水产养殖自动化精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇水产养殖自动化，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：自动化；LabVIEW；水产养殖

0引言

水产养殖是中国的传统产业之一，目前我国的水产养殖业多数是以粗放型的传统养殖模式为主，其特点是自动化程度不高，主要靠人工进行水质监测及实行投料操作。在集团化养殖的过程中，传统的养殖方法给企业的管理带来了极大的困难，也对饲料的投放造成了极大的浪费。因此采用现代科学技术进行精细养殖代替传统的粗放型养殖是全球竞争的结果，必需从观念上充分的认识，从技术上不断地加强研究。影响水产养殖环境的关键参数就是水温、光照、溶氧，ph值等，水质的好坏关系到养殖效益、养殖效果、养殖风险等各方面的因素。目前国内的水产养殖对水质的监测主要是以人工取样、化学分析为主，并且需要有专业人员定时操作，并且测量的数据有滞后性。而国内的水产养殖多分布在较偏远的位置，实时的人工采样非常困难，传统的取样测量方法不能满足实时监测的需求。而对水产养殖中水质的检测是养殖业中的重要环节，如果能根据水质变化及时地采取相应措施，可以及时地减少养殖中的损失，根据水质及天气的情况采取恰当的投料措施，可以有效提高养殖利润。

1系统总体方案设计及主要技术介绍

该系统采用LABVIEW平台开发整个软件，数据库采用OFFICE软件下的ACCESS模块进行数据库开发。外部的硬件采用研华的ADAM4520，ADAM4018+，还有ADAM4050模块进行开发。整个系统主要分为三个部分，即数据检测区、远程检测区和养殖环境检测区。此系统可以实现以下功能：⑴自动监测水库水质，测量的主要参数为：PH值、溶氧值、亚硝酸盐值、水温、气温数据。⑵该系统可与市售的自动投料机配合使用，可在测控中心实现投料控制。并能通过超声波传感器测量料筒仓内的饲料余量，余量在集控中心的屏幕上。当余量低于设定的数值时在集控中心有提示功能。⑶具有自动称量的功能，电子秤的称量数据在屏幕上显示，每次称量数据记录进数据库并统计，可查询。⑷通过摄像头完成投料现场的实时监控，监控视频资料存储在硬盘录像机中。⑸以每个塘为单位，可输入每日投料量、每日用药量、总计投苗量等相关数据，可直接分析成本。

1.1水产养殖系统界面

水产养殖系统界面是最主要的人工操作窗口，主要由现场设备状态和两大选板组成：数据监测和远程控制。现场设备状态可显示正在称量、数据存储、灯光、增氧机1/2/3/4、投料显示的工作状态，数据监测和远程控制选板可同时实现养殖现场的各参数监测及系统部分硬件设备的控制。数据监测选板⑴时间显示：可显示当前日期与当前时间。⑵水质参数监测：可监测并显示PH值、溶氧值、亚硝酸盐值，水温、气温数据。⑶水质数据表：实时显示PH值、溶氧值、亚硝酸盐值，水温、气温数据并保存。⑷成本核算：以每个塘为单位，可输入每日投料量、每日用药量、总计投苗量等相关数据，可直接分析成本。

1.2远程控制选板

⑴投料控制：可与市售的自动投料机配合使用，可在测控中心实现投料控制。并能通过超声波传感器测量料筒仓内的饲料余量，余量在集控中心的屏幕上。当余量低于设定的数值时在集控中心有提示功能。⑵称量控制：总部通过视频及现场电子秤的读数监督称量时的秩序。⑶投料记录：系统记录下整个投料的时间，存储进数据库。⑷称量记录：电子秤的称量数据在屏幕上显示，每次称量数据记录进数据库并统计，可查询。⑸视频监控窗口：通过摄像头完成投料现场的实时监控，监控视频资料存储在硬盘录像机中。

2软件支撑及系统实现

系统采用LABVIEW平台开发整个软件。LabVIEW是最佳的图形化系统设计软件，提供很多外观与传统仪器（如温度计）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。工业控制领域常用的设备、数据线等通常也都带有相应的LabVIEW驱动程序。使用LabVIEW可以非常方便的编制各种控制程序，非常适用于本系统的开发及使用。

2.1485总线通信

ADAM4520模块是将计算机的串口通讯转为485总线通信，延长了通信的距离，在不采用中继模块的情况下，也可通讯1.2KM，如果采用中继模块则可以使通讯距离变得更远，满足了水库远距离通讯的需求，可将水库的中控室的控制信号控制设置在水库周围的所谓设备，实现了水库现场的自动控制。

2.2远程通信

通过LABVIEW的网页的形式将养殖现场的软件到网络上，这样即可在有因特网的任何地方访问养殖现场的PC机，远程控制中心所显示的界面跟养殖现场的界面完全一致。则在集控中心操作此系统的方法跟在养殖现场操作的方法完全一致，用简单的方法实现了远程的水产养殖测控系统，实现了水产养殖的远程控制及管理。

3系统运行效果

3.1数据监测选板模块运行效果

放置在养殖环境里的水质传感器，采集到的各种数据经计算转化后存储到ACCESS数据库的同时，在数据监测选板上通过相应的仪表直观的显示PH值、溶氧值、亚硝酸盐值，水温、气温。水产养殖中水质的检测是养殖业中的重要环节，如果能根据水质变化及时地采取相应措施，可以及时地减少养殖中的损失，根据水质及天气的情况采取恰当的投料措施，可以有效提高养殖利润。

3.2远程监控选板模块运行效果

3.2.1投料控制模板

养殖人员能够精确定量的控制喂料量，设置定时投料时间值和投料速度控制投料，抛洒范围大，极大程度的减轻劳动强度，节约人力成本。并且余量可在集控中心的屏幕上，当余量低于设定的数值时在集控中心有提示功能。同时，对整个投料装置及投料情况进行视频监控。

3.2.2设备控制模板

水产养殖过程中的人工操作环节由智能系统自动完成，并且可以实现远程控制，工作人员无需亲临养殖现场便可监控水产养殖单元的实际情况，有突发事件时系统自动报警，水产养殖单元的管理可通过监控设备进行量化的设置，使得管理更加的数字化、标准化，有利于统一管理标准。

篇2

关键词：物联网；监管系统；水产养殖

中图分类号：S951.2 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）08-0001-04

物联网是物联化、互联化、智能化的网络，能够将信息的获取延伸到池塘的每一个角落，并通过信息网络实现更广域的互联互通[1]。农业物联网是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。物联网技术正在逐步改变传统水产养殖业亲自到池塘边进行观察、采集、检测获取环境信息和现场管理的模式。传统模式不但耗时长，还会造成生产措施的延后，造成一定的经济损失。本文提出并构建了水产养殖生产过程中的4个系统：水产养殖环境监控系统、水产品健康养殖智能化管理系统、水产养殖对象个体行为视频监测系统、“气象预报式”信息服务系统。其中，水产养殖环境监控系统是对养殖环境的测控；水产品健康养殖智能化管理系统可以进行精细投喂和水产品的疾病诊断；水产养殖对象个体行为视频监测系统可以对水产品个体行为进行远程测控，进行动物行为诊断；“气象预报式”信息服务系统可以为水产养殖进行天气预报式的预测和采取防范措施。水产物联网可以有效解决传统水产养殖在养殖业中的不足，实现降低养殖风险、提高水产质量和水质的目标。

1我国水产养殖现状与对物联网技术的需求

我国是水产养殖大国，同时又是一个水产弱国。水产养殖业主要沿用消耗大量资源和粗放式经营的传统方式[2]。水产养殖产量占到了全世界的73%。养殖过程中不合理投喂和用药极大地恶化了水质环境，影响水产品质量，加剧水产病害的发生，使得水产品质量安全、水环境污染、养殖风险等问题非常严重[3]。同时，缺少水产养殖规范，虽然农业部制定了一批无公害水产养殖的规范，但是由于我国水产养殖的现状无法确切地执行，导致养殖过程中无法按照标准规程实行喂养、渔药等[4]。

当前在水产养殖过程中对物联网技术的需求突出表现在以下4个方面：①水产品养殖场缺乏有效信息监测技术和手段，水质在线监测和控制水平低，实现对水质和环境信息的实时在线监测、水质异常报警与预警等是迫切需求；②国内水产养殖相关传感器应用较多，但存在稳定性差、准确性低、维护成本较高的问题；③水产品病害发生情况严重，相关技术人员缺乏，实现水产品精细喂养与疾病预测、建设水产品健康养殖智能化管理系统将在一定程度上解决这个问题；④目前尽管有农业网站、农林电视节目等资源，但没有将信息充分整合到一起，养殖户也缺乏“天气预报式”的服务。

2水产养殖物联网系统总体架构（图1）

针对水产品养殖场缺乏有效信息监测技术和手段，水质在线监测和控制水平低等问题，采用智能水质传感器、无线传感网、3G、IPV6、智能控制等技术，建设水产养殖环境监控系统，实现对水质和环境信息的实时在线监测、水质异常报警与预警，通过无线传感网、互联网、通信网等信息传输通道，以计算机、手机等不同的终端设备，将水质异常报警信息及水质预警信息及时通知养殖管理人员和专业技术人员。同时根据水质监测结果，实时调整控制措施，自动启动增氧机等控制设备，保持水质稳定，为水产品创造健康的水质环境，确保水产品养殖的环境安全。

2.1水产养殖环境监控系统

主要包括以下几个方面的建设内容：

2.1.1基于智能感知技术的水质及环境信息智能感知技术采用具有自识别、自标定、自校正、自动补偿功能的智能传感器，对水质和环境信息进行实时采集，全面感知养殖环境的实际情况。

2.1.2基于无线传感器网络的水质及环境信息无线传输技术当前无线传感网络对环境的监控基本处于成熟阶段[5，6]，可运用无线通信技术、嵌入式测控技术和计算机技术，实现短距离通讯和无线通信；研制系列无线采集节点、无线控制节点和无线监控中心，开发无线网络管理软件，构建适合集约化水产养殖应用的水质及环境信息无线传输系统，将有效解决水产养殖领域应用覆盖范围大、能耗约束强、环境恶劣和维护能力差等条件下信息的可靠传输难题。

2.1.3水质管理决策模型建设水质好坏影响水产品的生长速度和健康水平，最终影响水产品的质量，严重的会导致水产养殖的重大损失。养殖环境信息、水质信息、养殖措施和养殖生物量间的定量关系描述是水产养殖数字化、精细化管理的前提和难题。本系统将根据气温对水温的影响，饵料及水产品的代谢物对养殖水体pH值的影响，养殖密度对日增重量、日生长量和成活率的影响，水体增氧对养殖水体中溶氧量和氨氮的影响，氨氮、亚硝态氮对化学需氧量（COD）的影响，氨氮、亚硝态氮对葡萄糖吸收能力的影响，残饵、粪便对水质的影响等，建立水质参数预测、生物增长等系列定量关系动力学模型，解决水质动态预测问题，为水质预警控制、饲料投喂和疾病预防预警提供数据支持。

2.1.4基于智能控制技术的环境设备控制技术针对现有养殖设备（如增氧机）工作效率低、能耗高、难以用精确数学模型描述等问题，通过分析研究控制措施与参数动态变化规律，动态调整环境控制措施，实现养殖设备的智能控制，以降低能量消耗，节约成本。

2.2水产品健康养殖智能化管理系统

整合水产品精细喂养与疾病预测、诊断决策等子系统，建设水产品健康养殖智能化管理系统，形成一套包括硬件装置和软件系统的集约化水产养殖场健康养殖数字化平台，实现水产养殖全过程可视化、自动化、科学化管理。主要建设内容包括：

2.2.1水产品精细投喂智能决策系统依水产品在各养殖阶段营养成分需求，根据各养殖品种长度与重量的关系，光照度、水温、溶氧量、养殖密度等因素与鱼饵料营养成分的吸收能力、饵料摄取量的关系，借助养殖专家经验建立不同养殖品种的生长阶段与投喂率、投喂量间定量关系模型。利用数据库建库技术，对水产品精细饲养相关的环境、群体信息进行管理，建立适合不同水产品的精细投喂决策系统，解决喂什么、喂多少、喂几次等精细喂养问题，精细投喂系统也可以为水产品质量追溯提供基础数据。

