1、水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展現(xiàn)狀

    在漁業(yè)發(fā)展中，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式曾對我國水產(chǎn)品產(chǎn)量的快速增長起了重大作用。但隨著人們消費水平和環(huán)保意識的增強，群眾的飲食習(xí)慣和結(jié)構(gòu)已發(fā)生了很大變化，綠色水產(chǎn)品越來越受到消費者的青睞。傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式在生產(chǎn)實踐中卻存在種種弊端，所生產(chǎn)的水產(chǎn)品難以滿足市場需求。具體表現(xiàn)在如下幾方面：

1.基礎(chǔ)設(shè)施簡陋、陳舊、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)脆弱傳統(tǒng)養(yǎng)殖企業(yè)缺乏現(xiàn)代化、高層次養(yǎng)殖生產(chǎn)所必需的物質(zhì)條件和綜合經(jīng)營規(guī)模，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益低下。企業(yè)缺乏技術(shù)儲備，無技術(shù)改造和擴大再生產(chǎn)資金，只能維持現(xiàn)狀，在市場競爭中處于劣勢。

2.養(yǎng)殖品種單一化、常規(guī)化2000年我國水產(chǎn)品人均占有量為33.8kg，比世界平均水平高50％。目前各種常規(guī)水產(chǎn)品市場已出現(xiàn)供大于求的局面，如2009年春節(jié)，

我國各大城市的淡水魚市場普遍存在不同程度的壓塘現(xiàn)象。隨著人們需求結(jié)構(gòu)和消費偏好的改變，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖品種單一化、常規(guī)化將逐漸被市場所淘汰。

3．養(yǎng)殖水域環(huán)境條件不斷惡化我國人口稠密地區(qū)的水域絕大部分都富營養(yǎng)化，

例如全國有水質(zhì)監(jiān)測的1200多條河流中，就有850條受到污染。海洋方面，自2000

年以來，我國海域多次發(fā)生規(guī)模巨大、毒性極強的赤潮，給我國的海水養(yǎng)殖業(yè)造成巨大的損失。在大中城市的郊區(qū)也由于種種原因，養(yǎng)殖水域污染日趨嚴(yán)重。如全國著名的池塘養(yǎng)魚高產(chǎn)區(qū)——無錫河厥口的池塘養(yǎng)魚業(yè)，因為梁溪河嚴(yán)重污染等原因正逐步萎縮。

4．養(yǎng)殖水域的二次污染十分嚴(yán)重在淡水養(yǎng)殖方面，據(jù)測算，養(yǎng)殖   1T淡水魚的排污量相當(dāng)于20頭肥豬的糞便量。以北京密云水庫網(wǎng)箱養(yǎng)鯉為例，畝產(chǎn)在20 t以上，似乎經(jīng)濟(jì)效益可觀。但是其后果卻導(dǎo)致水庫水質(zhì)轉(zhuǎn)肥，其中氨態(tài)氮增加了7.3倍，活性磷酸鹽增加了10.3倍，不得已而禁止網(wǎng)箱養(yǎng)魚。而且其后的治理費用，超過了網(wǎng)箱養(yǎng)魚的利潤。在海水養(yǎng)殖方面，人類過度開發(fā)養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)大大超過了海水的自凈能力，對蝦病的泛濫就是最典型的事例。

