水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)及其發(fā)展

摘要：隨著我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控對(duì)提高產(chǎn)量、降低成本與提高經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮重要的作用。加強(qiáng)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)的研究，對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)信息處理技術(shù)的應(yīng)用研究具有重要意義。

關(guān)鍵詞：水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)；水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)；發(fā)展探研

中圖分類號(hào)： S959 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.24.044

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整改革，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)逐步向集約化養(yǎng)殖模式發(fā)展。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的監(jiān)控，對(duì)提高水產(chǎn)品產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。傳統(tǒng)的養(yǎng)殖過(guò)程中，通過(guò)人工采集水樣實(shí)驗(yàn)分析進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)。人工抽樣式的監(jiān)測(cè)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)智能化的工業(yè)化養(yǎng)殖成為養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)影響因素

水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)研究涉及水體顏色、透明度等主要物理要素，水產(chǎn)養(yǎng)殖必須以優(yōu)良的水質(zhì)為基礎(chǔ)保障。在開(kāi)展水生物養(yǎng)殖時(shí)，應(yīng)針對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)進(jìn)行全面監(jiān)控，物理要素在本質(zhì)上決定水生物存貨的時(shí)限及生長(zhǎng)能力。養(yǎng)殖戶應(yīng)密切結(jié)合水生物的物理控制因素，為水生物健康生長(zhǎng)提供良好的生存環(huán)境。

水產(chǎn)養(yǎng)殖涉及對(duì)象較多，生物類型各不相同。水質(zhì)監(jiān)控中，不同類型水生物對(duì)水質(zhì)條件需求不同。通常水產(chǎn)養(yǎng)殖水體可達(dá)到pH值為7左右的酸堿度，魚(yú)類最適應(yīng)水體酸堿度為7.5～8.5，水體本身酸堿度的不同則會(huì)影響水產(chǎn)養(yǎng)殖，甚至可能引發(fā)大面積水生物死亡。

水產(chǎn)養(yǎng)殖涉及生物種類較多，水產(chǎn)養(yǎng)殖構(gòu)成了較大規(guī)模的生物系統(tǒng)，野生魚(yú)類在特定水體環(huán)境中可能會(huì)因爭(zhēng)奪其他生物所需養(yǎng)料。因此，對(duì)養(yǎng)殖業(yè)涉及到的生物因素應(yīng)進(jìn)行全面監(jiān)控，從而保證優(yōu)良的養(yǎng)殖水質(zhì)。

水溫對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)具有重要的影響作用，在水生物的生長(zhǎng)環(huán)境中，水溫過(guò)低會(huì)影響水產(chǎn)動(dòng)物的新陳代謝，導(dǎo)致寄生蟲(chóng)類疾病多發(fā)。水溫過(guò)高則會(huì)降低水中氧含量，增加水中氨、氮等毒素的毒性。因此，必須將水溫控制在合適水產(chǎn)生物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。

溶解氧是水產(chǎn)養(yǎng)殖中的重要水質(zhì)參數(shù)之一，在水產(chǎn)生物養(yǎng)殖中應(yīng)維持適當(dāng)?shù)娜芙庋?，以有效抑制有毒物質(zhì)的產(chǎn)生。如水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)中溶解氧含量過(guò)低，則會(huì)引起水產(chǎn)動(dòng)物減產(chǎn)。養(yǎng)殖水域中溶解氧含量過(guò)高，則會(huì)引發(fā)水產(chǎn)動(dòng)物的氣泡病，魚(yú)、蝦、蟹類養(yǎng)殖水域溶解氧含量至少應(yīng)達(dá)到4mg/L。

2 水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控智能技術(shù)

養(yǎng)殖水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)集成即通過(guò)統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，對(duì)養(yǎng)殖生產(chǎn)工藝流程的各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的水質(zhì)檢測(cè)監(jiān)控的可視化運(yùn)行要求。系統(tǒng)集成系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定，性價(jià)比高等特點(diǎn)，具備系統(tǒng)的可配置性。養(yǎng)殖水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件、傳感網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)控制等部分組成。

水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水質(zhì)智能控制系統(tǒng)由感知控制，遠(yuǎn)程控制終端及本地監(jiān)控中心組成。感知控制模式通過(guò)各類傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)各項(xiàng)水產(chǎn)生物的水質(zhì)參數(shù)?？刂颇K用以接受控制指令，調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)。主要包括增氧機(jī)等設(shè)備。通信模塊通過(guò)與本地監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接受本地監(jiān)控中心各類控制信息，將感知模塊檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到本地監(jiān)控中心。