2.2.2自动化投饲系统利用监控软件和网络技术，通过局域网、手机等工具，实现远程异地监控。在人员不在养殖现场的情况下，能实时掌握投料情况、养殖产品的进食情况。利用远程控制系统，进行定时定量精准投喂控制，实现自动化定时精准投料养殖，减少饲料损耗。在相对集中的养殖场所建立监控平台，在零星养殖场所可通过手机进行监控。

2.2.3水产品疾病诊治系统水产品用药很多，要对症下药才可以[7]。从水产品疾病早预防、早诊治的角度出发，在对气候环境、水环境和病源与水产品疾病发生关系研究的基础上，确定各类病因预警指标及其对疾病发生影响的可能程度，建立水产品预警指标体系，根据预警指标的等级和疾病的危害程度，建立水产品疾病预警模型；建立疾病诊断推理网络关系模型，建立水产品典型病虫害图像特征数据库，实现水产品疾病的早预防、及时预警和精确诊治。

2.3水产养殖对象个体行为视频监测系统

养殖场视频监控系统主要实现对水产品养殖环境的远程监测管理。现代水产养殖场采用全封闭管理方式，有利于水产品的安全生产，可有效杜绝外界环境对水产品的不利影响，为了方便外界人员观看水产品养殖加工的实时情况，在水产养殖及加工场地内设置可移动的监控设备，利用视频摄像头的动态可视化特点，将水产养殖及生产加工环节予以实时监控。主要建设内容包括：

①水产环境视频采集系统，实现现场环境的采集功能；②传输系统；③远程监测系统；④移动终端，通过手机等移动终端可以异地监测水产养殖场的情况。

2.4“气象预报式”信息服务系统

整合当地热线、农业信息网站资源等的水产养殖技术、水产养殖行业新闻及市场动态信息，利用网格技术、数据库异构分布技术、中间件技术、云计算技术、人工智能等技术充分融合现有的水产信息资源，采用三网融合技术，为养殖企业和养殖户提供水产养殖信息服务，解决生产管理、养殖技术推广、市场信息服务等问题。采用手机报、惠农短信、农林电视节目等信息技术手段，为养殖户提供适时的水质环境预测预报、应急防范、技术咨询服务。

3物联网技术在水产养殖方面的应用前景

虽然当前物联网在水产养殖中还未广泛应用，仅处于试验阶段，但江苏无锡市山区鹅湖镇物联网智能养鱼、苏州昆山阳澄湖渔业产业园、金坛长荡湖渔业科技示范园[8]、无锡宜兴物联网养螃蟹[9]等实验区均取得了可喜的成果，说明物联网在水产养殖方面发展潜力巨大，通过物联网技术支持，水产养殖会发展得更快。物联网是我国未来几年的重点发展产业，得到了政府的大力支持[10]，物联网技术也将在“十二五”期间快速发展，技术体系会更加完善，相关的政策会更加健全。

“十二五”规划中对水产养殖业、增殖渔业、捕捞业、加工业和休闲渔业五大产业体系做出了详细规定。其中，水产养殖在产业中所占比重被再度要求加重[11]。这就要求水产养殖向高密度、集约化发展，这就需要水产物联网技术的支持，在保持水环境质量的基础上，实行标准化养殖，对水产养殖的过程进行全程监控，保证水产养殖的规范化、标准化。水产养殖在物联网技术的支持下将会得到更快的发展。

4结语

建立水产养殖物联网系统是现代水产养殖的必然趋势。该系统可以对水产养殖过程进行测控，成为水产养殖的“管家”[12]；还可以对水产环境变化、水质状况进行监测，并准确投喂，及时增氧，对可能出现的水产疾病进行预报，及时采取措施；还可完善水产养殖生产技术，保证养殖生态系统的良性循环，进一步提高水产品质量，应对劳动力成本上升，最终可获得更好的社会效益、经济效益和生态效益。

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[5]张宇斯，何道婷.基于物联网技术的大东湖生态水网水质环境监测系统的研究[J].社科论坛，2012，7：312-316.

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[9]孙小和，程启婕，赵伟.“开心池塘”养螃蟹物联网里话丰年江苏宜兴高塍物联网水产养殖基地探秘[J].通信企业管理，2011，12：52-53.

[10]叶美兰，朱卫未.新时代下物联网产业的发展困境与推进原则——工信部《物联网“十二五”发展规划》解读[J].南京邮电大学学报（社会科学版），2012，14（1）：44-48.

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关键词：水产养殖；物联网；Android；传感器；智能监控

中图分类号：TN925；S951 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）13-2528-04

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.13.033

Design and Application of Aquatic Product Service System Based on Smart Phone

SHI Pei， YUAN Yong-ming， ZHANG Hong-yan， MA Xiao-fei

（Freshwater Fisheries Research Center of Chinese Academy of Fishery Sciences/The National Tilapia Industry Technology Development Center/Key Laboratory of Freshwater Fisheries and Germplasm Resources Utilization， Ministry of Agriculture，Wuxi 214081，Jiangsu，China）

Abstract：Aquaculture has developed rapidly in Jiangsu， and precision aquaculture has become more and more widespread. A kind of aquaculture internet things service system based on smart phone is developed. The aquaculture environment monitoring on the palm is realized by sensor and ZigBee technology. Aquaculture environment and meteorological environment data arecomposed of sensorsand passed by the ZigBee network. The system determines the Android operating system asthe platform， the Highchartsas graphical tools to develop the handheld applications. The intelligent predictive guidance can guide fishermen to realize intelligent remote farming. The system testing results indicate that the system works well. System can be successfully used to move the aquaculture monitoring center to smart phone.

Key words：aquaculture；internet of things；Android；sensor；intelligent monitoring

S着物质生活水平的提高，人们对水产品的需求也改变着水产品的养殖供应方式，传统低效率的养殖方式已经不能满足人们对水产品的需求，高密度、精准化养殖将成为今后水产养殖的发展方向[1，2]。

溶解氧、pH、水温等都是制约水产养殖发展的重要环境因子，气压、气温、光照、雨量等是影响水产养殖的重要气象因子[3，4]，目前的水产养殖中人工控制的数据采集装置使用较为普遍，这种工作方式会降低工作效率，浪费人力、物力的同时，养殖的精准度亦得不到有效地保证。建立精准化的高效水产养殖相关的环境因子研究体系，并实现其自动化控制就尤为重要。目前，国内学者对此提出多种智能控制系统，彭芳等[5]提出基于Profibus现场总线网络智能监控系统，开发基于溶解氧、pH、温度等环境参数的监控PC系统；杜炎城等[6]设计了基于ZigBee无线传感器和PIC单片机的水产养殖物联网监控系统，系统以C++Builder为开发工具完成监测软件的开发；崇庆峰等[7]开发设计了一种基于Android和GPRS通信技术的水质参数无线远程监控，实现对水位、温度、pH和溶解氧等水质参数的远程采集、管理和控制；颜波等[8]提出基于RFID与无线传感网络的水产品智能化养殖监控系统，实现水产养殖环境资源的充分利用。本研究利用无线传感技术和无线通信技术，以江苏省无锡市南泉罗非鱼养殖基地为试验对象，完成对水产养殖环境因子和气象因子的监测，同时结合智能预测指导渔民进行智能控制，实现智能水产养殖。

1 智能手机水产物联服务系统的结构

1.1 系统监控模式

C/S模式是目前广为使用的一种结构，它能够快速响应客户端程序的请求，并且拥有更安全的存取模式[9]。基于智能手机的水产养殖物联网监控系统，选择C/S模式作为开发模式，开发的手机客户端软件通过GPRS技术等远程访问服务器，实现远程通信。为了解决实际水产养殖生产中的问题，保障数据信息的实时性，本系统中手机客户端安装应用程序后即可读取水产养殖现场的环境数据和气象数据并控制设备，除非用户退出应用程序，否则可以一直查看实时数据。

1.2 系统结构

基于Android操作系统在目前智能手机市场中的占有率，本系统选择基于Android平台的智能手机上完成设计和开发。水产养殖物联服务监控系统包括传感器控制、数据传输和客户端监控三部分，其系统结构见图1。

2 系统的设计

2.1 系统硬件设计

ZigBee是一种可靠性强、成本较低的双向无线通信技术[10]，可以通过若干个连接的方式部署在养殖监测区域，它的灵活、省电、传输快的优点能够满足水产养殖对养殖环境和气象环境远程监控的要求。本系统建立的水质参数和自动气象站参数监控无线传感器网络采用CC2530芯片[11]完成ZigBee传输。CC2530芯片拥有一个增强型的8051CPU和可用于2.4 GHz IEEE 802.15.4标准的无线收发器，拥有多种运行模式，其超低功耗的特点为硬件的运行降低了能源消耗。系统工作原理：由CC2530完成对传感信号的AD转换、滤波、计算等，再将这些环境数据、气象数据及控制节点数据经ZigBee无线传感自组网通过RS485串口传输到服务器监控中心，并进行数据处理和存储等。PC机与手机客户端进行数据交互，完成终端控制命令的转换和传递。

系统的终端监控装置包括采集节点和控制节点，分别为养殖环境监测装置、自动气象站监测装置和继电控制装置，系统使用太阳能板充电的方式对锂电池进行供电，提供野外环境底层检测模块工作需要的电能。养殖环境参数监测装置通过不同的传感器获得数据，数据包括pH、温度和溶解氧；自动气象站监测装置也通过不同的传感器获得数据，包括气温、气压、湿度、雨量、风速、风向；继电控制装置可控制连接增氧机、进水泵、排水泵、投饵机。

2.2 无线网络构建

水产物联服务系统的监测区域较少，区域面积相对集中，部分区域分散在其他地方，因此利用ZigBee组件星型无线传感网络是具有可行性的。本系统中的ZigBee无线网络节点包括终端检测节点、协调器。本系统中终点检测节点承担采集监测指标和发送监测信息的任务；协调器承担控制整个无线传感网络和接收、发送传递的监测数据的任务，它在无线传感网络的构建和运行过程中起着至关重要的作用。

2.3 系统软件设计

2.3.1 客户端架构 水产物联服务系统使用Android平台作为开发的操作系统，基于客户机/服务器模式，采用VC完成服务器程序编写，与MySQL一起实现Socket通信，而手机客户端程序则使用Android Java开发，并存储在MySQL数据库中。系统开发以完成的Apk文件的安装和使用为成果监测对象。Apk文件可直接在智能手机上安装和卸载，用户可以自由地在手机应用程序上进行操作，整个操作过程简单、方便，程序运行不受时间和距离的影响，软件系统的基本架构见图2。

2.3.2 系统软件程序设计 基于Android的水产物联服务系统以三星Galax grand2 G7108V智能手机为例，使用Android 4.0版本，手机内核版本是3.4.0。本系统以Eclipse 4.2为开发软件，建立Android SDK和JDK7的开发环境，使用Highcharts图形开发工具[12]，完成软件图形界面的开发。系统目前可以控制3个鱼塘和一个自动气象站，采用MVC模块化设计方法，使用了7个Activity和1个SocketHelper完成通信，连接MySQL数据库，由AndroidManifest.xml存储全局的配置文件，最终完成系统的设计和开发。

3 系统的实现与应用

3.1 系统实现

网络连接：本系统中服务器可以与多个手机进行通信，根据用户的输入信息，从服务器获取IP和端口号，然后符合服务器中数据库存储信息的用户在系统验证之后可以自动进入系统主界面，访问系统，操作系统的各项功能。

在线监测：基于Android的水产物联服务系统的自动监测模块包括对南泉自动气象站和31、32、33号鱼塘的各项指标参数的监测，用户可以实时查看各项监控指标的当前信息，通过对当前实时信息波动情况的分析和观察，判断鱼塘目前的养殖环境是否需要采取应对措施，解决养殖过程中的各种问题。系统可自行设定采样周期，目前本系统中指标的采样周期为默认时间60 s。图3为南泉31号鱼塘养殖环境指标显示界面，图4为南泉31号鱼塘溶解氧信息显示界面。

远程控制：基于Android的水产物联服务系统的远程控制模块用于对增氧机、投饵机、进水泵和排水泵等设备的远程控制，并实时显示这些设备的工作状态。用户根据各项养殖参数的实时情况，自行选择开启或者关闭某些设备，避免鱼塘中不利环境状况的发生或及时改善已发生的养殖不良环境，如溶解氧的降低或pH的变化等。本操作的使用需要一定的权限，目前该权限仅提供给鱼塘的相关管理人员，以避免随意开启或关闭设备影响鱼塘的养殖环境和增加不必要的O备维护成本，保障系统对设备控制的安全性和可靠性。图5为南泉31号鱼塘远程控制模块界面。