5.水產(chǎn)資源遭到嚴(yán)重的破壞，不少水域生態(tài)失衡水域的過度開發(fā)，導(dǎo)致原有的水草資源破壞，原有的優(yōu)良品種種質(zhì)退化，直接危害到水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的生存與發(fā)展。例如，陽澄湖原來水草的覆蓋率很高，水質(zhì)清晰，所產(chǎn)的蟹個大肉美。如今陽澄湖水草稀少，水質(zhì)渾濁，蟹種早熟，品質(zhì)退化。 所謂智能化漁業(yè)，是指將工程技術(shù)、機械設(shè)備、監(jiān)控儀表、管理軟件和無線傳感等現(xiàn)代技術(shù)手段用于漁業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)高密度、高產(chǎn)值、高效益的標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖模式。與傳統(tǒng)粗放型養(yǎng)殖模式相比，智能化漁業(yè)具有明顯的優(yōu)勢。一是機械化、自動化程度較高，能迅速運用先進(jìn)的養(yǎng)殖技術(shù);二是通過循環(huán)用水和污水處理，實現(xiàn)高密度養(yǎng)殖和節(jié)約水資源，是一種環(huán)保型、節(jié)水型、高產(chǎn)值的養(yǎng)殖模式;三是由于從事智能化漁業(yè)的人員大多具有較高的科技、文化素質(zhì)，因此智能化漁業(yè)的生產(chǎn)效率高，企業(yè)的經(jīng)營管理水平也較高，對促進(jìn)我國漁業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮更大的作用。

2、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

    物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用在各個領(lǐng)域都起著重要的作用。具有環(huán)境感知能力的各類終端、基于泛在技術(shù)的計算模式、移動通信等不斷融入到不同行業(yè)的各個環(huán)節(jié)，可大幅度提高各領(lǐng)域的不同效率，改善質(zhì)量，降低成本和資源消耗。近些年隨著人們生活水平提高，水產(chǎn)品需求量逐年遞增，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式無法滿足大密度高產(chǎn)量的養(yǎng)殖模式，水產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量都無法滿足社會需求?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能化漁業(yè)是專門為人工水產(chǎn)品養(yǎng)殖設(shè)計開發(fā)的，采用無線傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化管理等先進(jìn)管理方法對養(yǎng)殖環(huán)境、水質(zhì)、魚類生長狀況、藥物使用、廢水處理等進(jìn)行全方位管理、監(jiān)測，具有數(shù)據(jù)實時采集及分析、食品溯源、生產(chǎn)基地遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上大大提高了產(chǎn)量。

3 物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)功能概述

3.1 監(jiān)測系統(tǒng)配置

養(yǎng)殖場環(huán)境監(jiān)測

養(yǎng)殖場環(huán)境監(jiān)測包括：水溫監(jiān)測、光照度監(jiān)測、空氣溫濕度、太陽總輻射監(jiān)測、降雨量監(jiān)測、硫化物監(jiān)測、亞硝酸鹽監(jiān)測等。?

養(yǎng)殖場水質(zhì)監(jiān)測?

水質(zhì)監(jiān)測主要包括：溶解氧監(jiān)測、PH值監(jiān)測、氨氮含量監(jiān)測、水位監(jiān)測、濁度監(jiān)測、鹽度、COD、BOD。?

智能化控制系統(tǒng)

智能化控制系統(tǒng)主要包括：增氧泵控制、自動給排水控制、遮陽補光控制、水溫控制。

3.2 項目架構(gòu)

1）數(shù)據(jù)采集部分

前端的數(shù)據(jù)的采集是整套項目的前沿部分，是整個項目的基礎(chǔ)。采集系統(tǒng)將完成影響水生生物生長相關(guān)的所有環(huán)境信息的采集工作。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸部分

網(wǎng)絡(luò)傳輸主要負(fù)責(zé)將前端數(shù)據(jù)采集部分采集到的數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器，并提供遠(yuǎn)程終端訪問主服務(wù)器，是整個項目數(shù)據(jù)的傳輸通道。

3）監(jiān)控管理部分

采集到的數(shù)據(jù)通過終端設(shè)備展示給用戶，使用戶能夠了解生產(chǎn)基地、生態(tài)園實時的信息。用戶可以通過各種終端如電腦、手機、手持終端、觸摸式一體機等實時了解養(yǎng)殖場各類環(huán)境信息。

4）智能控制部分

采集到的數(shù)據(jù)通過與系統(tǒng)設(shè)置的閥值進(jìn)行對比，參數(shù)超出閥值后自動打開或關(guān)閉相應(yīng)機電設(shè)備。

