物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

劉學(xué)會 宋蓀陽

（1.唐山市曹妃甸區(qū)會達水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司，河北 唐山 063509；2.唐山市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，河北 唐山 063000）

物聯(lián)網(wǎng)是指將互聯(lián)網(wǎng)的概念擴展到物理設(shè)備和日常對象之間的連接中。這些設(shè)備嵌入了電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)連接和其他形式的硬件（如傳感器），可以通過網(wǎng)絡(luò)與其他人通信和交互，并且可以遠程監(jiān)控。

物聯(lián)網(wǎng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用越來越完善，通過遙測感知、數(shù)據(jù)無線傳輸、數(shù)據(jù)智能處理等多種功能模塊來更好地完成水產(chǎn)管理工作［1］。物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的普及更是讓水產(chǎn)養(yǎng)殖實現(xiàn)了對水環(huán)境的監(jiān)測、飼料的自動投喂，確保水生動物健康生長，大幅提高了水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化、自動化程度，提升了養(yǎng)殖效率和質(zhì)量［2］。

1 水產(chǎn)養(yǎng)殖中常用的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

1.1 傳感子系統(tǒng)

傳感器子系統(tǒng)主要由服務(wù)器、遠程數(shù)據(jù)采集器、計算機終端、傳感器和基站等組成。這些設(shè)備和部件組成一個完整的信息采集系統(tǒng)，將采集到的信息傳輸?shù)街付ǖ慕K端，讓養(yǎng)殖戶直接看到當(dāng)前養(yǎng)殖環(huán)境中的各種參數(shù)。利用傳感子系統(tǒng)可以實現(xiàn)對水質(zhì)的實時監(jiān)測，尤其是對光照、水溫、溶解氧、pH 值和氨氮等進行監(jiān)控，一旦超出合理范圍，就會向終端發(fā)送警報［3］。過去，在沒有物聯(lián)網(wǎng)支持的情況下，養(yǎng)殖戶只能依靠經(jīng)驗來完成對各種成分的把控，采用傳統(tǒng)的方法和人工經(jīng)驗來判斷各種成分的含量。基于物聯(lián)網(wǎng)支持的傳感子系統(tǒng)研制成功后，各種參數(shù)的監(jiān)測更加準(zhǔn)確，方便養(yǎng)殖戶隨時隨地了解水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的各種問題，甚至可以利用自動化控制系統(tǒng)對養(yǎng)殖環(huán)境進行調(diào)控。

1.2 遙測子系統(tǒng)

傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式只能通過人工對水環(huán)境中的某些數(shù)據(jù)進行測量，難以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。利用遙測子系統(tǒng)，能夠?qū)λh(huán)境進行自動化監(jiān)測、實時數(shù)據(jù)采集、無線傳感、智能處理及控制［4］，并將數(shù)據(jù)自動傳輸至計算機等智能終端，大大降低了人力成本的消耗?，F(xiàn)如今，水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模越來越大，遙測子系統(tǒng)的應(yīng)用能讓養(yǎng)殖戶對養(yǎng)殖區(qū)域進行更加精確的劃分，將二級分控中心和環(huán)境監(jiān)測設(shè)備進行連接，利用軟件實現(xiàn)更加高效的監(jiān)測，更加全面地對養(yǎng)殖區(qū)域進行管理。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的實際應(yīng)用

水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作流程見圖1，該系統(tǒng)主要由水質(zhì)監(jiān)測傳感器和遠程調(diào)控設(shè)備組成［5］。其中，水質(zhì)監(jiān)測傳感器包括光照傳感器、溫度傳感器、溶解氧傳感器、pH值傳感器和氨氮傳感器［6］。通過傳感器向水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出信號，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，系統(tǒng)會向用戶手機或者計算機發(fā)出警告提醒。遠程調(diào)控設(shè)備是指用戶通過手機、計算機終端設(shè)置光照、溫度、溶解氧、pH 值和氨氮控制系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，使水質(zhì)數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

圖1 水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

2.1 光照系統(tǒng)

對于魚類來說，從仔稚魚、幼魚到成魚等不同的生長發(fā)育階段均受光照影響。過強和過弱的光線均會對魚類的生長發(fā)育產(chǎn)生不良影響。方景輝等研究表明，除營養(yǎng)成分和體能值外，光照強度可顯著影響許氏平鮋幼魚的生長、攝食、消化率和餌料轉(zhuǎn)化率等［7］。