3.2 智能预测

为了真正实现精准化水产养殖，系统在手机客户端设计了针对溶解氧的智能预测模块。该模块对采集的环境因子和气象因子数据进行存储和处理，将GRNN神经网络算法、Elman神经网络算法和BP神经网络算法集合在一起，利用MATLAB软件实现算法，利用Eclipse调用MATLAB接口，完成对溶解氧的智能预测。用户可以通过手机客户端访问服务器，选择7 d的数据为训练样本，实时预测当日不同时间溶解氧浓度变化情况，给出当日何时开启或关闭增氧机及其他应对措施的指导意见，实现智能化、精准化的水产养殖。本系统中，选择无锡市南泉试验地2015年11月4日溶解氧浓度进行预测，现列出部分预测结果，见表1。

4 小结

本研究中开发的基于Android的水产物联服务系统将监控系统与智能手机融合在一起，实现了在Android平台上的智能远程无线监测。在合理规划设计终端检测节点、继电器控制节点、协调器和手机客户端的基础上，利用ZigBee技术的野外使用优势传递养殖现场采集参数，控制整个传感网络，从而开发Android客户端应用程序，使得用户可以通过个人智能手机完成对多个养殖鱼塘的远程监管和控制。本系统在无锡市南泉试验基地3个鱼塘和一个自动气象站的24 h监控结果表明，系统的运行状态正常，终端节点检测数据精度较高，手机客户端操作简单灵活，系统稳定性高，整个系统的硬件投入成本较低。智能预测可以为精准化养殖提供一定参考价值，帮助渔民在不确定的环境条件下预知可能发生的事情，算法预测效果较好，精度较高。目前已逐步应用到南泉罗非鱼养殖池塘，系统具有继续完善的空间和一定的实用意义。

参考文献：

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【关键词】 物联网 Zigbee RFID 追溯

物联网是继计算机、互联网和移动通信网之后，世界信息技术革命的第三次浪潮。物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，已经列为国家战略性新兴产业。

现阶段我国水产养殖业的集约化、设施化、信息化水平很低，主要沿用大量消耗资源和粗放式经营的传统养殖模式。这一模式导致生态失衡、资源枯竭、环境恶化的问题日益显现；不合理的投饵、施药、施肥等恶化了水产品的生长环境，导致食品安全问题严重。

一、系统模型总体设计

基于物联网的智能海洋水产养殖系统是专门为人工水产品养殖到销售环节设计的，采用无线传感技术、网络化管理等先进管理方法对养殖环境、水质、鱼类生长状况、药物使用、废水处理、运输环节等进行全方位管理、监测，具有数据实时采集及分析、食品溯源、生产基地远程监控等功能。

海洋水产养殖物联网系统包含6个子系统及1个数据库，涵盖了渔业水产养殖、加工、运输及销售环节的物联网技术运用（图1）。

二、系统的组成

2.1 水产品智能环境监测控制系统

水产品智能环境监测控制系统集成水质传感器、无线传感网、无线通信、嵌入式系统、自动控制等技术，可自动采集养殖水质参数，上报到智能平板终端及物联网云中心。并通过无线传输方式自动控制各继电器给给排水设备、增压泵、水温控制设备工作。

2.2 水产品智能养殖管理系统

水产品智能养殖管理系统包含水产品养殖辅料管理、水产品管理及水产品出库管理。

水产品养殖辅料管理主要针对饲料、药物的出入库、投饲进行登记。水产品管理主要通过在养殖池上放置RFID设备对鱼苗种类、数量、出入库等进行登记。水产品出库管理主要通过在水产品打捞网箱上放置RFID设备，读取并存储水产品出库时二维码条码信息。

2.3 水产品加工管理系统

水产品加工管理系统主要分为入厂登记环节和出厂登记环节。

对从养殖池运输来的水产品进行相关检疫并在电脑客户端软件上登记水产品来源信息，把信息通过RFID写入到挂钩上的RFID条形卡上，同时上传到云中心进行储存。

待加工好后的水产品出厂时，对包装好后的成品进行称重，读取批发商的IC卡信息生成水产品质量安全信息追溯码并打印，在水产品包装上赋码，并上传到云中心进行储存。

2.4 水产品冷链物流管理系统

水产品冷链物流管理系统主要通过在车辆运输中使用的水产品包装箱上放置RFID温度采集标签，通过无线网络手持式交易监管终端读取数据传输至物联网云中心。

2.5 水产品交易零售系统

批发商对所批发的水产品进行零售时，利用智能溯源电子台秤上配置的手持式条码扫描枪扫描条码，打印出小票。

2.6 水产品溯源查询系统

客户通过在销售商处购买水产品时拿到销售票据，登录查询追溯网站输入相应的追溯码可以查询到从水产品养殖生产到消费者购买为止的过程中的相关信息。

三、结语

全面感知、可靠传输和智能反应的各种物联网技术在海洋中的典型应用有：水上物联网、海洋生态环境监测、智能集约化水产养殖、精量饲喂系统、智能冷链、水产品追溯等。物联网、3S技术等信息技术不断创新发展，是海洋与渔业信息化发展的重要战略机遇期。海洋资源开发和物联网技术的结合对国家战略非常重要。

参考文献

[1]马建.物联网技术概述[M].机械工业出版社.2011年3月.8-12

[2]邹振涛，杨宏，李宏.水产养殖实时监控系统设计[J].农机化研究，2011（9）：124-127

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近年来，很多传统行业搭上了互联网的顺风车，在这之前我们很难想象一个年产2000吨鱼的大型鱼场只需要两个人管理，而且就通过一个小小的手机。这就是智能化养殖。

互联网促进水产养殖升级

有国外的学者认为，传统养鱼大多依赖于人工与外部环境条件，而利用大数据、云平台等互联网技术，不仅可以实现集约化养鱼，更可实现智能喂养。在“互联网+”时代，可以实现用技术替代经营，可以精确根据水温、氧饱和度等参数，进行科学、精准的投料，使喂养时间能够与氧气含量协调，减少喂食期间耗氧量的增加。

中国农业大学教授李道亮认为，当前我国水产养殖业正处于传统渔业向现代渔业转型升级的关键时期，采用物联网技术实行标准化、信息化、自动化养殖是解决水产养殖业效率低下、环境恶化、病害频发等难题的根本途径。但他同时提出，“水产养殖的物联网产业化，依然面临产业化程度低、大型企业介入少等问题。”

在四川双流县金桥镇临江村的红石渔业养殖专业合作社的“通威365”健康养殖示范场，一个鱼池接着一个鱼池，但养殖人员看上去却很悠闲。“现在养鱼，靠一部手机就搞定了”。该社理事长张其年表示，由于整个鱼塘都通过互联网与服务器连接在一起，从水质到水温、从天气到监控，都可以通过手机来完成。

“增氧设备可以通过手机按键来控制，鱼塘号码很明确，需要哪个开启，直接通过短信的形式来控制就好。”张其年告诉记者：“而且只要打开视频软件，渔场基地的每一个角落都看得清清楚楚。由于我要经常在县内外各地奔波，没有时间管理鱼塘，县水产渔政管理站推荐了一个手机养鱼模式。有了手机养鱼‘神器’，不仅方便，而且效益大大提高。”

据了解，张其年使用手机养鱼，由于节约管理成本，管理及时，其鱼塘每亩利润增加了1000多元，增幅约50%。

而这就是“互联网+”与渔业的完美结合。据通威股份信息部部长饶勇介绍，通威目前已经初步实现了3G、4G监控解决人工巡塘的问题，同时也利用在线物联网等技术，进行鱼塘溶氧和水质监测和自动投喂控制。除了在水产养殖阶段的“互联网+”，营销阶段的“互联网+”更明显。记者了解到，近期通威推出了“通威鱼认养”模式，通过移动互联网拉近用户与养殖的关系。用户认养之后，即可手机实时查询鱼的生长动态、水质的实时数据、鱼的饲喂情况等，以实现养殖过程的全程透明、可追溯，真正实现健康、安全、放心的消费。

“互联网+渔业” 思维很重要

近年来，在有关科研单位和渔业企业的努力下，智能化技术已应用于生产过程，大大提高了养殖效益和管理水平，并在全国掀起了智能化养殖热。许多地区建立了智能化养殖管理平台，一些养殖企业实现了智能化养殖。如天津在全市主要水产养殖企业建立了智能化养殖管理系统，并建立了覆盖全市主要养殖企业的管理网络。另外，在北京、广东、上海、浙江、江苏、内蒙、河南、宁夏等地区也有大批企业开展了智能化养殖系统建设，发挥出明显的增产增效作用。随着智能化养殖的广泛推广，可以全面提升我国的水产养殖水平，促进渔业转型升级和生产方式转变，实现渔业现代化。

作为传统产业，中国渔业面对的转型升级，不单是抓住电商这根救命稻草。渔业作为大农业中的分支产业，无论是顶层设计、发展模式、成长质量，从宏观到中观到微观，都存在着严重的结构性缺陷。

野蛮、粗放的制造到价值产品、价值品类、价值品牌、价值产业的智造与锻造，依靠消费互联网的上线售卖或者推广传播，解决不了渔业转型升级的根本问题，解决不了水产企业产品体系更新、渠道终端重构、推广策略精准等根本问题。

水产养殖业是我国的一个典型传统行业，同时它又与老百姓的生活息息相关。从一些统计数据可以看出，目前我国的淡水养殖产品产量已经位居世界第一，水产养殖面积达到近六百万公顷。2012年我国水产品总量达5908万吨，其中养殖量4288万吨，占总量的72.6%，全社会渔业经济总产值17322亿元。尤其在南方城市，淡水养殖更是相当发达。产业的发展壮大也需要先进的营销方式来辅助，移动互联网带来的就是新的营销模式。水产养殖行业的业内人士认为，水产品营养价值丰富，随着人们消费水平的提升，对于水产品的消费需求也随之不断增加，这无疑就给水产养殖行业带来了新的发展机遇。

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美国水产养殖业起步较晚，到了二十世纪六十年代才开始，在此之前，如果谁搞水产养殖，他将会被人们称之为“疯子，’!因为美国人口稀少，国土辽阔，水产资源与其他自然资源一样非常丰富，而且易于开发利用。水产品作为食品索取，在六十年代以前，无需专业养殖，单靠采集、捕猎和正常贸易就可以满足社会生活的需要。六十年代后，随着外国移民不断涌人，人口的城市化生活比例不断加大，社会生活对水产品的总量需求不断增加，加上科技、经济、文化的飞速发展，生活节奏加快，人们对水产品的需求与其他生活必须品一样需要有稳定、充足的货源，优良的品质和周到、快捷的社会化服务。这样，为水产业的兴起创造了条件。

美国水产养殖业的发展，首先是从斑点叉尾甸叮干始，到了八十年代后才逐步增加了蹲、缝、妒、罗非鱼等少数几个品种，但斑点叉尾鲍的绝对主导地位一直没有改变。

1999年，美国水产养殖总产量约50万t，排世界第6位(前5位均为亚洲的国家，其中中国养殖总产量1以X)万t，占全世界养殖总产量的60%)。在美国水产品总产量中，叉尾蛔占83%、缚鱼占9%、畦鱼占5%、罗非鱼占3%，其他品种总和不到1%。美国的斑点叉尾蛔养殖业最近几年发展很快，1997年总产量23.8万，，1999年达到41.5万t。在区域分布上，美国南部是水产养殖的主产区，按养殖总量排列:密西西比>阿拉巴马>阿肯色>路易斯安纳>佐治亚>田纳西>佛罗里达。在养殖方式上，主要是池塘养殖。在水产品的供求上，美国的人工养殖水产品占总消费量的巧%，其它是捕猎的金枪鱼、北冰洋雪鱼、太平洋雪鱼、三文鱼和贸易补充。近一两年开始从东南亚国家和我国的台湾省进口鳃科鱼类和罗非鱼的加工产品。在销售渠道上，主要是通过派送和超市。

