨勢(shì)，旨在為今后的研究提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。

水產(chǎn)養(yǎng)殖 信息化 關(guān)鍵技術(shù) 現(xiàn)狀 趨勢(shì)

隨著信息時(shí)代的到來，現(xiàn)代信息化技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛的運(yùn)用，我國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)也不例外?，F(xiàn)代信息化技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用，促進(jìn)了我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)領(lǐng)域的縱向擴(kuò)散與深度的融合，故研究水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)對(duì)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用。

1 水產(chǎn)養(yǎng)殖信息獲取技術(shù)

水產(chǎn)養(yǎng)殖信息獲取技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)信息化的應(yīng)用中占據(jù)重要的地位，因?yàn)槠鋵?shí)一切信息化應(yīng)用的起點(diǎn)。

1.1 知識(shí)挖掘技術(shù)

獲取知識(shí)的方式有很多種，如：文獻(xiàn)查閱法、養(yǎng)殖日志、問卷調(diào)查法等，一般將在獲得這些知識(shí)后，然后進(jìn)行信息的錄入，在經(jīng)過知識(shí)挖掘技術(shù)，最后轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)的自動(dòng)識(shí)別和應(yīng)用。由于這方面的研究比較成熟，研究的相對(duì)比較早，本文只是對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。

1.2 傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

水產(chǎn)養(yǎng)殖傳感技術(shù)面對(duì)的對(duì)象主要有兩種類型：首先，水環(huán)境參數(shù)。水產(chǎn)養(yǎng)殖傳感器主要是以化學(xué)特性的水質(zhì)傳感器。其次，魚類及其行為參數(shù)辨別。該傳感器主要是以魚體的形狀、紋理及顏色特征為基礎(chǔ)的。

1.3 遙感技術(shù)

與參數(shù)的信息獲取技術(shù)相比，水產(chǎn)信息的遙感技術(shù)能實(shí)現(xiàn)區(qū)域級(jí)的信息采取，但其所獲得的水質(zhì)參數(shù)是有限的，該技術(shù)結(jié)合地理信息及時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖面積及空間分布狀態(tài)等信息的獲取。對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的動(dòng)態(tài)發(fā)展過程及實(shí)時(shí)信息的合理預(yù)處理，能為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供高質(zhì)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，且還能保證這些信息的有效性，可為更多的先進(jìn)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用提供一定的基礎(chǔ)。

2 水產(chǎn)養(yǎng)殖信息處理與應(yīng)用技術(shù)

2.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)、預(yù)警及管理

水質(zhì)是影響水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量安全的先決條件。水質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)警是水產(chǎn)養(yǎng)殖管理中重要的內(nèi)容。目前，對(duì)水質(zhì)的測(cè)定主要包括：水溫，電導(dǎo)率，溶氧量，pH等對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品影響較大的因素。Xu等研究了短波神經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)的短期水質(zhì)監(jiān)測(cè)模型，于承先等研究了水質(zhì)預(yù)警體系建設(shè)，為解決在水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不充分的情況下，對(duì)水質(zhì)預(yù)警質(zhì)量的影響等。

2.2 疾病診斷與預(yù)警

我國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖存在發(fā)病復(fù)雜、種類較多和爆發(fā)性流行等現(xiàn)象，這主要是由于我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的種類超過負(fù)載最大能力、病害診斷有待提高等因素引起的，嚴(yán)重的影響了我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品的質(zhì)量安全情況。水產(chǎn)養(yǎng)殖專家系統(tǒng)主要應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的管理、運(yùn)輸和水產(chǎn)養(yǎng)殖的病害等方面。如：溫繼文等在2008年開發(fā)了UML魚病遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警與診斷系統(tǒng)等。郭永洪等研究表明將案例知識(shí)與規(guī)則知識(shí)結(jié)合使用，能高效的解決魚病診斷的問題，從而顯著的提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料配方與投飼決策

