池塘精準養殖系統的建立及其應用

遠全義

池塘精準養殖系統，就是通過物聯網— “物物相連的互聯網”實現養殖管理自動化、精準化和信息化。目前物聯網技術已廣泛應用于安全、環保、交通、醫療、物流、生活等領域，隨著水產養殖業結構的不斷調整和經營方式的不斷轉變，物聯網技術開始應用于水產養殖業。2016年任丘市依托中國水產科學研究院淡水漁業研究中心，在瑞嬌水產養殖專業合作社安裝了一套池塘精準養殖系統，利用該系統進行自動增氧、自動投飼和遠程監控，取得省時、省力、節能、提質增效的明顯優勢。2017年任丘市利用河北省漁業油補調整資金實施了漁業科技創新及產業提升項目，在5個養殖示范場中安裝了10套（每場2套）精準養殖系統，并在市畜牧水產局安裝了小型視頻監控平臺，經短期使用，用戶反映良好。

1 池塘精準養殖系統概況

池塘精準養殖系統是基于智能傳感、無線傳感網、通信、智能處理與智能控制等物聯網技術開發的，集水質參數在線采集、智能組網、無線傳輸、智能處理、預警信息、決策支持、遠程與自動控制等功能于一體的水產養殖物聯網系統。利用該系統可實現生產自動化、管理智能化、養殖精準化、管理信息化，保障了水產養殖高效、環保、安全、健康。

1.1 系統構成

池塘精準養殖系統由4個子系統（即水產養殖環境監控系統、健康養殖智能化管理系統、生產區域視頻監控系統、手機遠程監控系統）和1個視頻信息監控平臺構成。

1.1.1 水產養殖環境監控系統 采用具有自識別、自標定、自校正、自動補償功能的智能傳感器，對池塘用水的水溫、pH值、溶解氧、溶氧飽和度、氧分壓5個參數進行實時采集（每5 s采集一次），通過無線傳輸和轉換處理，將養殖環境狀況顯示在顯示器、計算機或手機上，全面感知養殖環境的實際情況。系統具有在線數據處理、無線傳輸、異常報警等功能，可根據環境狀況作出判斷并及時采取必要的措施；可根據設定的參數閾值，進行自動增氧、自動調水，通過智控系統實現節能減排、提質增效。

1.1.2 健康養殖智能化管理系統 主要是自動化投飼系統。利用監控軟件和網絡技術，通過局域網、手機等工具，實現遠程異地監控。在人員不在養殖現場的情況下，能實時掌握投料情況、養殖產品的進食情況。利用遠程控制系統，進行定時定量精準投喂控制，實現自動化定時精準投料養殖，減少飼料損耗。

1.1.3 生產區域視頻監控系統 在養殖區域出入口及一些重要場所設置可360°旋轉的網絡監控攝像機和固定式槍機探頭，對養殖環境實時查看、視頻信息回看、傳輸和存儲，全程監控水產養殖過程，防止偷盜、防止魚類逃逸，確保生產安全。

1.1.4 手機遠程監控系統 通過GPRS遠程接入點接收無線控制終端匯聚的數據信息，用戶通過手機、計算機等信息終端，遠程查詢水質信息，同時可通過數據的分析處理，做出控制決策，遠程控制增氧、投飼等設備，查詢養殖區域現場情況，及時進行遠程控制。

1.1.5 視頻信息監控平臺 由服務器、計算機和顯示器組成，利用互聯網和相關軟件，對每個養殖場的水質監測數據和養殖區域現場情況統一實時監控，及時掌握每個養殖場的基本情況，具有數據存儲、查詢、回放和異常報警功能。

1.2 系統安裝條件

池塘規整，面積0.13～1.33 hm2，平均水深2 m以上；交通便利，電力充足，具有380 V/60 A、220 V/25 A電力設施；光纖入場，網絡帶寬不低于20 M；養殖品種、模式和生產方式不限；按有關標準和規范從事漁業生產，守法經營；同時，養殖企業掌握一定的計算機應用技術，對物聯網應用有興趣和意愿。

1.3 系統安裝及功能

每個養殖場選擇2個池塘，每個池塘安裝1套溶解氧傳感器、1套pH值傳感器和1個槍機攝像頭，同時在養殖場中心位置安裝一個360°旋轉具有云臺功能的球機，實時監控養殖生產區域；每場還有1臺計算機、1個顯示器、1個硬盤錄像機、6臺增氧機、2臺投飼機和1個移動監控終端。智能控制系統可對2個池塘的增氧機、投飼機進行智能控制，自動增氧、調水及投飼；通過物聯網將2個池塘監測到的水環境數據和養殖現場情況同時顯示在計算機和手機上，可通過計算機和手機客戶端完成對數據和養殖現場的查看、數據存儲分析、控制、歷史查詢等。

