數字漁業裝備在水產養殖中的應用推廣

田榮偉 曹建華 沈小偉

（常州市金壇區、溧陽市長蕩湖水產管理委員會管理處，江蘇常州 213224）

水產養殖是指在人為控制下的包含水生動植物繁殖、培育、收獲在內的一系列生產活動。從本質上來看，人工養殖與自然生長的最大區別在于人類為追求利益最大化，可能會對水體造成不可逆轉的傷害，不利于長遠發展。因此，在水產養殖中應用數字智能化漁業裝備，有助于實現科學、高密度精養，使人工養殖質量媲美自然生長。

1 數字漁業裝備應用于水產養殖中的總體架構設計

數字智能化漁業裝備的設計依賴于物聯網的運行體系，其總體架構如下。

（1）移動管理終端。水產養殖移動管理終端可以通過Web頁面、手機App以及液晶顯示屏等顯示水產養殖情況及水質變化情況，讓養殖戶和管理人員隨時隨地了解水質變化，從而實現對水質的適時調控。此移動終端具備智能化、便利性及可操作性等特點，可以通過對接加工餐飲行業、個人消費者、養殖戶、集體合作社等方式，形成完整的產業鏈。

（2）水體監控系統。作為數字智能化漁業裝備養殖系統的重中之重，水體監控系統最重要的價值在于找到“發展”與“可持續”之間的平衡點，既要最大程度地發揮水體的可利用空間，又要避免人工養殖模式對水體造成不可逆轉的傷害。因此，該系統應該包括水質智能監控與生產管理分析平臺、水產養殖監控中心、水產類病害監測預警與診斷平臺以及水產品全程質量安全可追溯平臺。上述四個子系統同時具備，

則表明基于數字漁業裝備的水產養殖產業鏈完全形成。

（3）水體控制系統。養殖生產智能管控系統功能在于為水體自動增氧，完成多種飼料自動精準投喂，維持水循環并進行不間斷水質監測，采用物理方式完成消毒殺菌，保證水體質量安全。而養殖綜合管理保障系統的功能在于對疑似出現質量問題的水質進行深入檢測，檢驗水產品的品質（包含是否出現藥物殘留現象），完成對多種常規病害的檢測以及非常規突發性重大水產品衛生事件的預警。

（4）水體感知系統。該系統的主要功能為對水體構成的所有常規指標進行監控，包含溶氧度、溫度、酸堿度、氣壓、風力、降雨量、氨氮含量、亞硝酸鹽含量、化學需氧量等[1]。

上述四項子系統為構成數字智能化漁業裝備系統的總體設計框架。在此基礎上，該系統還應具備數字水產公共信息服務平臺，對相關信息進行傳遞與管理；具備系統統一運維監管平臺，進行整體運維控制。

2 數字漁業裝備子系統在水產養殖中的應用

2.1 水體環境智能監測反饋系統水體環境智能監測反饋系統主要針對水體構成的各項參數進行監測。該系統主要基于分組無線服務技術的水質在線模塊實時采集水質參數，結合參數數據對水質進行實時分析；發現水體出現異常情況，迅速啟動報警機制；基于人工輸入的正常參數，建立健康水體數據模型。氣象數據監測模塊的功能為實時采集水體及附近區域的氣象參數；將參數上傳至存儲模塊并展開分析；收集足夠的氣象參數與水質參數后，圍繞兩者之間的關聯性展開分析。

基于RS485/232裝置的水質移動巡檢模塊主要功能為定時采集水體中氨氮含量的相關信息；定時采集水體亞硝酸鹽含量；定期統計水體當前化學需氧量數據；對上述信息進行上傳并分析。基于視頻數據傳輸網絡的監控模塊的主要功能為完成對視頻的錄制，并整理成數據信息，上傳至云存儲系統，便于遠程預覽及控制，將數據信息實時傳遞，完成共享[2]。