美国政府对水产养殖业的管理格守宏观调控的原则，联邦政府管理渔业的职能部门是农业部，州政府管理渔业的职能部门有所不同，有的州是环境管理局，有的州是自然资源保护局。如阿拉巴马州就是自然资源保护局管理。该局内设淡水渔业与野生动物管理处和海洋鱼类管理处。县一级政府只设办公室或办事处，主要工作是与当地渔业协会保持联系。政府与养殖业主之间的联系主要以养殖协会为扭带，政府对行业的影响一是宏观政策的调控，二是隶属政府机构的水产技术推广机构提供咨询、示范引导等微观服务，三是资助研究机构研究解决产业发展中遇到的疑难问题。水产养殖业业主主要以家族式为主，股份制联合体为数极少。水产养殖业业主的规模一般都在50英亩以上(1英亩、o.41in产)，全美最大的家族业主是密西西比州的POLEHSIMESE公司，该公司养殖水面达8《X幻多英亩，同时还有种植的土地】3(X刃英亩。养殖业主之间通过协会的形式相互联系，协调行动，在政府的法律、法规、规范下自发发展生产。

美国水产养殖业基本实现了产业化、机械化、自动化生产，规范化管理和社会化服务，劳动生产率很高，人均管理池塘养殖30一50英亩。

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一、水产养殖档案管理工作的重要意义

信息文明是以现代信息技术为手段，以信息经济为基础，以信息资源的有效开发和在此基础上对物质资源的充分利用为核心，以实现人类社会各领域、各方面的协调发展和人类社会的整体进步为目的，以实现人类社会可持续发展和人类最高社会理想为终极目标的新时代。水产养殖档案是一定时期水产养殖情况的真实反映和记录，记录着水产养殖的过去和现在,承载着未来的发展方向。完善水产档案管理工作,对于推进水产养殖规范化管理，全面提升水产养殖水平，为保障水产品质量安全打下坚实的基础。

二、传统水产养殖档案管理方式的缺点

档案管理系统是一个水产养殖单位不可缺少的部分,它的内容对于单位来说至关重要,所以档案管理应该提供充足的信息和及时的查询手段。传统的人工管理档案方式存在着一些缺点：

（一）效率低下

传统人工的方式管理文件档案，使档案的检索极为烦琐，严重影响着档案管理的工作效率。而且在大数据时代，信息呈爆炸式涌来，过往的人工管理方式往往会让档案工作者应接不暇。

（二）保密性差

传统人工的方式管理文件档案，档案所接触的主体较多，给档案的保密工作带来了很大的威胁。没有良好的分级保密制度，只会让档案的保密性一降再降。

（三）档案查找、更新和维护困难

在传统档案管理模式下，若档案积累的时间一长，大量的文件和数据将几乎呈指数倍增长，这对于档案的查找、更新和维护都带来了不少的困难。

三、水产养殖档案管理信息化的优点

（一）档案管理不再费时费力

1.数据一次性录入即可多次利用。数据无论从文书管理录入还是从档案管理录入只需录入一次，即可在档案管理内部进行数据共享，提高了工作效率。

2.各种报表可以自动打印。数据录入后不论是文书管理还是档案管理，可以方便打印出相关的收发文单据、汇总表，可以方便打印出档案的背脊、封面、案卷目录、文件目录等。

3.自动统计档案信息。档案库中的信息需要统计，并形成报表,此工作由计算机处理，可以极大地提高管理人员的效率。

（二）档案查询更为方便

1.提供多种查询手段。档案管理人员可以从模糊查询、组合查询、分类查询中选取最佳的查询方式，在档案库中检索出需要的档案信息。

2.提供网上查询手段。单位内部员工可以根据档案管理权限从网上自行查询档案信息,极大地减轻了员工的负担。

（三）可以解决档案损坏丢失的问题

依靠手工方式来收集档案,随着时间的久远，有时候会造成个别档案的丢失和损失，档案管理实行信息化后可以避免档案的损坏及丢失。

四、实现水产养殖档案管理信息化的路径

为适应当前社会经济发展的需要，水产养殖应建立起现代化的档案管理系统，走档案管理信息化之路。档案管理工作从实体管理上升到知识管理等方面都需要引进大数据技术。作者认为实现水产养殖档案管理信息化应从通过途径实行：

（一）提高档案标准化、规范化水平

档案管理实现信息化，首要的是档案业务要规范，档案标准要建立健全和真正实施。档案标准和规范本身也是一个系统工程，要推进档案管理信息化建设，就必须把握好两者相辅相成、互相促进的辩证关系。

（二）抓好水产养殖档案数据库的建设

目前，档案信息自动化系统从总体上看仍处于由文件处理向信息管理系统的过渡阶段，完成这一步的关键在于数据库建设。数据库的含义是依托先进的信息技术对资料进行科学的管理和方便的使用。目前，档案馆知识服务的技术核心为技术引擎。新型知识服务引擎包括资源及学术搜索引擎、资源及服务推荐引擎、知识服务社区实体（包括用户及资源）行为智能分析引擎、用户知识需求预测引擎和多维度信息资源获取、组织、分析及决策引擎等，利用大数据技术可以构建档案馆的新型知识服务引擎。

（三）档案工作者必备良好的素质

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一、我国陆上水产养殖工程设备的发展近况

（一）池塘养殖及工程设备发展状况

我国渔业发展中历史最长久、规模最大的生产结构方式就是池塘式养殖结构。据统计，2016年左右，我国共有水产养殖池塘310万公顷，养殖总产量为2320万吨，占水产养殖总量的49%，占水产品总产量的36%。上世纪80年代以来，全国各水产区根据自身的特点和发展能力，开展了池塘养殖生态环境改造工程，着力推广新型增氧设备，初步建立了立体的水产养殖体系。此项工程显著改善了养殖环境，提高了池塘养殖体系的生产水平，降低了生产后可能导致的污染以及生产过程中的各项成本，建立了一批设施齐全的立体式生态养殖体系。但是，这其中大部分为个体渔民和集体企业，其生产规模大多很小。由于缺少大型的养殖场和综合性的水产品养殖公司，致使我国在水产品的品牌创立等工作上进展缓慢。为促进我国渔业的发展，根据我国资源状况，国家确定了“合理利用资源，大力发展养殖业”的渔业方针，将发展养殖业作为我国渔业发展的重心。池塘养殖由于其自身的特性，因此很早之前就向着立体式养殖结构发展。通过研究改造池塘塘埂、进排水系统、护坡等相关设施，建立了细致的工程参数，开展养殖场改造工程土方计算与平衡技术研究，提出工程概算编制方法，通过构建以人工湿地、生态沟渠、生态养殖塘等多种生态结构嵌套结合的立体养殖体系，提高了养殖水体自主净化循环使用的效率。

（二）工厂化养殖及工程设备发展状况

工厂化养殖是目前对陆上水产设备应用得最多的养殖技术，也是引领未来的先进水产养殖发展的生产方式。工厂化养殖具有占地少，养殖周期短、产量高、易于管理、不受季节变化的限制、管理机械化和操作自动化、无污染、效益好等特点。和国外相比，我国的工厂化养殖起步较晚，上个世纪七十年代才通过从国外引进的方式开始进行对此项技术的研究运用。经过近十年的吸收和发展，于九十年代初才正式进入产业化发展的阶段。我国工厂化养殖近几年发展很快。目前，工厂化养殖已经遍及国内除、内蒙和青海之外的地域。山东、辽宁等地的工厂化养殖都达到了一定规模，主要养殖品种为甲鱼、鲟鱼等优质水产品。内陆工厂化养殖主要品种为鳗鱼、中华鳖、鲟鱼、鳟鱼等，海水工厂化主要养殖品种为石斑鱼等鱼类，以及对虾、扇贝等无脊椎类，还有海带紫菜等可食用藻类。工厂化养殖有露天养殖、半封闭循环水养殖和全封闭循环水养殖三种养殖形式。露天养殖全过程依靠开放式流水，用过的水一般不再经过人工回收处理，流水交换量为每一到两周为一个交换周期。半封闭式循环水养殖体系与流水养殖的差别在于，养殖用水并不完全开放，对于养殖废水经过沉淀、过滤、消毒等简单处理后再流回养殖池重复使用。全封闭循环水养殖方式则是在半封闭式的基础之上，对养殖废水根据不同养殖对象不同生长阶段的生理要求进行调温、增氧和补充适当新水，反复循环使用。整个装置除水处理系统外，还附有水质监测、自动或半自动控制仪器等。工厂化养殖是高投入、高技术、高风险的产业。

各地应根据当地具体的条件和自然优势，准确合理地选择养殖产品类型、养殖设施和养殖基地，并做好对产品经济效益的全面分析，采用合理的方式，降低生产成本，提高产能效益。目前我国对工厂化养殖的理论研究虽然越过了最艰难的时期，在世界上依然没有非常突出的成果，只是在建立了相关的理论和技术体系之后不断探索的阶段。还需要广泛吸收其他行业科研人才到水产行业的建设中来，发挥多学科的优势，集中有关化学、环境、饲料、育种、防病、养殖、建筑、机电、管理等学科的研究人员，建立科学合理的管理体系，发展先进的养殖生产设备，研究营养全面且具有一定针对性的水产饲料，实行联合攻关，推动科学和生产的快速发展。工厂化养殖在节约用水和节约用地方面相较于其他养殖方式而言更具有竞争优势。工厂化养殖的发展符合我国人多耕地少、水资源紧缺的基本国情，但也要注意，不能因此就过度神话。工厂化养殖受季节变化影响小，具有产量高、养殖周期短等优势，发展工厂化养殖符合水产养殖现代化、集约化、规模化的发展方向，在城市郊区以及其他有条件有需求的地区可以重点发展工业化养殖。但是要注意，节水减排的要求下，大量循环水型工厂化养殖模式迫切需要对现有的养殖设备进行技术上的升级，其关键在于设备运行效率与各阶段设备之间的结构衔接上的提升。由于目前的循环水净化设备存在着结构之间的衔接不够紧凑、配置标准不合理等原因，不仅增加了改造工程户补贴政策的有效实施的难度，也增加了行业设备标准化的难度。

二、我国陆上水产养殖工程装备的发展

虽然我国水产养殖业无论是养殖面积还是生产产量都处于世界第一，但是和世界先进水平相比，依然有着基础设施与科技含量上的差距。值得庆幸的是，随着相关研究工作的不断发展，目前我国已经研究开发出一批具有自主知识产权的海淡水养殖、繁育等专用处理设施，并初步实现了生产应用。经过多个国家科技攻关项目的实施，我国深水网箱的基础性研究已经取得了一定的进展，在相关设备的生产设计与相关系统的建设等方面均已有所突破。但由于循环水处理系统最初是建立在节约用水这一目的上的，因此该系统在其他配套要求上能力不足，并没有在其他方面发挥出理想的作用。然而，由于养殖系统废水排放限制管理的混乱，以及相关技术的不成熟，循环水养殖过程中的大量废水并没有实现有效的净化处理便直接排入自然水域，直接以工业废水的形式对环境造成了污染。因此，随着工厂化养殖业的发展，配套的循环水养殖设备以及理念需要跟上发展的进度，跟上科学的脚步。只有这样，工厂化水产养殖才能走得更远。

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荥阳国家现代渔业示范区现代渔业体系科学发展

一、荥阳国家现代渔业示范区的建设现状

（一）结构调整步伐加快，渔业发展能力增强。渔业发展从粗放型养殖，向企业化、规模化、标准化精细养殖转变，已初步形成鱼饲料运销―水产养殖―渔药销售鱼病防治―鲜鱼运输销售――观赏鱼养殖--休闲垂钓的产业链条。成为河南省最大的无公害淡水鱼养殖基地，全国最大的黄河鲤鱼连片养殖基地。

（二）科技服务力度加大，渔业发展质量提高。形成了以市、镇技术指导员为纽带，养殖大户和示范户为核心，广泛连接周边养殖户的技术传播网络，努力提高养殖户的技术水平，使广大水产养殖户得到便捷的技术服务。围绕标准化生产和初级水产品质量安全，重点开展了养殖投入品的管理和积极创建名牌水产品工作，在水产资源增殖放流、现代渔业示范区内生态环境修复等方面取得了很大进展。多年来，在部、省厅、市农产品检测中心和荥阳农产品检测中心的抽检中，合格率达100%。

（三）渔业基础建设加强，渔民生产条件改善。截止2014年底，示范区内共新修道路56公里，新修翻修进排水渠道55公里，新增变压器23台，新建高低压线路1.5万米，修复引黄提水站一座、新打机井及配套122眼，种植绿化行道树2万余棵，新修过路桥涵131座，安装太阳能路灯128套，新建企业水产品质量安全自检室3个，使示范区良种覆盖率得到大幅度提高。同时，示范区内还推广了渔业互助保险，从而极大地降低了渔业潜在的自然风险，深得渔民欢迎。

