發(fā)展水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù) 提升天津健康養(yǎng)殖水平

○天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心 陳 勇 朱祥冒 尚 力

當(dāng)前，隨著人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人民生活水平的不斷提高，水產(chǎn)品的消費(fèi)量也持續(xù)增加，水產(chǎn)品養(yǎng)殖前景良好。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖面積為62萬(wàn)畝，全年水產(chǎn)品總產(chǎn)量預(yù)計(jì)將達(dá)到37.5萬(wàn)噸。為讓市民吃上“放心魚”，相關(guān)部門正加快實(shí)施現(xiàn)代漁業(yè)提升工程。

一、天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用機(jī)械化現(xiàn)狀

隨著天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘逐步老化、病害多發(fā)、效益下降，如何提高養(yǎng)殖產(chǎn)品的品質(zhì)、增加養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)收入，實(shí)現(xiàn)高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)成為天津市亟待解決的問(wèn)題。

目前，在機(jī)械化應(yīng)用方面，天津市現(xiàn)有的設(shè)施、設(shè)備及機(jī)械化技術(shù)已不能滿足高密度養(yǎng)殖的要求，嚴(yán)重阻礙水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。以增氧機(jī)為例，天津市應(yīng)用的增氧設(shè)備普遍存在功率大、能耗高等問(wèn)題，數(shù)千瓦的功率，浪費(fèi)了大量電費(fèi)，并且增氧效果差，不能形成水體整體循環(huán)，只能在局部和表層增氧，底層缺氧無(wú)法改善，整體增氧效果不理想；噪音污染嚴(yán)重，震動(dòng)波造成對(duì)魚蝦等苗體保護(hù)膜的損傷和易造成疲憊、厭食的養(yǎng)殖弊端，使成活率較低；材質(zhì)選用差，大部分材料使用了鐵，鐵長(zhǎng)時(shí)間在水中使用會(huì)腐蝕，給水體和維修造成安全隱患。此外，水產(chǎn)品的養(yǎng)殖技術(shù)要求較高，需精細(xì)化養(yǎng)殖。要達(dá)到精細(xì)化健康養(yǎng)殖，豐產(chǎn)豐收，提高效益，要求養(yǎng)殖戶對(duì)水產(chǎn)品的生長(zhǎng)發(fā)育情況有及時(shí)的了解并及時(shí)處理，而傳統(tǒng)的方法采用養(yǎng)殖水域定點(diǎn)捕撈或潛水觀察的方式，既不安全且勞動(dòng)強(qiáng)度又大，而且很不科學(xué)，容易受各種客觀因素的限制。

針對(duì)以上問(wèn)題，天津市農(nóng)機(jī)推廣部門采取多項(xiàng)舉措，引進(jìn)了一批新型養(yǎng)殖機(jī)械化技術(shù)并開展的詳實(shí)的試驗(yàn)示范，取得了良好地應(yīng)用效果。其中，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用及游弋式水下視頻監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)水體中水產(chǎn)物種生長(zhǎng)及溶解氧等關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)高效的養(yǎng)殖模式，達(dá)到了節(jié)本增效的目的。

二、發(fā)展水產(chǎn)健康養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控技術(shù)的重要性

傳統(tǒng)的粗放養(yǎng)殖模式，采用人工觀察，單純依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖的方法，很容易在養(yǎng)殖過(guò)程中造成調(diào)控不及時(shí)，反饋較慢，出現(xiàn)“浮頭”和大面積死亡等現(xiàn)象，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖精準(zhǔn)化和智能化的發(fā)展要求?；谝陨蠁?wèn)題實(shí)施水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子立體分布規(guī)律和快速檢測(cè)技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化和可視化無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、PH值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）的實(shí)施控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)，對(duì)提高水產(chǎn)養(yǎng)殖精準(zhǔn)化生產(chǎn)和智能化監(jiān)控具有重要意義，符合天津市“生態(tài)、健康、循環(huán)、集約”水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展要求，對(duì)促進(jìn)天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)漁業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程智能化控制、科學(xué)化管理、信息化服務(wù)、全程化追溯的重要途徑，是促進(jìn)漁業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要措施。通過(guò)實(shí)施水產(chǎn)健康養(yǎng)殖水體環(huán)境智能化調(diào)控技術(shù)示范，實(shí)現(xiàn)水體水溫、PH值、鹽度值、氨氮含量等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)控制水體調(diào)控設(shè)備智能換水、智能增氧和智能投喂，提高天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖的信息化和智能化水平，提高養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖效益和水產(chǎn)品的安全性。