多參數(shù)水質(zhì)傳感器利用傳感器技術(shù)、控制技術(shù)及相關(guān)專用軟件組成的專門系統(tǒng)，對(duì)養(yǎng)殖水體中主要影響魚(yú)類生長(zhǎng)健康的參數(shù)進(jìn)行量化分析，確保水質(zhì)符合水生物安全生長(zhǎng)需求。多參數(shù)水質(zhì)傳感器具有自動(dòng)采集傳輸水樣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備異常自動(dòng)報(bào)警等功能。國(guó)內(nèi)一些單位在水產(chǎn)養(yǎng)殖多參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)儀器研制方面做出很多努力，但其傳感器使用限制等問(wèn)題，影響了其在水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由數(shù)據(jù)采集點(diǎn)、信息處理中心與無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)組成，ZigBee對(duì)等網(wǎng)絡(luò)允許通過(guò)多跳路由的方式在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)。適用于工業(yè)監(jiān)控與養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控，具有自動(dòng)組織修復(fù)的組網(wǎng)能力。其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、簡(jiǎn)約化功能設(shè)備等組成，PAN協(xié)調(diào)器具有網(wǎng)絡(luò)控制中心作用，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)生變化，其他FFD可發(fā)揮ZigBee協(xié)調(diào)器作用。PAN協(xié)調(diào)器可制定設(shè)備成為臨近的新簇的簇首，構(gòu)成多簇對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。養(yǎng)殖水質(zhì)檢測(cè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，多各無(wú)線節(jié)點(diǎn)與匯集點(diǎn)決定水質(zhì)檢測(cè)區(qū)域的范圍。天線的選擇設(shè)置會(huì)直接影響無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量。

3 水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)的未來(lái)發(fā)展

系統(tǒng)集成的本質(zhì)即優(yōu)化統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，為達(dá)到系統(tǒng)的低成本、高效能、可擴(kuò)充性等要求，集成系統(tǒng)需同步解決傳感器檢測(cè)、智能控制器等問(wèn)題。養(yǎng)殖水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)未來(lái)發(fā)展應(yīng)注意實(shí)用性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、共享性等原則。

實(shí)用性即系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)體現(xiàn)了堅(jiān)持為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程服務(wù)的原則，構(gòu)建可及時(shí)準(zhǔn)確連續(xù)監(jiān)測(cè)目標(biāo)水質(zhì)變化狀況的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。先進(jìn)的技術(shù)條件不斷推動(dòng)水產(chǎn)行業(yè)的技術(shù)升級(jí)，構(gòu)成了數(shù)字漁業(yè)的基本框架。應(yīng)以國(guó)家對(duì)漁業(yè)先進(jìn)的養(yǎng)殖水質(zhì)要求為出發(fā)點(diǎn)，不斷研發(fā)新的養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備要做到數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，使監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度與智能化水平不斷提升。

根據(jù)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)狀，應(yīng)加大水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控相關(guān)技術(shù)的科研力度。大力研發(fā)適用于不同層次需求的水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)，積極開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉、性能可靠的水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變。

根據(jù)我國(guó)區(qū)域分散、工況環(huán)境惡劣等池塘養(yǎng)殖區(qū)域特點(diǎn)，采用國(guó)標(biāo)器件產(chǎn)品，確保設(shè)備操作簡(jiǎn)便，利于各層次人員使用。更好的發(fā)揮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)作用，繼續(xù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)，利用信息技術(shù)進(jìn)行目標(biāo)控制數(shù)學(xué)模型仿真演算優(yōu)化控制系統(tǒng)，利用檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)水體溶解氧的控制，減少水體溶解氧的波動(dòng)幅度，為建設(shè)數(shù)字化養(yǎng)殖水環(huán)境管理提供有利條件。

4 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，水產(chǎn)養(yǎng)殖集約化模式轉(zhuǎn)型背景下，我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)不斷發(fā)展，本文針對(duì)養(yǎng)殖水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行了分析，通過(guò)傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)等進(jìn)行綜合研究，以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、安全養(yǎng)殖的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]毛力，肖煒，楊弘.用信息融合技術(shù)改進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)[J].水產(chǎn)學(xué)雜志，2015，28（02）：55-58.

作者簡(jiǎn)介：吳豪，大專學(xué)歷，助理工程師，研究方向：水產(chǎn)養(yǎng)殖。