物聯(lián)網(wǎng)光照系統(tǒng)可以通過傳感器將環(huán)境信息傳遞到監(jiān)測系統(tǒng)，終端計算機會自動計算出養(yǎng)殖水體所需的光照強度，以滿足水生動物的健康生長需求。當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測器發(fā)現(xiàn)光照強度異常時，會發(fā)出警報，養(yǎng)殖戶可以控制光源系統(tǒng)的打開或關(guān)閉來調(diào)節(jié)光照強度。

2.2 溫度系統(tǒng)

溫度直接影響水產(chǎn)動物的生長、攝食和繁育等生命活動，是水產(chǎn)養(yǎng)殖中重要的養(yǎng)殖參數(shù)之一。溫度過高或過低，均會導(dǎo)致缺氧、病害、凍害等一系列問題的發(fā)生。

物聯(lián)網(wǎng)溫度控制系統(tǒng)，可以智能實時監(jiān)測養(yǎng)殖水體、池塘和養(yǎng)殖環(huán)境中的溫度。當(dāng)溫度超過設(shè)定區(qū)間時，監(jiān)測系統(tǒng)將會對發(fā)出異常信息警報。養(yǎng)殖戶接收到異常信息提示后，可以通過手機終端調(diào)整溫度設(shè)置參數(shù)，提高或降低養(yǎng)殖水體溫度。當(dāng)水溫恢復(fù)正常值時，系統(tǒng)會自動關(guān)閉。在實際生產(chǎn)中，溫度監(jiān)測系統(tǒng)往往對低溫預(yù)警發(fā)揮更為重要的作用，可以有效防止低溫凍害發(fā)生。

2.3 溶解氧系統(tǒng)

當(dāng)水中溶解氧濃度超過設(shè)定區(qū)間時，監(jiān)測系統(tǒng)將會發(fā)出異常信息警報。養(yǎng)殖戶接收到異常信息提示后，如果發(fā)現(xiàn)水中溶解氧濃度降低，可以通過手機終端打開增氧機來增加水中的溶氧量，待溶解氧恢復(fù)正常時關(guān)閉閥門，以滿足水生動物生長所需。

2.4 pH值系統(tǒng)

水產(chǎn)養(yǎng)殖要維持在適宜的pH值范圍內(nèi)，才能保證水生動物正常發(fā)生長育，pH值過高或過低均會對水生動物產(chǎn)生不良影響。

水體pH值監(jiān)測系統(tǒng)大多數(shù)采用玻璃電極傳感器，可以實現(xiàn)水體中pH 值的實時在線監(jiān)測。在這一過程中，原電池的負極是飽和甘汞電極，電路中的正極是玻璃電極，通過對兩端電勢差的測量來確定水體的水質(zhì)。當(dāng)pH 值傳感器探測到水體pH 值超過正常范圍時，通過手機終端打開進水口閥門進行換水，pH 值恢復(fù)正常時關(guān)閉進水閥門。

2.5 氨氮系統(tǒng)

水生動物的排泄物、未消耗的餌料、肥料、沉積物等均會導(dǎo)致水體中的氨氮超標(biāo)。水體中的氨氮主要以游離氨和氨離子形式存在，對水生生物危害較大的主要是非離子氨。通過物聯(lián)網(wǎng)氨氮傳感器實時監(jiān)測、采集水體的氨氮數(shù)據(jù)，發(fā)出異常預(yù)警，及時提醒養(yǎng)殖戶對養(yǎng)殖水體清潔、換水，或者采用物理、化學(xué)等方式有效避免氨氮污染水體和影響水生生物生長。

3 結(jié)語

各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生了積極的影響，讓水產(chǎn)養(yǎng)殖效率得到了大幅提升。未來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用會越來越深入，而且隨著硬件技術(shù)水平的提升，養(yǎng)殖水環(huán)境監(jiān)測、成分控制等均會變得更加精確。隨著各種新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，水產(chǎn)養(yǎng)殖會變得更加智能化。因此，應(yīng)大力推進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用，不斷提升我國水產(chǎn)養(yǎng)殖水平，降低養(yǎng)殖風(fēng)險，節(jié)約人工成本。