水產(chǎn)養(yǎng)殖水體環(huán)境綜合調(diào)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)水質(zhì)參數(shù)和養(yǎng)殖物種活動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)確檢測(cè)，數(shù)據(jù)的可靠傳輸，信息的智能處理以及控制機(jī)構(gòu)的智能控制，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學(xué)養(yǎng)殖與管理，能夠大幅度提高水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)科技含量。

水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)是面向水產(chǎn)養(yǎng)殖集約、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全的發(fā)展需求，基于智能傳感技術(shù)、智能處理技術(shù)及智能控制等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)，集數(shù)據(jù)、圖像實(shí)時(shí)采集、無(wú)線傳輸、智能處理和預(yù)測(cè)預(yù)警信息發(fā)布、輔助決策等功能于一體，通過(guò)對(duì)水質(zhì)參數(shù)的準(zhǔn)確檢測(cè)、數(shù)據(jù)的可靠傳輸、信息的智能處理以及控制機(jī)構(gòu)的智能化自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖和管理的信息化。養(yǎng)殖戶可以通過(guò)手機(jī)、PDA、計(jì)算機(jī)等信息終端，實(shí)時(shí)掌握養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境信息，及時(shí)獲取異常報(bào)警信息及水質(zhì)預(yù)警信息，并可以根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，實(shí)時(shí)自動(dòng)地調(diào)整控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學(xué)養(yǎng)殖與管理，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、綠色環(huán)保、增產(chǎn)增收的目標(biāo)。

三、水產(chǎn)健康養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控技術(shù)的模式

水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)綜合利用了物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)、智能處理與控制技術(shù)，集數(shù)據(jù)、圖像實(shí)時(shí)采集、無(wú)線傳輸、智能處理和預(yù)測(cè)預(yù)警信息發(fā)布、輔助決策等功能于一體，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)程系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取、報(bào)警控制和設(shè)備控制。養(yǎng)殖戶可以通過(guò)手機(jī)或Web頁(yè)面實(shí)時(shí)了解養(yǎng)殖塘內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)和設(shè)備啟閉狀態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的信息化、傳感化，使水產(chǎn)品在最適宜的環(huán)境下生長(zhǎng)，達(dá)到智能、節(jié)能和增產(chǎn)的目的。

1.工廠化養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式。建立工廠化養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)示范點(diǎn)一個(gè)。工廠化全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中安裝水質(zhì)在線監(jiān)控和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水溫、溶解氧、鹽度、PH值、氨氮等水質(zhì)信息，實(shí)時(shí)查看養(yǎng)殖車間內(nèi)各設(shè)備工作情況，系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)殖池分類，分別設(shè)定不同的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，在采集到的魚池參數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)可進(jìn)行報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。終端電腦上的軟件對(duì)連接的養(yǎng)殖池水質(zhì)可進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和手動(dòng)監(jiān)測(cè)。

自動(dòng)監(jiān)測(cè)是對(duì)一組傳感器（也就是多個(gè)養(yǎng)殖池）根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，按順序逐一進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)和標(biāo)準(zhǔn)值比較，進(jìn)行監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)配置有多個(gè)取樣泵，多通道取樣閥，傳感器流通池，廢樣水消毒處理系統(tǒng)，人工界面，現(xiàn)場(chǎng)PLC控制及工控機(jī)等，并附有GPRS模塊，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控及遙控遙測(cè)等功能。

2.池塘養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式。建立池塘養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)示范點(diǎn)，分別進(jìn)行池塘養(yǎng)魚及養(yǎng)蝦的試驗(yàn)示范。通過(guò)智能傳感器自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)水質(zhì)的要求，同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、溶解氧、PH值、氨氮和鹽度等參數(shù)。通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線覆蓋范圍3公里；采用智能信息采集與控制技術(shù)，具有自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)路由選擇、自診斷和智能能量管理功能。增氧控制器實(shí)現(xiàn)增氧控制的關(guān)鍵部分，它可以驅(qū)動(dòng)葉輪式、水車式或微孔曝氣空壓機(jī)等多種增氧設(shè)備。用戶通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)可以實(shí)施監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)，同時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，做出控制決策，通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)向配電箱發(fā)送控制指令。

四、水產(chǎn)健康養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控技術(shù)的主要內(nèi)容