二、制约荥阳国家现代渔业示范区发展的突出问题

（一）渔业劳动生产率低，经济效益不高。市场上鲜鱼的价值量是由社会必要劳动时间决定的，价格受供求关系的影响上下波动。近年来，由于受南方水产品北进冲击、水产养殖规模扩大等因素影响，水产品价格连年低迷。我市示范区渔业发展很大程度上是依靠规模扩张和数量增加，渔业劳动生产率偏低，加之饲料价格及人力资源费用不断上涨，导致水产养殖业利润空间变小。

（二）渔业经营方式分散，现代化水平不高。我市渔业经营体制多以专业合作社为主、公司型经营为辅，但其经营方式较为分散，在资源管理、安全管理和初级水产品质量安全管理等方面难度较大。加之水产养殖技术推广机构专业技术人员缺乏，技术推广范围小，渔民整体素质不高，导致我市现代渔业示范区养殖标准化程度不高。另外，良种覆盖率、鱼病防疫相对滞后，智能增氧设备、捕捞台网等现代化水产业养殖机械使用率较低，物联网技术应用不高，渔业科技创新程度偏低，渔技推广体系仍落后于养殖生产发展等因素，也阻碍了我市现代渔业示范区现代化发展水平。

（三）渔业增值空间小，产业链条有待进一步拉长。近年来，随着郑州市都市型现代农业的建设，近效游、休闲游呈现快速发展势头。而我市渔业还处于以养殖为主、休闲垂钓为辅的初级阶段，企业、养殖户仅把目光盯在提高养殖产量、面积等方面，在参与型渔业、游览型渔业、水产深加工业等方面尚处于空白。在一二三产业融合发展发面，缺乏旅游开发型、加工型龙头企业，提升产品附加值的效果不明显，渔业增值空间小。

三、加快荥阳国家现代渔业示范区建设的对策与建议

（一）以科技为支撑，提高现代渔业科技含量。一是加强水产技术推广体系建设。完善水产技术推广机构及职能，形成以市站、镇站为主体的多层次、覆盖面广和服务功能强的水产技术推广体系，落实推广经费、实验基地和必要的工作条件，确保水产管理服务体系的健全、完善和正常运转。积极引进技术人才，加快特色水产养殖人才的培养。二是大力推广水产养殖新品种、新技术。开发和引进名特优品种，加大鱼苗繁殖基地和病害防治体系建设。重点围绕水产主导品种培育、重大疫病防控、水产品质量安全、水产养殖模式、水生生物资源高效利用与生态环境保护、渔业节能减排等，开展技术推广和产学研合作，切实解决渔业生产中的关键技术问题。三是加强质量安全监管。推进无公害水产养殖、标准化示范基地建设，加强生产环节监管和水域监测，用标准指导生产、加工、管理、营销，严格水产品市场准入制度，确保我市水产品持续健康发展。四是提高现代装备应用能力。加大信息化应用和网络技术培训和宣传，运用物联网、信息化、渔业养殖自动化智能设备等新装备，进一步提高现代渔业的科技含量。

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关键词：投饵机；水产养殖；自动投饲；智能控制

改革开放以来，我国水产养殖业发展迅猛。随着养殖规模的扩大，人工投饲的不足逐渐凸显出来，例如工作量大、效率低、抛撒不均匀，而且受人体力、环境、天气等因素影响大等。这些因素影响养殖对象的正常生长，增加了养殖成本［1］。因此，大力推广自动投饵机的使用是解放养殖者劳动力、节省时间、减少饲料浪费、提高经济效益的重要举措。国内投饵机的研发始于上世纪80年代，随即被投入使用［2］。到90年代中期以后，养殖户逐渐认识到使用鱼塘投饵机可以提高饲料利用率，产销量才开始大幅度提高。当前国内大部分的投饵机智能化程度较低，主要是以机械化取代人工投饲。相对而言，国外在自动投饲领域发展水平较高，许多国家都有较为完善的智能化投饲系统［3－6］，自动投饵机作为系统中的一个单元，受中央控制系统操控，基本实现系统化、精确化、智能化，如图1所示。

1我国投饵机发展现状

我国水产行业规模巨大，是世界上第一水产养殖大国，可对比于国外的养殖设施水平，我国的水产行业发展却相对滞后，自动化程度较低，尤其体现在投饲方面。多年来，我国对于自动投饲的研究从未止步，并取得一定的成果，成功研发了一些高端自动投饵装备，见图2。21世纪初期，我国投饵机的年产量已经达到16万台，产量仅次于增氧机。到如今，自动投饵机在我国已被广泛使用于水产养殖行业，根据其应用环境、投料形式、动力来源的不同可分为多种类型。在各类自动投饵机中，以池塘投饵机的应用最为广泛。首台池塘自动投饵机由中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所在1978年研制成功［2］。我国大部分的池塘投饵机采用抛洒投喂，根据池塘大小，其抛撒范围在10～50m2［7］，每台使用的面积约0．33～1hm2［8］。池塘投饵机虽然初步做到定时定量，然而饲料抛洒不均匀，抛洒面积有限，无法做到精确投喂，不但会导致饲料浪费和水质污染还会对池塘内养殖对象的平均长速存在一定影响。对于其它养殖环境，还有网箱投饵机与室内工厂化投饵机等类型的自动投饵机。网箱投饵机又根据网箱使用状况的不同分为水面网箱投饵机与深水网箱投饵机，此类投饵机由河南省水产科学研究院发明并申请专利［9］。网箱投饵机直接将饲料抛撒在25m2（长5m×宽5m）的网箱水面中央，抛撒面积约在2．8～3．2m2［10］。养殖时，网箱周边饲料会随着水流涌出造成浪费，因此网箱投饵机的投饲区域需位于网箱中央且投饲面积不能过大，安装方式可选择悬挂于网箱上方，但需考虑抗风浪能力及稳定性。室内工厂化投饵机［11］一般用于用于工厂化养鱼和温室养鱼，这种投饵机每次抛撒的饲料数量不多，但很均匀精确，一般抛撒面积在0．8～1．2m2。此类投饵机可以联网监控，实现远距离的自动化管理。其养殖成本较高，但可以实现精确投喂和鱼类生长状况的实时反馈，这类智能投饵机是目前智能控制投饲系统的缩影。除了适用于不同养殖环境的自动投饵机，还有采取不同投料方式的离心式投饵机、风送式投饵机［12］、下落式投饵机，以及采用不同动力源的电力投饵机［7］、太阳能投饵机［13］、内燃机投饵机［7］等等。以上各种类型自动投饵机均适应不同的养殖环境与养殖对象，极大提高了养殖效率，但基本上都存在一定的缺陷，例如智能化程度低、精度不足、受天气环境因素影响大、存在一定安全隐患等等。当前自动投饵机种类按照不同的分类方法分为多种类别，如图3所示。对比于传统的人工投饲，自动投饵机在我国的使用已相对广泛，解决了费时、费工、劳动强度大、浪费饲料等诸多弊端，可仍存在许多问题。其中就包括安全隐患问题、抛投均匀性较差的问题以及智能化程度较低的问题［14］。图3自动投饵机分类投饵机的安全事故近年来频繁发生，主要是由于投饵机机壳带电，养殖户触电落水身亡［14］。投饵机长期处于水上作业，容易受潮发生故障，工作环境不确定，经常处于无遮盖、条件恶劣的户外工作环境。许多户外的不确定因素，如雷击、线路老化、鼠类啃食等，都会导致投饵机故障和漏电。故障的投饵机会运转异常甚至停止运转，部分养殖户缺乏足够的安全意识与用电知识，容易造成触电。而投饵机长期工作容易导致线路老化从而漏电，养殖户下水进行工作时也可能发生触电。投饵机造成的触电事故屡见不鲜，除了要求养殖户具备足够的安全意识和用电知识以外，还需要制造厂商进行足够的耐压测试，保证投饵机的质量与可靠性。从未来的投饵机研究趋势来看，应以提高投饵机的安全性，保障养殖人员的人身安全为前提。在2009年，我国渔业机器质量监督检验中心修订了投饵机行业标准，五家代表性投饵机制造企业被选中进行了“抛投均匀性”实验。通过汇总结果得知，机械离心式投饵机的抛投均匀性普遍较差。究其原因是抛投盘的安装角度不合理。因此，投饵机生产企业应仔细校对抛投盘起始角度，并进行“抛投均匀性”试验，选定适宜抛投角度，确保均匀性，实现饲料均匀分布［14］。目前的投饵机仅可以做到定时定量投饲，却不能理想控制投饲速度和抛撒面积。养殖对象对饲料的需求量、长速以及饲料的转化率都是根据水温、氧浓度、水流速度、光照强度和白昼长度的改变而改变，同时也受饲料品质与养殖对象的年龄、成熟度、性别、激素水平等生理因素影响［14］。传统投饲机的养殖户几乎难以精确掌握最能满足养殖对象需求的投饲水平。因此，国内诸多专家和企业正试图实现投饲系统的智能控制。这类投饲系统大多以PLC为核心，例如胡昱和郭根喜研发的基于PLC的深水网箱自动投饵系统，该系统通过继电接触器来控制各个设备的启动停止、动态定时、定点以及定量的投饲，实现精确投饲［15］。赵思琪和丁为民研发的基于模糊逻辑控制的鱼塘养殖精准投饲系统［16］，该系统通过水质监测系统获取水体水质参数，再根据投饲决策模型计算出投饲量，完成精确投饲作业。此类投饵装置较为智能化，具备较高精度，但设计复杂、价格高、适应面窄，对于我国不同地域以及不同种类养殖对象无法做到绝对适配，缺少囊括不同水体水质状况与不同水产生物生长特征的投喂数据库，不能普及使用。较为简单的自动投饵设备有洪扬、陈晓龙研发的蟹、虾养殖池塘移动投饲装置［17］，该装置可以实现自动行走投饲，具有投饲均匀、投饲范围广等优点。刘思、罗艳媚、俞国燕研发的轨道式自动投饲系统具有操作简便、投饲均匀、精确度高等优点，可实现上料、行走、投饲于一体的定点、定时、定量全自动化饲料投喂，且运行状态和历史数据可实时查询等功能［18］。此类投饵装置虽然实现了投喂的高精度与自动化，但在智能化程度上有所欠缺，没有线上的实时监控以及数据反馈，不利于总结最适合养殖对象的养殖投喂数据。

2国外投饵机发展现状

国外的自动投饵机广泛应用于室内工厂化养殖，如今已发展成为室内工厂化循环水养殖的大型自动投饲系统，其中包括多单体集中控制式自动投喂系统以及自动投饲机器人系统［3］。自动投饲系统在挪威、德国、美国等发达国家皆普遍适用于室内工厂化养殖，在饲料传运、储存和投放等多个环节都保证着相当精确的数量控制［19］，如图4所示。适用于陆基养殖工厂、大网箱、鱼苗孵化场的自动投饲系统被加拿大相关企业成功研发问世，此类系统针对部分养殖对象开发出不同的投饲控制软件［3］，实现高精度控制与数据分析智能养殖。目前世界上深水网箱的自动投饲系统中使用最多的模式之一为美国企业研制出的专为深水网箱设计的具有高精确性、高可靠性、大容量的投喂管理系统。芬兰相关企业研发的机器人投饲系统则主要针对陆基养殖，这套系统由小型漏斗形投饲单元组成，这些投饲单元沿着养殖池上方的轨道移动在各个养殖池之间。系统通过中心计算机控制系统实现无人操作，池与池之间设置不同的投饲程序［4］。日本机械制造企业研发的自动投饲系统施行小料仓投喂模式，在各个深水网箱上方悬挂小型料仓，各料仓通过计算机和控制面板控制投料，多个料仓也可以进行集中控制，还可以通过手机来实现远程操控［5］。挪威渔业装备企业研制的自动投饲系统由管理系统直接控制风机与下料器，实时调节出料量，同时控制在线监测系统并接收在线系统的反馈数据，主要包括各传感器测量的pH、含氧量、温度等水质参数［6］，其投喂系统如图5所示。国外的自动投饲系统已经摆脱了传统的单体自动饲料机，形成了高智能化的自动投饲养殖系统，适用于高标准的养殖对象，建立高指标的养殖要求，成本和技术需求较高，适用范围较小。这类投饲系统的关键在于其控制软件的优劣，而我国的大部分养殖对象的价值较低，并不适用这类高端软件的开发与使用。因此，此类高智能化养殖系统的建立，需要扩大我国优质水产品的养殖规模。