2 精準養殖系統的應用情況

目前池塘精準養殖系統已在任丘市5個養殖場中使用，其中在瑞嬌水產養殖專業合作社使用時間2年，現以該場為基準，對精準養殖系統應用及效果進行簡單對比分析。

2.1 池塘條件

該場位于任丘市鄚州鎮李廣三村，有大小池塘9個，養殖面積6 hm2，利用一口池塘，面積0.6 hm2，水深3 m，主養羅非魚，配備5臺3 kW葉輪式增氧機（其中1臺備用），1臺容量120 kg自動投餌機、1臺40 kW發電機（備用）。放苗前10天排干池水，用生石灰徹底清塘。

2.2 系統安裝情況

2016年5月20日，在接近該池塘中央位置安裝一套進口溶解氧傳感器和pH值傳感器，安裝深度1.5 m，可實時監測溶解氧、pH值、水溫、氧分壓、溶氧飽和度5個參數，同時控制3臺增氧機、1臺投飼機，球機（攝像頭）可監控池塘生產情況。

2.3 苗種放養情況

池塘主養羅非魚。于2016年3月25日，投放規格400～450 g/尾的草魚100尾（1 500尾/hm2）。300～350 g/尾的鰱、鳙魚100尾（1 500尾/hm2）。于5月30日放養規格100～150 g/尾的吉富羅非魚2 600尾（39 000尾/hm2）。

2.4 生產管理情況

養殖期間均投喂天津天祥水產養殖有限公司生產的浮性料，日投飼2～3次、每次投喂時間1～2 h，根據天氣、水溫、搶食情況和系統監測到的參數進行自動或手動調節，溶解氧參數閾值設定為3 mg/L，低于該數值自動開啟增氧機。當預判可能發生缺氧時，還可用手機APP遠程手動提前開啟增氧機和潛水泵注水，特別是在陰雨、悶熱天氣，要保持溶氧充足，水位不低于3 m。

2.5 養殖結果

10月15日養殖魚類全部出塘，羅非魚養殖周期137 d，平均規格800 g/尾，產量30 750 kg/hm2；草魚和鰱魚產量均為2 250 kg/hm2，總產量約35 250 kg/hm2。

2.6 養殖效益對比分析

對系統應用前后生產經濟效益進行分析，選取的主要分析指標有水電費、人工費、飼料費等投入成本（設施設備折舊費暫不計入成本）。應用前水電費按每hm2 20.1 kW/h和平均日開機時間以及平均用電單價進行計算，應用后水電費按每hm2 20.1 kW/h和系統記錄開機時間以及平均用電單價進行計算；應用前人工費按5%生產成本進行計算，應用后人工費按減少50%的加料時間進行計算；飼料費按實際發生的費用計算。生產同等魚產品時系統應用前后的主要養殖成本變化分析（見表1）。

從表中可以看出：系統應用后生產相同產量的魚產品，所需水電費、人工費、飼料費投入成本分別比應用前減少40%、50%

和10%。利用該系統一是使養殖生產全程增氧與調水自動化，極大程度地降低了養殖生產中因缺氧造成生產失敗的風險。二是養殖生產者即省力又省心。三是系統應用后養殖對象生長快、飼料系數降低，也由此減少了養殖生產對環境的影響，漁用藥品減少，從而提升了水產品質量。

3 精準養殖系統的應用體會

通過運用物聯網、大數據、云計算等技術，精準養殖系統在傳統漁業的基礎上，引入了智能化水產養殖模式和智能化養殖管理模式，實現了用技術替代經營，可精確根據水溫、pH值、溶解氧及溶氧飽和度等參數，科學、精準投飼，減少飼料的浪費和耗氧量的增加，改變了水產養殖相對落后的生產狀態，大幅提升了漁業技術含量和信息化水平；同時由于實現了手機遠程管理、智能控制，養殖現場實時監控追蹤，不僅提高了水產品質量和可追溯能力，還改變了從業者的生活以及水產養殖業傳統的營銷模式。

目前精準養殖系統在應用中仍面臨一些問題，一是根據養殖品種、放養密度、生產方式等情況的不同，一般7～10 d要及時擦洗傳感器探頭，以保證數據采集準確；二是養殖場要有具備電腦應用基礎，對物聯網感興趣的生產人員，根據養殖環境、方式和季節等情況及時修正參數閾值，才能發揮系統智能管理作用；三是因電力、網絡不穩易造成系統故障。受生產季節用電量大或雷雨大風等因素影響，當限電停電、斷網使系統功能中斷時，會給生產管理和生活帶來諸多不便，從而影響養殖生產。