1.水體養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)技術(shù)。根據(jù)對(duì)水體溫度、溶解氧、PH值等關(guān)鍵參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，配合漁業(yè)生產(chǎn)機(jī)械裝備實(shí)現(xiàn)智能化集中控制；可以根據(jù)所養(yǎng)殖的對(duì)象所適應(yīng)溶解氧范圍設(shè)定溶氧的控制范圍，計(jì)算機(jī)通過(guò)溶解氧傳感器采集的數(shù)據(jù)，在設(shè)定溶氧的控制范圍內(nèi)控制芯片自動(dòng)開啟關(guān)閉增氧機(jī)，合理使用配置增氧機(jī)，即節(jié)約用電，減少機(jī)械磨損，又做到以最小的投入換取最大的效率；根據(jù)光與溶氧量的變化規(guī)律采取補(bǔ)光增加光照讓水藻放氧；根據(jù)PH值的變化分析水質(zhì)的惡化和有害物質(zhì)如氨氮、硫化物、亞硝酸鹽等的產(chǎn)生以及殘留餌料等有機(jī)物腐爛氧化程度，通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)提交水質(zhì)分析報(bào)告并發(fā)送警示信息，以便及時(shí)啟動(dòng)耕水、增氧及投餌設(shè)備，進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。

2.智能化水體處理技術(shù)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體中病毒和細(xì)菌的含量，采用相關(guān)自動(dòng)化消毒設(shè)備，對(duì)水體進(jìn)行不定時(shí)處理，保持水體水質(zhì)質(zhì)量，以此起到有效加快養(yǎng)殖群體生長(zhǎng)速度的作用；紫外線消毒機(jī)幾乎對(duì)水體中所有的微生物、細(xì)菌、病毒和藻類生物都起殺滅作用，殺菌快、滅菌率高，安裝方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，無(wú)需專職人員留守勘察。

3.機(jī)械化增氧及水質(zhì)調(diào)控設(shè)備優(yōu)化配合與智能控制技術(shù)。該技術(shù)采用超低能耗耕水設(shè)備配合多種機(jī)械化增氧技術(shù)，根據(jù)水質(zhì)參數(shù)變化，適時(shí)自動(dòng)作業(yè)，在修復(fù)與維護(hù)水體，提升水質(zhì)的同時(shí)，起到增加溶氧量的目的，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)各類型機(jī)械化增氧技術(shù)與耕水技術(shù)組合及配套應(yīng)用，開展針對(duì)不同養(yǎng)殖物種的試驗(yàn)示范，考證最佳應(yīng)用模式。

（1）葉輪增氧機(jī)與耕水機(jī)組合應(yīng)用。通過(guò)兩種設(shè)備的配合使用，可減少葉輪式增氧機(jī)的工作時(shí)間20%～30%，魚苗誤傷率減少40%，增加養(yǎng)殖密度20%，除污效果明顯，無(wú)二次污染，可節(jié)省一部分進(jìn)、排水等費(fèi)用，水質(zhì)得到有效改善，使養(yǎng)殖品種的抗病能力和品質(zhì)明顯增強(qiáng)。

（2）水車式增氧機(jī)與耕水機(jī)組合應(yīng)用。通過(guò)兩種設(shè)備配合使用，池塘上下層水體都能得到充分的溶氧，且溶氧量分布更加均勻，能促進(jìn)水體中有益藻類和浮游生物的繁殖生長(zhǎng)，使天然餌料增加，節(jié)約投放餌料20%以上，同時(shí)提高水產(chǎn)品抵抗病害能力，從而提高水產(chǎn)品品質(zhì)。

（3）網(wǎng)管曝氣式增氧機(jī)與耕水機(jī)組合應(yīng)用。通過(guò)兩種設(shè)備配套使用，比葉輪式、水車式增氧機(jī)節(jié)約1/3耗電量，同時(shí)有效縮小養(yǎng)殖水體的上下水層溫差，增強(qiáng)了水體上下層交換功能，有利于整個(gè)水體縱向的能量、物質(zhì)交換。此外，由于水產(chǎn)物種的生長(zhǎng)環(huán)境得到改善，且解決了噪聲對(duì)水產(chǎn)品厭食、蛻殼等不良影響，提高了水產(chǎn)物種的進(jìn)食率，在提高水產(chǎn)生長(zhǎng)速度的同時(shí)降低了發(fā)病率，從而減少了養(yǎng)殖過(guò)程中的藥物投放量，有效提高水產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。