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关键词：水质监测、水产养殖、物联网、智能监控

一、项目背景

根据对水产养殖基地的实地察看以及和现场技术人员的深入沟通，了解到水产迫切希望通过先进科技手段实现户外鱼塘的水质监控，以便减少鱼因缺氧、水质异常造成大批量死亡的风险，减少人力电费，达到降低养殖成本提高养殖安全性的目的。并以此为起点逐步实现，从依靠传统人工经验的养殖模式，向依靠科技手段的自动化和智能化养殖模式的转变。

物联网的应用在各个领域起着重要的作用。具有环境感知能力的各个类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到不同行业的各个环节，可大幅提高各行业的效率，改善质量，降低成本和资源消耗。目前国家将物联网作为推进产业信息化的重要战略，农业作为关系着国计民生的基础产业，其信息化、智能化进程由为迫切。在此背景下，水产养殖环境智能监控系统得到了大力的发展，并成功试用于一些大型水产养殖企业，实践证明该系统对提高养殖产量、提升养殖成品质量、实现规模化现代化的养殖起到了非常重要的作用。

二、需求分析

水对鱼类，就像空气对人类一样重要，是鱼类生存的必需条件，不同的鱼需要不对同的水质，因此如何选择和调节最适宜的水质，是科学水产养殖的关键。

水产养殖中，以往的水质检测都是人工按固定周期（大约一季度一次），或根本就没有水质检测。目前对水质的判断、分析和调节主要还是依靠人的经验，而这种经验缺乏科学的数据分析、积累时间长、不可复制、无法共享，它严重制约了企业向规模化、集约化、标准化发展的进程。因此建立水产养殖环境智能监控系统，量化养殖经验，使养殖过程自动化，管理模式标准化是大规模水产养殖企业非常关心的事情。

三、水产养殖水质监控的必要性和意义

1.溶解氧的监控

鱼塘水体溶解氧不足的成因：

（1）水产密度过大；

（2）当水体过肥时，水体中浮游藻类非常丰富。夜晚，浮游藻类的呼吸作用异常旺盛，耗氧量非常高，易造成水体溶氧不足。

（3）鱼塘有机物增多，将引起细菌大量繁殖，而细菌大量繁殖也将大量消耗池中的溶解氧，从而引起水体溶氧下降，导致鱼虾缺氧。

（4）水中氧的溶解度随温度的升高而降低，同时高温状态下的水产动物及其他生物的代谢水平提高，耗氧量增高，易造成水体溶氧不足。

（5）水中的还原性物质如硫化氢、氨、亚硝酸颜对氧气的消耗。

鱼塘水质溶解氧要求以及水产生物缺氧表现：

（1）水体中的溶解氧一般应保持在5―8mg/L，至少在4 mg/L以上。

（2）轻度缺氧时，鱼虾表现烦躁不安，呼吸加快，大多集中在表层水中活动，个别浮头。

（3）重度缺氧时，大量鱼虾会浮头，并张口大量吞空气，游泳无力，甚至窒息死亡。

（4）氧过饱和一般无危害，但有时会引发鱼类气泡病

2.氨氮的监控

鱼塘水体氨氮照成的影响：

（1）水体中的氨以分子氨NH3和离子氨NH4+两种形式存在，其中分子氨NH3对鱼虾是极毒的，而离子氨不仅无毒，且是水生植物的较易吸收的无机氮源。

（2）鱼虾氨中毒后的病变表现为肝、肾等内脏受损、出血，红细胞破裂、溶解。鳃粘膜的结构、功能受损，粘液增多，导致呼吸障碍。肠道的粘膜肿胀，肠壁软而透明、出血。粘膜受损后易继发炎症感染，表现为鱼体粘液增多，全身性体表出血，鳃部个鳍条基部充血较为明显，红肿突出。临床主要症状为鱼虾在水表层不安游动，死前口张开，眼球突出，体表广泛红肿出血。

（3）鱼塘水体氨的浓度长期过高，最大的危害是抑制鱼虾的生长、繁殖、表现为鱼虾的生长速度降低，抗病力减弱，严重中毒者甚至死亡。

要定期检测鱼塘中的氨氮指标：

（1）制订适宜的放养密度和合理的搭配模式，合理利用鱼塘空间，避免盲目追求不合理的高密度。

（2）定期泼洒“底安”，通过底质和水体的不断循环，残渣、粪便等物质的沉积所产生的氨氮，并配合使用“活水素”、“护水宝”等通过微生物代谢、物理吸附等作用降低氨氮，防止其对水产动物造成危害。

（3）泼洒“底改王”、“底安”等高ORP的产品，不但可以对水体消毒，氧化水体中的氨氮，降低危害。

（4）水质老化，有机物悬浮、池底粪便，应适当换水，及时排污，尤其是虾蟹育苗时应将池底污泥彻底排掉。

（5）夏季高温季节，水体PH值高时，适当开增氧机，搅动水体，使分子氨含量高的上层水与较低的下层水混合，降低上层水中的氨分子的含量。

3.PH的监控

鱼塘水体PH造成的影响：

（1） 如果水的碱性过强，不适应的鱼类，其鳃组织会受到烧伤，影响正常的生活，鳃部的不正常往往会被看做是有鳃病（鳃丝出血，皮肤肿胀，会产生一层透明的粘液，长时间会窒息死亡），且易被寄生虫所寄生。如果水的酸性过强，会使鱼体代谢减速，影响对食物的消化，往往吃的很多却生长缓慢，如果长期生活在老酸水中的鱼，神经系统和呼吸系统会受损，因此出现身体震颤，一侧向一侧倾斜，出现痉挛现象。

（2） 鱼体的排泄物及剩余饵料的腐败，分解产生的负价氢离子，都可以使水质逐渐变酸，使鱼体代谢发生障碍，并伴随产生硝酸盐，使鱼中毒，当不能忍受时，变中毒死亡。

（3）露天养殖场，极容易受当地酸雨影响，造成鱼塘水质偏酸，从而造成严重的养殖损失。

五、解决方案

1、技术特点 ：

本系统的关键技术是如何通过工控机实现数据的采集、传输、存储与，并为运营商或用户提供浏览访问和远程调用。通常与互连网连接可以通过二种途径：有线接入方式：这在有些场所，例如距离社区较近，有线接入方便，或在特殊情况下通过专线连接等。本系统目前主要采用了GPRS无线移动通信技术，可实时将采集的数据传送到运营中心，或根据您的设定，将报警信号发送到你的另一个终端，以便您及时采取有效措施，防止损失的发生。

2、总体设计 ：

鱼塘水质监控系统也可以远程控制输氧设备及时补充水中的氧气，或远程启动水温调节装置调节水温，也可适时扩展其他控制功能，如循环水设备、投饵机及其他设备的远程控制。系统操作方便，系统界面简明直观，易于非专业人士特别是基层水产人员学习掌握。实践证明，采用此类远程监控系统，并结合必要的水质监测仪器和相关水产设备后，可极大提高水产基地的生产管理水平，可随时随地监控各种水产品的生长环境和设备的运行状态，从而达到增产、节能、减轻工人劳动强度的效果。

监控室设备系统组成 ：

监控室水质远程/无线监控系统主要由工控计算机、水预处理器、现场专用水质监测仪、专用无线数据采控仪（GPRS RTU）、水产监控软件组成（以下主要介绍专用水质监测仪、专用无线数据采控仪器RTU和水产远程监控软件）。

通过RS―485总线将数字传感器（也可采用数模转换器）与专用分析仪连为一体，构成现场监控单元。专用分析仪：COD分析仪、氨氮分析仪、PH分析仪、温度测量仪。可现场接入多路模拟量、开关量、继电器信号等数据。然后通过GPRS无线模块将现场数据与运营中心远程控制中心连接，将采集数据实时发送到远程数据库服务器，并存储到数据库中。 通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能方便地对鱼塘环境要素如温度、COD等环境数据的采集读取，真正实现了远程监测和数据共享的功能。除数据远程采集、实时监控外，系统还可实现远程报警，并通过用户终端远程控制现场设备。

3、功能特点

本系统是我司在结合国内外同类产品优点的基础上研制，适用于各类鱼塘水的水质监控与循环处理。

其主要功能为：

参考文献：

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关键词：水产养殖；养殖结构；水产体系

1 太湖县水产养殖业现状

1.1 基本情况 太湖县位于安徽省西南部，地处大别山余脉，105国道、合九铁路、沪蓉高速公路穿境而过，交通便利。境内地表径流丰富，河川密布，溪流交错，有大小河流20条，长河纵贯县内81公里；池塘水库星罗棋布，山川秀丽、风景宜人，气候温暖湿润、水量充沛，年均降水1368.4毫米，水资源丰富，南有波光万顷的泊湖，北有风景秀丽的花亭湖，水质清新，总水面积39万亩；渔业资源丰富：全县定居性鱼类67种，其中有不少名贵的地方品种和国家保护品种。全县可养鱼水面25万亩，水产养殖业潜力巨大。

“十二五”以来太湖县把水产养殖作为农业发展的五大支柱产业之一，加大对水产养殖业的扶持力度，取得了较大成绩。截至2013年底，全县完成养殖面积20.33万亩，生产鱼苗0.87亿尾，其中名、特、优0.21亿尾，生产鱼种2108吨；投放鱼种9650万尾、4250吨；河蟹870万尾。全年水产品总量达到3.23万吨，渔业产值5.18亿元；水产养殖以鱼类为主，主要养殖青、草、鲢、鳙四大鱼种，占水产养殖的89.65%。养殖经营方式以公司、专业合作社为主，占经营户的80%。全县渔业从业人员超过1万人，人均收入1.02万元。

1.2 合理规划，科学布局，积极实施水产大县创建工作 一是合理规划，坚持可持续发展。县水产局颁布了全县养殖水域滩涂规划，渔业部门确立了生态渔业、精养渔业、特种水产品养殖三项渔业重点工程发展目标，制定了苗种基地、大水面鳙鱼、水库群白鲳、池塘精养、网箱养鳝五项支柱产业发展措施，经过“十一五”和近些年的切实工作，已在水产品产量和渔业经济总量二项指标达到水产大县创建标准。二是科学布局，根据水域所在地的功能制定合理的养殖品种和养殖规模。8万亩花亭湖是我县的饮用水源保护地，库周山高林密，植被茂盛，饵料丰富，坚持纯天然养殖为主，同时控制网箱养殖和拦汊养殖面积。10万亩泊湖为跨界水面，为保护水草和底栖生物资源，严格控制河蟹和草鱼苗种投放数量，重点发展二龄鳙鱼种养殖，已成为重要的二龄鳙鱼种生产基地；为提高湖区丰富的低值野杂鱼资源利用效率，积极发展了网箱优质鱼养殖；利用泊湖水产品资源鲜活、丰富特点，建设休闲渔庄。针对本县山塘水库较多，重点引进水库群白鲳，出台相关政策，鼓励养殖户养殖，重点发展科技含量高的精养池塘特种鱼类养殖业。今年太湖县在全省水产大县绩效考核中有望进入前20名。

1.3 大力发展渔业经济合作组织，完善水产养殖的经营模式 大力发展渔业经济合作组织，全面提升群众性养殖水平。目前已完成22家渔业合作社建设，通过省渔业局对口扶持为各合作社配备了电脑相关硬件设施。县水产局和县农委经管科组织了渔业专业合作社法人和财会人员的业务培训，提高了渔业经济合作组织规范管理能力，有力保障了我县群众性养殖健康发展。例如太湖县共和农业发展有限责任公司，建成精养池塘210亩，年产优质商品鱼200吨、大规格鱼种4万公斤，所有产品通过无公害农产品、产地论证，实现利润80万元。并组织成若淮农业农民专业合作社，带动周边100余户农民发展水产养殖，仅此一项养殖户人均增收2000元，取得了良好的经济社会效益。