在進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖的過程中，建立水產(chǎn)養(yǎng)殖管理決策的系統(tǒng)，能夠有效的分析飼料投放量的各種因素影響，通過構(gòu)建水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料配方的模型等，再根據(jù)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料配方與投飼決策，可實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料投飼的科學(xué)性管理。Liu等通過建立模型，可有效的模仿魚類的食欲，其正確率高達(dá)100%。

2.4 RAS與設(shè)施養(yǎng)殖控制

傳感器等采集的數(shù)據(jù)信息，在養(yǎng)殖管理控制中發(fā)揮了重要作用，基于數(shù)據(jù)信息構(gòu)建的水產(chǎn)養(yǎng)殖相關(guān)模型與環(huán)境控制模型的結(jié)合能夠提高養(yǎng)殖的科學(xué)化水平。Soto-zarazua等研究表明其可節(jié)水97. 42%，并且水質(zhì)環(huán)境參數(shù)均控制在羅非魚養(yǎng)殖的可接受范圍內(nèi)。

3 水產(chǎn)養(yǎng)殖信息化的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 信息獲取方式自動(dòng)化

傳統(tǒng)的信息獲取方式具有周期長(zhǎng)，重復(fù)性高，工作量大，主觀性強(qiáng)等缺點(diǎn)，水產(chǎn)養(yǎng)殖的環(huán)境參數(shù)變化的周期性，多元性，復(fù)雜性，信息建模方法和參數(shù)處理能力的發(fā)展要求實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境參數(shù)的全時(shí)全程感知和數(shù)字化獲取，同時(shí)傳感技術(shù)的發(fā)展也使信息獲取的智能化，集成化程度不斷提高。

3.2 信息獲取范圍廣度，精度和質(zhì)量的不斷提高

傳感技術(shù)和集成傳感的發(fā)展，遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域水產(chǎn)養(yǎng)殖的應(yīng)用日漸成熟，這些應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展以及與水產(chǎn)養(yǎng)殖特性的不斷結(jié)合，使其對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖信息獲取的精度和質(zhì)量不斷提高。同時(shí)提升了水產(chǎn)養(yǎng)殖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的水平，保證了水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可信度。

3.3 信息處理方法模型化，智能化和多元化人工智能

數(shù)據(jù)挖掘等計(jì)算機(jī)算法在信息處理中的應(yīng)用，較傳統(tǒng)的處理方式更高效，時(shí)效性和準(zhǔn)確性更高，能夠有效解決水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境復(fù)雜多變，影響因子較多的問題，并且組合模型，復(fù)合模型和三角形法等的使用使模型的構(gòu)建方法更多元化。

3.4 養(yǎng)殖管理決策精細(xì)化，科學(xué)化

信息系統(tǒng)的發(fā)展能夠更好地促進(jìn)現(xiàn)代管理科學(xué)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合，使水產(chǎn)養(yǎng)殖由傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式向精細(xì)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)發(fā)展，由傳統(tǒng)的古典控制方法向依靠模型控制的現(xiàn)代模型控制方法轉(zhuǎn)變，使管理更高效。

［1］劉光明，邢克智，田云臣，華旭峰.云存儲(chǔ)在水產(chǎn)健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（07）.

［2］馮子慧，王麗娟，梁晶瑩，葉奇，陸軍.水產(chǎn)養(yǎng)殖病害遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)圖像采集與傳輸系統(tǒng)的組成及實(shí)現(xiàn)［J］.水產(chǎn)科技情，.2014（04）.

［3］宋協(xié)法，馬真，萬榮，高磊.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖水質(zhì)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用研究［J］.中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014（06）.

［4］劉雙印，徐龍琴，李道亮，曾立華.基于時(shí)間相似數(shù)據(jù)的支持向量機(jī)水質(zhì)溶解氧在線預(yù)測(cè)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014（03）.

S96

A

1674-2060（2016）01-0035-01

劉皓（1984—），男，天津人，本科，工程師，研究方向：水產(chǎn)養(yǎng)殖。