（4）涌浪機(jī)與耕水機(jī)組合應(yīng)用。涌浪機(jī)具有強(qiáng)大的造浪能力，呈現(xiàn)水面揚(yáng)水的使用效果，大大提高水體與空氣接觸面積，增氧速度快，溶氧高，適合高密度養(yǎng)殖。在夏季應(yīng)用時(shí)，可加速水體散熱，優(yōu)化水產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境。

經(jīng)過(guò)兩種設(shè)備的配套使用，可有效降低水體中的氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫、大腸桿菌、弧菌等有害物質(zhì)，改善池塘底質(zhì)。同時(shí)可穩(wěn)定水質(zhì)，使水體溶氧、溫度、鹽度等相對(duì)均勻，避免天氣突變引起應(yīng)激反應(yīng)，養(yǎng)殖出的產(chǎn)品品質(zhì)較高，個(gè)體碩大健壯，成色較好，無(wú)土腥味，價(jià)格更高，畝平均產(chǎn)值提高17%以上。

4.氣動(dòng)式自動(dòng)投餌技術(shù)。采用氣動(dòng)原理，通過(guò)智能化定時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)直徑達(dá)40～50米的全方位自動(dòng)拋撒作業(yè)，節(jié)省人工，提高喂食效率。由于可以定時(shí)、定范圍進(jìn)行投餌，所以投餌合理，節(jié)約餌料，降低養(yǎng)殖成本，增加效益等優(yōu)點(diǎn)。利用投餌機(jī)投餌，飼料拋撒均勻，密度合理，餌料能全部被魚吃掉，餌料的利用率可比人工投餌節(jié)約20%。

5.游弋式水下視頻監(jiān)控。該技術(shù)集高度集成化、智能化、光機(jī)電一體化，特別在渾濁養(yǎng)殖水域下，能夠獲取水下目標(biāo)生長(zhǎng)狀況的清晰視頻圖像以及水底生存環(huán)境的詳細(xì)觀察；獨(dú)創(chuàng)的游弋式結(jié)構(gòu)能輕松地游弋到養(yǎng)殖池塘中的任意位置；站在岸上可看清對(duì)蝦等養(yǎng)殖水產(chǎn)品在渾濁水域活動(dòng)情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)高附加值水產(chǎn)品的養(yǎng)殖全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，科學(xué)喂養(yǎng)。

五、對(duì)發(fā)展水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控技術(shù)的建議

1.政府部門加大技術(shù)推廣應(yīng)用力度。加大資金支持力度，使技術(shù)從引進(jìn)示范階段進(jìn)入示范推廣階段。擴(kuò)大使用面積，使更多的農(nóng)民了解這一技術(shù)，并加以應(yīng)用，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖效益，完善天津市的健康養(yǎng)殖模式。同時(shí)，制定相應(yīng)政策，進(jìn)一步提高項(xiàng)目技術(shù)設(shè)備的政府農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼資金比例或政府使用專項(xiàng)資金購(gòu)買設(shè)備，以實(shí)物補(bǔ)貼農(nóng)民，引導(dǎo)農(nóng)民應(yīng)用農(nóng)機(jī)化新技術(shù)、新設(shè)備。

2.加強(qiáng)人員隊(duì)伍建設(shè)。水產(chǎn)養(yǎng)殖戶是水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域新設(shè)備應(yīng)用的主體，要針對(duì)作業(yè)人員，培訓(xùn)操作和維修能手，不斷加強(qiáng)對(duì)設(shè)備使用及維修的培訓(xùn)力度，提高從業(yè)人員素質(zhì)，建立一支有文化、懂技術(shù)、會(huì)操作、能致富、保安全的人員隊(duì)伍。

3.不斷完善技術(shù)模式。當(dāng)前主推的技術(shù)中，雖然解決了一定的實(shí)際問(wèn)題，但仍然不夠完善。如何將現(xiàn)有技術(shù)集成為一種綜合體，在解決監(jiān)測(cè)溫度、溶氧等數(shù)據(jù)的同時(shí)，又能進(jìn)行水下視頻傳輸，是今后發(fā)展中需要考慮的重要環(huán)節(jié)。這就需要科研單位要緊密聯(lián)系實(shí)際，在與多部門緊密配合的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)與水產(chǎn)養(yǎng)殖戶的溝通，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)反映出的問(wèn)題，不斷加以完善，早日開發(fā)出實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的新技術(shù)新產(chǎn)品。