大力推进产业化经营，积极培育壮大水产龙头企业和渔业经济合作组织，充分利用县金融担保公司，多渠道筹措资金扩大规模，提升产业化经营水平，增强辐射带动作用，加快水产品加工流通业发展，推进水产系列食品加工开发，扶持壮大水产品批发、配送交易市场，强化水产品牌整合和推广，提升“花亭湖”牌水产品市场知名度。

1.4 紧抓良种体系建设，满足优质种苗要求 徐桥水产良种场是我县的市级水产良种场，实施了池塘养殖倍增计划，开展了50亩池塘微孔增氧养殖试验，引进了黄颡鱼、鳜鱼、乌鳢、大口鲶苗种养殖，良种养殖效益日益明显。为解决水产良种供应的不足，花凉亭农林生态科技有限公司吸收社会资本投资500万元，利用珠珊湖低洼湖田资源建设了800亩水产良种基地，引进团头鲂、乌鳢繁育设施，争取2―3年时间建设为省级水产良种场，将显著提高我县渔业经济发展水平。

1.5 加大渔业招商力度，提升养殖水平 在县委、县政府的大力支持下，经过多方努力，县水产局和县委组织部已和江苏盐城裕达饲料有限公司签订了投资意向协议书，客商计划在我县创业圩和汪家港投资亿元开发万亩精养池塘。2013年11月客商正式进场，全面实施投资计划。该项目完成后，将推动我县渔业生产方式、养殖技术、经营观念、产量效益等更好更快发展，起到良好的示范带动作用。

2 太湖县水产养殖业存在的问题

2.1 传统粗放养殖为主，科技含量低 我县水产养殖品种及养殖模式单一，粗放型养殖模式、传统型养殖品种主体地位尚未得到根本改变。渔业企业经营理念、经济实力和带动作用不强，离现代渔业发展要求差距较大。县水产局虽然在渔业养殖技术推广方面做了大量工作，但是基层渔技推广机构缺乏，集约化养殖技术很难幅射个体养殖户；盲目建设、盲从养殖，严重制约养殖效益提升。

水面资源利用效率不高，泊湖粗放式经营，花亭湖拦汊和网箱治理有待进一步规范和完善。泊湖养殖户靠用天然饲料（鱼草、树叶等）喂养，往往是年初投放鱼苗，年尾捕捞，疏于管理，抗灾能力弱，靠天吃饭，粗放经营。花亭湖养殖户使用有机肥料培肥水质，如施用牛粪、人粪尿或施撒无机肥如氮肥等，污染了县城的饮用水源，破坏了环境也影响了水产品的品质。从事精养池塘养鱼的渔（农）民的养鱼技术知识有待提高，特别是对大力推广的名特优品种养殖技术知之甚少，大多数人养鱼是摸着石头过河。水产品加工能力不足，产业链条短，产品附加值低，从而严重制约了太湖县水产养殖业的效益。

2.2 扶持不到位，机制不健全 县政府虽已把水产养殖作为我县农业的支柱产业之一，制定了产业发展规划，但财政扶持资金投入不足，政策不配套、体制机制不健全；实际实施过程中流于形式，不注重实际效果。同时，管理机构、服务体系、投入机制等缺乏连续性，妨碍水产养殖业的健康发展。池塘养鱼绝大多数还是一家一户的分散经营。池塘养鱼的渔（农）民水质管理意识弱。在精养池塘工程建设上，存在速度慢、标准不高、措施不力等问题，一定程度上影响了效果。良种繁育体系、病害防治体系、市场信息传递体系、产品流通体系不完善、不配套。晋熙水产品交易市场还在建设中，市场信息和流通体系不健全，水产养殖户主要通过收购商收购，虽然因为得天独厚的优越自然条件，太湖县的水产品品质优良，口感好，产品不愁销路，但由于养殖户自身规模小、产量不高、分散经营，不能形成合力，销售环节大部分利润无法分享。

2.3 资金投入不足，影响生产扩展及产业升级 养殖户除了在技术上感到自身严重不足外，对资金的需求也难以满足。在受访的10个养殖户中都感觉融资困难、资金不足难以扩大生产规模。首先是政府扶持不足，财政补贴、周转资金支助相对于其他农业产业是严重不足，比例极不协调；金融机构和担保公司贷款困难，时间过短，不能与渔业的生产周期相适应。由于资金不足，养殖户从饲料到药品，真货不好买，假货到处有， 制约本地渔业健康、快速发展。技改资金投入不足，新建池塘标准不高，设计不规范，对养殖病害和自然灾害抗御能力差。渔政执法机构，人员配备不齐，力量不足，往往不能及时查处偷盗、偷钓等各种渔政案件，难以有效维护养殖户利益。

2.4 稻田养鱼优势拓展不够 稻田养鱼是提高农民经济收入的重要途径，适宜的鱼类有鲤、鲫和泥鳅等，可以稻鱼兼作和稻鱼轮作，提高生态效益。太湖县现有水稻种植面积61万亩，在稻田养鱼方面有很大的拓展空间。例如新仓花园的个体养殖户李祚霞在发展猪鱼混养的同时，今年拿出两亩水田利用当地猪粪多的资源优势开始试验种稻不施化肥、不打农药，鳅稻共生的养殖模式，达到了稻香、鳅肥良好的生态经济效益。他本人表示将继续扩大养殖规模，他认为如果技术条件成熟的话，亩产千斤粮，万元钱的目标完全可以实现。太湖主要的农作物是水稻，种植面积广，具有稻田养鱼的天然优势。由于传统习惯的影响，农民对于稻田资源的综合利用和对稻谷增产的认识不够，很少在稻田养鱼。虽有少量养殖户稻鱼混养，但品种单一，依靠稻田中的自然饵料和稻花为食，收割稻谷时即全部捕捞，水田利用效率低。

3 发展壮大太湖县水产养殖业的一些思考

针对以上问题，为使太湖县水产养殖业更好更快发展，真正成为我县农业的支柱产业，笔者就此进行了一些初步的思考，以期对水产养殖业的发展有所裨益。

3.1 调整养殖结构，提高科技含量 青、草、鲢、鳙四大家鱼，是太湖县养殖户生产实践中选定的优良种类，是任何时候也不能丢弃的。在稳住“当家鱼”的同时，要根据市场需求，引进销路好 、价格高的新品种（如已经引进的鲳鱼、鱼、黄颡鱼、黄鳝、泥鳅等品种），发展特色养殖。建立养殖示范户，为群众树立榜样，做到“点亮一盏灯，照亮一大片”。推进渔业增长方式转变， 努力实现“传统渔业向现代渔业、数量渔业向高效渔业、常规渔业向科技渔业、生产渔业向生态渔业”的四个转变，不断提高渔业附加值，促进渔业效益的快速增长，

加强渔技培训，提高养殖户的科技、文化素质；实施创业指导，改变养殖户小富即安、知足常乐、安于现状、知难而退、不思进取的不良心态；激发他们的创业激情，增强他们为社会创造财富的责任感和使命感。增设基层渔技推广机构，渔技人员向养殖户手把手传授科学养鱼技术，大力提高鱼苗的成活率，及时防治常见的鱼病，降低生产成本，提升产品的科技含量，从而增加产量和利润。在鱼塘改造上，要逐步实现自动排灌、自动化的施肥投饵系统、增氧系统及水质监测系统。拓展稻田养殖及池塘种养轮换的养殖方式，达到渔农双丰收。同时加强渔政管理，切实做好野生渔类资源保护工作，确保生态平衡和鱼类资源的可持续发展，在发展生态、精品、休闲养殖上下功夫。

3.2 转变经营方式，走集约化发展之路 整合养殖资源，走联合经营、统一品牌、集体采购养殖饲料、龙头带动股份制道路，形成生产、加工、销售及服务一条龙的产业化模式。扩大滩涂沟圩池塘建设，增加养殖面积。

探索土地流转新方式，稳定承包关系。在今后的水面承包过程中，建议在自愿的基础上合理进行水面资源的流转，选择有资金实力、懂技术、会管理的承包主体，以确保在投入和水产品产量、质量上有一个明显的提高。承包期应依据水产品的生产周期合理确定，以避免一旦经营不善改变难的问题。在签定承包合同时，要明确投入标准，根据承包水面的资源情况合理确定投放量和捕捞量；每年投放鱼苗时，水产主管部门都应进行现场指导，引导其按生产需要的数量和质量合理投苗；对于经营、管理好的养殖户要稳定承包合同，鼓励长期承包。

对于山塘、水库的养殖户要合理调度灌溉用水，让农业保险同时覆盖养殖户，确保养殖户利益。

制定落实各种优惠政策，加大宣传力度，广泛吸引域内外的企业和个人进行承包开发，投资水产品深加工，延伸产业链，提高水产品的附加值。

3.3 加大资金帮扶力度 资金不足一直是制约水产养殖发展的一大瓶颈。首先要加大对水产养殖业的财政扶持，进一步加强中央、省对支农惠农措施的贯彻力度，使文件中的各项优惠政策真正落到实处。银信部门，应加大对水产养殖户的信贷支持力度，根据养殖规模和生产周期，合理确定信贷额度和归还时间，最大限度地保证水产养殖户的资金需求。担保公司也可拓展水产品担保以便水产养殖户获得更多融资渠道；开发渔业保险产品，降低水产养殖风险。

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关键词 水产养殖；水质调控；物联网

中图分类号 S959 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）18-0324-03

近年来，随着我国水产养殖业的快速发展，渔业信息化技术渐渐走近渔民的养殖过程中，但是由于我国水产业的整体管理水平较低，生产规模相对较小，信息技术条件不健全，还不能及时、准确地对水产养殖过程进行智能化管理。然而，目前我国水产养殖业正处于由传统渔业向现代化渔业转变的历史时期，抓住发展机遇、实现历史性的跨越需要信息技术等高新技术作为技术支撑。可以说信息化、数字化注定是水产养殖业现代化的必经之路[1-2]。

物联网是新一代信息技术，农业物联网就是运用各类传感器，采集大田种植、设施园艺、畜禽水产养殖和农产品物流等相关信息，通过建立数据传输和格式转换方法，集成无线传感器网络、电信网和互联网，实现农业信息的多尺度（个域、视域、区域、地域）传输；最后将获取的海量农业信息进行融合、处理，并通过智能化操作终端实现农业产前、产中、产后的过程监控、科学管理和即时服务，进而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标[3-4]。我国传统自然养殖是以消耗自然资源、污染环境为代价的，随着科技的发展，新型养殖技术在提高鱼类产量和降低能耗、保护养殖环境等方面成效显著。物联网技术应用于水产养殖有重大的理论和现实意义，使水产养殖向大规模、高水平、高质量发展，降低了自然水产养殖所需的能源。

1 基本结构

根据传感器布置的位置可以分为2种结构，传感器直接摆放在池塘中的浸入式（图1）和将池水从塘中抽出来到室内用传感器测量的抽水式（图2）。

基于物联网的水产养殖水质监控技术结构如图1所示。在池塘中安装养殖环境传感器，通过养殖环境传感器实时采集数据，并通过组网内的终端zigbee传输到中心zigbee，再由中心zigbee传输到DTU，由DTU传输入服务器，通过TCP/IP将数据应用于用户管理程序，如PC客户端或者PDA。运行于服务器上的专家系统也可以对数据进行统计分析，根据要求进行实时预警、报警，再由Zigbee网络向下传送命令到水质参数调节节点，启动增氧机、水泵等，调节水质。

基于物联网的水产养殖水质监控结构如图2所示，通过抽水装置将池塘的水抽取通过传输水管抽取到室内，在室内用室内水质传感器测量水质指数，将数据信息传输到DTU，由DTU传输入服务器，通过TCP/IP将数据传输到PC客户端或者PDA。

通过实践比较浸入式与抽水式，发觉浸入式可以实时测量传输水质指数数据，但是存在着传感器容易被污染，需要用自动清洗装置或者人工定时清洗，以达到清除误差的作用；然而抽水式虽然可以方便地清洗传感器，但是池水从塘中由管道抽取到室内，池水容易受到污染，一些重要的水质指标变化很大，水管易沉积藻类等，对测量结果会有影响，需要定期清洗水管。通过定时清洗维护都可以得到准确的水质指数数据，可以根据实际的情况选择不同方式。