4、物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)方式

4.1養(yǎng)殖場環(huán)境監(jiān)控

1)水溫監(jiān)控：

溫度是影響水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要物理因子之一。水溫不僅影響水體水質(zhì)狀況，還影響?zhàn)B殖對象的生長發(fā)育，通過水溫的觀測實驗得知：水溫與溶解氧含量符合等比級曲線模型水溫與氨氮總量總體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；不同水產(chǎn)生物對水溫不同適應(yīng)性，在適合溫度范圍內(nèi)，水溫越高，養(yǎng)殖對象攝食量越大，并且餌料系數(shù)越??；一般水溫越高，水產(chǎn)生物生長速度越快。通過計算養(yǎng)殖對象長期活動積溫即可推斷某一品種從育苗到商品上市所需時間；水溫高低直接決定受精卵的孵化時間，在適合溫度范圍內(nèi)，水溫越高孵化時間越短。以上數(shù)據(jù)表明水溫是影響水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。傳統(tǒng)室內(nèi)養(yǎng)殖的大多使用附近的江河作為循環(huán)水源，江河水溫受氣候影響很大，大部分養(yǎng)殖場使用人工測溫，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和監(jiān)控力度都難以得到保證。本系統(tǒng)采用工業(yè)級在線溫度傳感器，24小時全天候監(jiān)測養(yǎng)殖水體溫度。采集溫度包括進(jìn)水口溫度，池內(nèi)溫度，養(yǎng)殖場空氣溫濕度。系統(tǒng)可根據(jù)不同季節(jié)、養(yǎng)殖品種、養(yǎng)殖密度等信息進(jìn)行系統(tǒng)報警閥值設(shè)定。當(dāng)溫度超出閥值時，系統(tǒng)報警：自動打開現(xiàn)場聲光報警器；通過手機給管理員發(fā)送報警短信；監(jiān)測界面彈出報警信息。溫度過高和過低都會影響水生生物的生長狀況，為了保證養(yǎng)殖場水溫恒定，可在進(jìn)水口建立水溫緩沖池，通過與系統(tǒng)對接的溫控設(shè)備調(diào)節(jié)水溫，之后在將緩沖池內(nèi)恒溫水送入養(yǎng)殖池內(nèi)。在一段時間內(nèi)（可設(shè)定），水溫處于低溫時，系統(tǒng)自動打開溫控設(shè)備，溫度參數(shù)恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)值后，溫控設(shè)備自動關(guān)閉。 當(dāng)養(yǎng)殖池溫度過高時，系統(tǒng)自動打開進(jìn)出水口，更換池水，達(dá)到降溫目的。

2)光照監(jiān)控

光照度的時間長短和強弱會影響?zhàn)B殖對象的繁殖周期和體表樣色，繁殖周期決定產(chǎn)量，體表顏色和品質(zhì)關(guān)系密切。本系統(tǒng)采用高感光度的光照度傳感器，系統(tǒng)可根據(jù)不同季節(jié)、養(yǎng)殖品種、天氣情況等信息自動計算養(yǎng)殖對象所需光照強度、光照時間從而判斷天窗、遮陽開啟時間、是否需要人工補光等。

3)水位監(jiān)控

水池水量是水產(chǎn)養(yǎng)殖的一個重要指標(biāo)，水量過少會增加飼養(yǎng)密度，導(dǎo)致單位體積內(nèi)生物密度增加造成生長環(huán)境惡化、溶解氧降低、氨氮含量增高、特種生物進(jìn)而互相爭斗撕咬等情況造成生物受傷死亡，當(dāng)水池水位處于低水位時自動打開補水水泵。室外養(yǎng)殖池要防止雨季降雨帶來的水位猛烈上漲而引起的魚類出逃，應(yīng)設(shè)立高水位溢流排水口，并在排水口加裝細(xì)孔網(wǎng)防止養(yǎng)殖的生物出逃。

4) 給排水控制

傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式里，魚池?fù)Q水全部有人工完成，費時費力。本系統(tǒng)可根據(jù)水質(zhì)需要進(jìn)行自動換水，管理員也可以根據(jù)系統(tǒng)提供的實時參數(shù)判斷養(yǎng)殖池是否需要換水，并通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行換水。

