物聯網技術在水產養殖中的應用

劉學會 宋蓀陽

（1.唐山市曹妃甸區會達水產養殖有限公司，河北 唐山 063509；2.唐山市水產技術推廣站，河北 唐山 063000）

物聯網是指將互聯網的概念擴展到物理設備和日常對象之間的連接中。這些設備嵌入了電子設備、網絡連接和其他形式的硬件（如傳感器），可以通過網絡與其他人通信和交互，并且可以遠程監控。

物聯網在水產養殖中的應用越來越完善，通過遙測感知、數據無線傳輸、數據智能處理等多種功能模塊來更好地完成水產管理工作［1］。物聯網智能監控系統的普及更是讓水產養殖實現了對水環境的監測、飼料的自動投喂，確保水生動物健康生長，大幅提高了水產養殖的智能化、自動化程度，提升了養殖效率和質量［2］。

1 水產養殖中常用的物聯網系統

1.1 傳感子系統

傳感器子系統主要由服務器、遠程數據采集器、計算機終端、傳感器和基站等組成。這些設備和部件組成一個完整的信息采集系統，將采集到的信息傳輸到指定的終端，讓養殖戶直接看到當前養殖環境中的各種參數。利用傳感子系統可以實現對水質的實時監測，尤其是對光照、水溫、溶解氧、pH 值和氨氮等進行監控，一旦超出合理范圍，就會向終端發送警報［3］。過去，在沒有物聯網支持的情況下，養殖戶只能依靠經驗來完成對各種成分的把控，采用傳統的方法和人工經驗來判斷各種成分的含量。基于物聯網支持的傳感子系統研制成功后，各種參數的監測更加準確，方便養殖戶隨時隨地了解水產養殖過程中的各種問題，甚至可以利用自動化控制系統對養殖環境進行調控。

1.2 遙測子系統

傳統的養殖方式只能通過人工對水環境中的某些數據進行測量，難以保證數據的準確性。利用遙測子系統，能夠對水環境進行自動化監測、實時數據采集、無線傳感、智能處理及控制［4］，并將數據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。現如今，水產養殖規模越來越大，遙測子系統的應用能讓養殖戶對養殖區域進行更加精確的劃分，將二級分控中心和環境監測設備進行連接，利用軟件實現更加高效的監測，更加全面地對養殖區域進行管理。

2 物聯網技術在水產養殖中的實際應用

水產養殖物聯網系統工作流程見圖1，該系統主要由水質監測傳感器和遠程調控設備組成［5］。其中，水質監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］。通過傳感器向水質監測系統發出信號，一旦發現數據異常，系統會向用戶手機或者計算機發出警告提醒。遠程調控設備是指用戶通過手機、計算機終端設置光照、溫度、溶解氧、pH 值和氨氮控制系統相關參數，使水質數據恢復正常。

圖1 水產養殖物聯網系統

2.1 光照系統

對于魚類來說，從仔稚魚、幼魚到成魚等不同的生長發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育產生不良影響。方景輝等研究表明，除營養成分和體能值外，光照強度可顯著影響許氏平鮋幼魚的生長、攝食、消化率和餌料轉化率等［7］。

物聯網光照系統可以通過傳感器將環境信息傳遞到監測系統，終端計算機會自動計算出養殖水體所需的光照強度，以滿足水生動物的健康生長需求。當水質監測器發現光照強度異常時，會發出警報，養殖戶可以控制光源系統的打開或關閉來調節光照強度。

2.2 溫度系統

溫度直接影響水產動物的生長、攝食和繁育等生命活動，是水產養殖中重要的養殖參數之一。溫度過高或過低，均會導致缺氧、病害、凍害等一系列問題的發生。

物聯網溫度控制系統，可以智能實時監測養殖水體、池塘和養殖環境中的溫度。當溫度超過設定區間時，監測系統將會對發出異常信息警報。養殖戶接收到異常信息提示后，可以通過手機終端調整溫度設置參數，提高或降低養殖水體溫度。當水溫恢復正常值時，系統會自動關閉。在實際生產中，溫度監測系統往往對低溫預警發揮更為重要的作用，可以有效防止低溫凍害發生。

2.3 溶解氧系統

當水中溶解氧濃度超過設定區間時，監測系統將會發出異常信息警報。養殖戶接收到異常信息提示后，如果發現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，待溶解氧恢復正常時關閉閥門，以滿足水生動物生長所需。

2.4 pH值系統

水產養殖要維持在適宜的pH值范圍內，才能保證水生動物正常發生長育，pH值過高或過低均會對水生動物產生不良影響。

水體pH值監測系統大多數采用玻璃電極傳感器，可以實現水體中pH 值的實時在線監測。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。當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 值恢復正常時關閉進水閥門。

2.5 氨氮系統

水生動物的排泄物、未消耗的餌料、肥料、沉積物等均會導致水體中的氨氮超標。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。通過物聯網氨氮傳感器實時監測、采集水體的氨氮數據，發出異常預警，及時提醒養殖戶對養殖水體清潔、換水，或者采用物理、化學等方式有效避免氨氮污染水體和影響水生生物生長。

3 結語

各種物聯網技術的應用對水產養殖產生了積極的影響，讓水產養殖效率得到了大幅提升。未來，物聯網技術在水產養殖中的應用會越來越深入，而且隨著硬件技術水平的提升，養殖水環境監測、成分控制等均會變得更加精確。隨著各種新材料、新技術的應用，水產養殖會變得更加智能化。因此，應大力推進物聯網技術在水產養殖中的應用，不斷提升我國水產養殖水平，降低養殖風險，節約人工成本。