2 传感器的选择与布置

2.1 池塘水质在线监测指标选择和水质传感器

水质是养好鱼的重要因素，水产养殖重要的水质指标有很多，比如溶解氧、水温、氨氮、pH值、电导率等，因此需要选用合适的水质指标以及水质传感器。

（1）pH值。鱼类安全生长的pH值范围为6～9，过高或过低都会对鱼类生长造成损害。在低pH值的水环境中，鱼类血液中的pH值也会相应下降，导致血液对于氧的承载能力降低，致使鱼类缺氧，长时间低pH值会出现死鱼现象；高pH值会影响鱼的血液循环并腐蚀鱼类皮肤。除此之外，pH值还会影响水体中氨氮的存在形式，从而影响鱼类生长。水体中的氨氮以离子态氨与非离子态氨2种形式存在，其中非离子态的氨对于鱼类的危害极大。当pH值升高时非离子态的氨所占比例将显著增大[5-6]。

（2）水温。各种鱼类都有最适生长温度，在适宜的温度下，大部分鱼类的新陈代谢都随着水温的升高而升高，摄食量增加，生长加快；但温度过低或过高都会对鱼类产生不良影响。另外，水中溶解氧的含量随水温的升高而降低，而鱼类的新陈代谢加快使耗氧量增加，易产生缺氧现象；水中的细菌在温度升高时更加活跃，这也间接影响了鱼类的生长。因此，在循环水养殖中要对温度进行准确的监控与控制。

（3）电导率。电导率是以数字表示溶液传导电流能力。纯水电导率很小，当水中含无机酸、碱或盐时，电导率增加。因此，常用于简单推测水中离子成分的总浓度。水溶液的电导率取决于离子的性质和浓度。

（4）氨氮。水体氨氮增加会抑制鱼类自身氨的排泄，使血液和组织中氨的浓度升高，降低血液对氧的承载能力，使血液CO浓度升高。此外，NH3不带电，具有较高的脂溶性和通透性，易透过细胞膜直接引起鱼类中毒，出现呼吸困难，分泌物增多，并发生衰竭死亡，所以循环水养殖中要注意对于氨氮含量的控制。

（5）溶解氧。溶解氧是池塘水产养殖中最重要的水质因子，决定了鱼类的生存、生长、病害控制，影响池塘养殖密度和成活率，是提高鱼塘产量的关键因素，关系到池塘高密度养殖的成败。

根据重要的水质指标选择水质传感器，但是水质传感器的种类很多，有溶解氧传感器、水温传感器、氨氮传感器、pH传感器、电导率传感器等，不同品牌的传感器价格不同，可以根据预算和池塘实际情况选择不同的传感器组合。

2.2 传感器的布置

传感器布置的位置与池塘的大小有着一定的关系，池塘过大的话，需要布置2～3套水质传感器，一般情况，1 hm2的池塘布置15套传感器。传感器布置的深度根据池塘主养鱼活动水层，如果主养鱼类为中上层鱼类，可以将传感器布置在距离水面50 cm处。

2.3 智能表头

传感器连接到智能表头上，智能表头可以通过传感器传输采集的电流结合温度等参数按照公式计算数据，并且将这些信息转换成更易于网络传输的电信号。

3 设备供电

安装在池塘边需要供电的的设备有传感器的表头、Zigbee、设备控制的继电器等，根据设备生产厂家、产品不同，电压是220 V或者12 V，使用220 V电的设备可以连接养殖基地的电，然而12 V的电则需要220 V转化为12 V的电压电流转化器，或者使用太阳能电池板，使用太阳能电池板既可以使用太阳能源、节省成本，也可以起到美观的作用。

4 数据通信

从设备传输到服务器的通信方式很多，可以分为无线通信方式、有线通信方式，有线方式指的是每一个设备通过一根线连接DTU和传感设备，虽然传输非常稳定，但是存在着线太多不容易布设、成本太高的问题；相比而言，无线的方式可以很好地解决布线的问题。采用无线的方式可以根据养殖基地和平台运行中心之间的距离选择使用Zigbee或者GPRS等。当养殖基地和平台运行中心之间的距离较远，使用GPRS，购买移动网络运营商的通讯卡，利用移动网络运营商的卫星传输数据，但是会产生一定的流量费用。当养殖基地和平台运行中心之间的距离较近，而且之间没有太多高大的障碍物，Zigbee是一种便捷的无线通信方式，而且有着使用灵活、安装方便等优点，该文选择介绍Zigbee传输。

4.1 Zigbee

通过Zigbee实现信息传输，但是由于从传感器传输到Zigbee到DTU，每个设备都需要响应时间，以至于一个DTU上设备不能太多，一个Zigbee上连接的传感设备数目不能太多，否则在一个网内不能实现。

不同的传感器具有着不同的波特率，根据传感器调好Zigbee的网络设置，设置在同一个波特率频段上。一个Zigbee上监测的传感器数目太多，就不可以在一个网内实现，此时可以根据实情组网。所以需要调节好，探头数目和传感器监测时间、设备计算时间、响应时间之间的关系。数据刷新时间需要大于传感器响应时间和设备计算时间，这样才可以避免数据传输堆积，数据延时的现象。

4.2 Zigbee-DTU布线

从Zigbee到DTU的方式有很多种，可以用无线，也可以用有线。无线简单便捷，可以有效减少线太多不容易布设、成本太高的问题，但是由于服务器在室内安放，然而Zigbee信号穿墙衰减，很容易引起不必要的信号终止；利用网线或者光纤的有线的布线方法可以保障信号的清晰，不受干扰，但是从池塘边到达室内的服务器有一定的距离，工程量太大。选择采用无线加上有线的布置方法，室外采用无线的方法，利用Zigbee的终端节点无线传输信号信息到Zigbee的中心节点，而从Zigbee的中心节点到DTU之间采用有线的布置，这样的布法可以有效地减少工程的成本，也可以保障信号信息不受干扰。

Zigbee技术在水产养殖的应用中有很多的优势：一是水产养殖具有季节性，由于该设备安装方便，所以可在于养殖季节安装，养殖结束后再将设备收入库中，有利于减少设备的损坏和丢失；二是该设备对水质数据的采样具有周期性，当不需要采样时，设备可以处于睡眠状态，降低了功耗，特别适合于野外长期作业；三是水质监测设备体积较小，使用灵活，安装方便；四是ZigBee具有自组网、自恢复的能力，当其中某一节点出现问题时，其他节点可以再次自动加入网络，具有很强的自恢复能力，所以通信是十分安全可靠的；五是ZigBee采用的是免费的公共通信频段，具有低成本的特点。

5 自动控制

服务器对下需要对网络资源进行认知，进而达到自适应传输的目的，完成信息的表达与处理，也可以达到自动控制与远程控制的效果。传感器测量出水质参数，按照设定的控制门限，根据软件设定好的算法，对继电器控制设备发出开启或者停止的指令。以溶氧为例，当传感器监测到溶氧低于4 mg/L时，发出命令，开启增氧机，并将增氧机的开启状态传输给控制中心；当溶氧高于4 mg/L时，监控中心发出指令，关闭增氧机。

6 应用展示

物联网的服务主要靠应用层体现，应用层主要完成应用展示、服务呈现的工作，展示出服务的状态，包括手机客户端软件等。通过智能手机软件来呈现水质状况，按照设定的时间采集数据，将数据呈现在曲线图上，也可以根据实际水质状况，手动或者自动的采取打开水泵等措施。

7 讨论

渔业水质监测技术在美国、英国、日本、荷兰等国工业化养殖已有相当规模的应用。我国的水质监测技术较国际水平还有一段差距，但随着我国经济水平和科学水平的提高，水质监测技术也在迅猛的发展。针对我国水质监测急需应用自动化技术这一现状，该文研究基于物联网技术，通过池塘水质调控，建立基于物联网的水产养殖水质监控集成技术实现方法，探索我国物联网技术在池塘养殖中的具体应用，推进池塘养殖向信息化发展，有一定的研究和实用价值，对于减小池塘养殖风险，降低养殖成本，提高生产效益，有实际的意义。

8 参考文献

[1] 张红燕，袁永明，贺艳辉，等.池塘养殖水质监控系统设计与实现[J].农机化研究，2011（10）：63-65，69.

[2] 万众华，武云志.水质监测技术的应用解决方案[J].中国水利，2004（1）：32-33.

[3] 赵静，宋刚，周驰岷，等.无线传感器网络水质监测系统的研究与应用 [J]. 通信技术，2008，41（4）：124-126.

[4] 张红燕，袁永明，贺艳辉，等.水产养殖专家系统的设计与实现[J]. 中国农学通报，2011（1）：436-440.

篇14

水产养殖池水中的参数对养殖环境的控制及鱼类的生长至关重要，需要工作人员定期采集并实时控制养殖环境以保证鱼类能有一个健康的生存环境，但这种方式难以避免工作人员缺勤的情形，为确保人员到位和采集信息的准确性，通过RFID技术完成对人员的定位跟踪，同时还可提供养殖环境的信息，以便工作人员及时调节养殖环境的参数，减小养殖损失。当工作人员抵达采集信息处时，RFID模块会自动识别人员配备的电子标签，并把此时采集到的信息同人员的编号一起传送到信息中心，以确保工作人员的出勤率以及数据采集的准确性。传统的人工采集记录数据信息的方式存在效率低，并且容易出现记录错误的弊端，通过养殖池水环境监测信息的智能采集，借助于无线传感技术，安装特殊功能传感器实现池水环境信息自动化采集及对整个养殖区域的监控需求，系统工作流程如图1所示。

2数据采集功能

无线传感器模块是养殖环境监测系统的基础，在养殖池适当的区域安放温度、溶解氧、pH值及光照数据的无线传感器网络节点，准确采集水产养殖环境的数据信息。无线传感器模块的设计框图如图2所示。图中包括传感器、处理器、通信功能以及电源4个子模块。由于实际要求的差异，无线传感器模块4个子模块的硬件构成不尽相同，然而各子模块的功能基本相同。传感器子模块实现养殖环境的数据采集功能，并将采集到的信息转换成处理器可以识别的信息；处理器子模块调节整个无线传感器模块的工作状态，完成对自身采集信息和来自其他模块数据的处理，并实现与其他模块间的信息交流；通信功能子模块完成与其他模块间的信息通信以及收发采集到的数据；电源子模块主要负责提供模块正常工作需要的能量，一般使用微型电池。本文选用Ateml公司生产的AVR系列高性能、低功耗8位单片机ATmega128L，该芯片是一颗真正的系统芯片；在芯片内部集成了128KB的可编程闪存，具有独立锁定位、可选择的启动代码区进而通过片内的启动程序实现系统内编程，同时，其电压工作范围为2．7～5．5V。传感器采集到的数据信息通过AT－mega128L进行AD转换为数字信号，由无线通信模块负责将得到的数字信号输出。

3信息通信功能

3．1无线传感器网络

无线传感器网络的拓扑结构采用星网结合，各个采集点单独形成局部的无线传感器网络，通过中继节点将局部网络传出的数据汇聚传送到信息中心。各个采集点的无线传感器网络中都布置了传感器，这些传感器负责完成养殖环境的信息检测，即对池水温度、溶解氧浓度、pH值以及光照强度的信息采集。传感器采集到原始信号后，只有将模拟信号转换为数字信号才能通过无线网络进行传输，转换过程需要模拟信号放大器、A／D转换器、信号处理器等。传感器节点通过自组织功能将采集到的数据以单跳或者多跳的形式发送给中继节点。

3．2Wi－Fi传输

通常架设无线网络的基本配备是无线网卡及一台AP，足以实现无线模式，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。中继节点汇集到信息后通过Wi－Fi无线网络传输到信息处理中心，通过Wi－Fi接入点实现无线传感网之间的信息通信以及数据处理功能，Wi－Fi接入点既有普通站点的特点，同时可以实现接入到分配系统的功能。

4信息处理中心

4．1数据库管理

应用软件使用ADO设计连接ORACLE，具有采集信息的存档、当前或者历史信息的检索功能，实现对采集点采集到的数据的处理与存储。ADO设计开发中采用了较多的Command对象，同时采用ANSISQL语句实现对数据库的控制。鉴于实际操作中数据库中需要存档的数据量较大，因此数据的访问能力非常重要。而Command类的重复应用性比较好，可以把数据库的细节封入SQL里，当数据链表的内容改变时，可以只改正SQL语句就可以保证应用程序架构的稳定性。

4．2监控系统

为提高养殖人员对养殖环境的监视效率，本系统提供了良好的人机交互模块，含有信息实时显示、数据的历史查询模块、巡检人员的路径显示模块等功能。

5结束语