4.2 養(yǎng)殖場水質(zhì)監(jiān)控

1) 溶解氧監(jiān)控

    溶解氧是水生生物正常生理功能和健康生長的必須物質(zhì)，溶解氧高可以增進(jìn)水產(chǎn)生物的食欲，提高飼料利用率，加快生長發(fā)育。同時溶解氧也是水質(zhì)改良的必需物質(zhì)，是維持氮循環(huán)順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。本系統(tǒng)采用高精度溶解氧探頭實時采集水體溶解氧含量，當(dāng)水體溶氧量過低時自動打開增氧泵。一般養(yǎng)殖場養(yǎng)殖珍貴魚種時都是24小時長時間供氧，這樣養(yǎng)殖池內(nèi)雖然不會出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象，缺造成了能源的浪費。將增氧泵與本系統(tǒng)對接后，可根據(jù)水生物實際需求開啟和關(guān)閉增氧泵即保證水生生物健康生長也節(jié)約了能源。

2) PH值監(jiān)控

    pH值過低，酸性水體容易致使魚類感染寄生蟲病，如纖毛蟲病、鞭毛蟲病；其次水體中磷酸鹽溶解度受到影響，有機物分解率減慢，天然餌料的繁殖減慢；再者，魚鰓會受到腐蝕，魚血液酸性增強，利用氧的能力降低，盡管水體中的含氧量較高，還是會導(dǎo)致魚體缺氧浮頭，魚的活動力減弱，對餌料的利用率大大降低，影響魚類正常生長。PH值過高會增大氨的毒性，同時腐蝕魚類鰓部組織，引起大批死亡。PH異常在傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式里不易發(fā)現(xiàn)，往往造成的損害比低溫、缺氧更大。系統(tǒng)采用進(jìn)口PH探頭，監(jiān)測水體PH值，PH值異常時，系統(tǒng)自動打開進(jìn)出水口電磁閥進(jìn)行換水，保證水生生物生長在恒定PH環(huán)境內(nèi)。

3) 氨氮含量監(jiān)測

水體內(nèi)的氨氮主要來源于水生生物的排泄物，施加的肥料，殘餌被微生物分解成氨基酸，再進(jìn)一步分解成氨氮。同時水體氧氣不足時，水體發(fā)生反硝化反應(yīng)也會產(chǎn)生氨氮。然而，國產(chǎn)氨氮檢測設(shè)備不成熟，進(jìn)口設(shè)備價格昂貴。本系統(tǒng)通過放養(yǎng)光合細(xì)菌，細(xì)菌進(jìn)行硝化作用降低水體氨氮含量，同時采用生物傳感器監(jiān)測光合細(xì)菌濃度，從而判斷水體氨氮含量。

5 系統(tǒng)軟件功能

5.1 數(shù)據(jù)采集功能

5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定

用戶可根據(jù)專家系統(tǒng)和技術(shù)員經(jīng)驗設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值，采集值超出報警值時系統(tǒng)自動報警。

5.1.2

數(shù)據(jù)實時查詢可遠(yuǎn)程查看養(yǎng)殖場實時數(shù)據(jù)，及時在千里之外也能讓您對養(yǎng)殖場了如指掌。

5.1.3

趨勢圖查詢趨勢圖查詢服務(wù)可方便您觀察一段時間內(nèi)檢測值變化較大的檢測點

5.1.4

歷史數(shù)據(jù)查詢歷史數(shù)據(jù)查詢服務(wù)提供個監(jiān)測點檢測數(shù)據(jù)查詢，為研究水生生物生長規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)。

5.2 設(shè)備控制

5.2.1 控制形式設(shè)置

管理員可根據(jù)實際需求靈活選擇控制方式，手動控制模式下管理員可通過電腦等工具對養(yǎng)殖場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，自動模式下系統(tǒng)根據(jù)采集的實時參數(shù)判斷設(shè)備開啟、關(guān)閉。