2.2 養殖生產及生態流量智能管控系統養殖生產及生態流量智能管控子系統的設計思路為根據我國水利部門、農業部門的相關要求，對養殖水體（湖泊、江河、魚塘等）的生態流量控制標準進行全面梳理，確保人工水產養殖不會對生態平衡造成破壞。在現有魚塘的基礎上，部署智能養殖管控模塊，可以將相鄰的養殖水體整合為新的智能水體，實現多種飼料的精準及智能投喂。該子系統由以下三部分組成。①互聯網接入終端。漁業養殖過程雖然朝向數字化發展，但發布相關指令的主體依然是人，廣泛分布的終端設備必須接入相同的網絡構架中。②設備管理終端，包含增氧設備、飼料自動投放機、池底虹吸排污設備、分層注水設備、物理消毒滅菌裝置、網箱升降控制設備。③監控模塊，完成對水體溶氧度、溫度、酸堿度的監控。

2.3 水體質量科學監測與生產管理信息分類梳理平臺水體質量科學監測必須借助監測與生產管理信息分類梳理平臺，具體的設置及應用流程如下。

（1）設備管理模塊。①水質監測傳感器。利用可編程邏輯控制系統，設定水體各項標準參數后，發現異常情況，及時記載相關信息并完成傳遞。②智能增氧設備。人工養殖與自然生長的最大區別在于水體的承載量存在較為明顯的差距。在不破壞自然水生生態平衡的前提下，如果出現水體耗氧量大幅度下降的情況，系統必須及時增氧。③投料設備。構成水體的某項成分降低時，完成自動投料。④循環水設備。針對部分“死水”水體，如果長時間缺乏流動性，養殖生物的生長質量必然大受影響，故需通過人工方式，實現水的流動循環。⑤物理滅殺程序。當水體中污染成分含量較高時，需啟動物理滅殺程序（無需投放化學消毒劑）[3]。

（2）設備管理模塊中的五項子功能分別對應相應的維護平臺，并由專人負責監控，一旦出現異常情況，人工及時介入，防止控制程序“錯亂”之下出現誤操作。

2.4 養殖信息共享管理終端①養殖戶移動管理終端。共分為水質數據、增氧設備、用電量、養殖訊息、專家咨詢、業務需求、報警咨詢以及一鍵呼叫共八項功能。②系統維護人員移動管理終端。主要功能與養殖戶終端完全一致。

基于上述兩種終端設備的八項功能，養殖信息共享管理終端能夠完成以下作業。①對水體指標監測過程進行人工監控。②對養殖現場的設施運行情況進行監控。③抽查養殖基礎數據錄入情況是否正常。④接收與養殖有關的咨詢信息。⑤查收工單，并根據客戶需求提供相應的服務。⑥對養殖設施的配置質量、實際運用情況進行檢測。⑦完成對養殖基礎數據的采集與印證，判斷其合理性[4]。

2.5 水產養殖常規病害及突發性重大衛生事件預警與診斷系統水產養殖期間，一旦出現大規模病害，養殖成果必然遭受嚴重破壞，故預警與診斷系統必不可少。①病害大數據分析與診斷模塊。主要功能為平臺計算機存儲功能區，充分容納與水產養殖品種有關的一切致病害類型，基于上述監控系統定期傳遞而來的數據，進行對照分析，判斷當前的水體狀況是否存在暴發大規模病害的可能性。②預警及應急處置模塊。如果大數據分析及診斷模塊無法根據常規病害種類作出有效印證，且水體中已經出現了較為明顯的異常情況，表明存在未知風險，故必須立刻啟動預警機制[5-6]。

3 結語

世界范圍內的淡、海水養殖均具有較大的發展潛力，特別是南方熱帶及亞熱帶地區，大片條件優越的水域尚未被完全開發及利用，其得天獨厚的優勢決定了其生產力遠遠高于其他地區。但如何保證水產養殖業可持續發展，避免人工介入造成生態環境嚴重透支，在未來相當長的一段時間內，都將是相關行業必須重點關注的問題。應用數字智能化漁業裝備進行水產養殖可以有效維持發展與環保平衡，值得推廣。