大數據技術應用于海洋養殖的措施探討

劉凱

摘 要 海洋養殖業通過多年的發展，當前已經逐漸發展成為我國海洋漁業當中經濟效益最高、活力最強的中流砥柱。與此同時，由于海洋養殖的特殊性，在海洋養殖業不斷發展的過程中，對海洋養殖技術水平的要求越來越高。5G時代的全面到來，大數據技術的不斷普及應用，為海洋養殖提供了有效的支持。鑒于此，本研究主要結合海洋養殖需求，深入闡述了大數據技術應用于海洋養殖的具體措施，僅供參考與借鑒。

關鍵詞 海洋養殖 大數據技術 在線監測

中圖分類號：TP311;S967 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）11-0033-02

近年來我國海洋養殖產業的不斷發展，海洋養殖產量保持穩定增長的態勢，已經成為海洋漁業全新的增長點。在看到海洋養殖發展的同時，我們也需要意識到當前存在的問題，由于當前海洋養殖的科技含量不高，在規范化、標準化、環境保護等方面還存在一定程度的問題[1]。隨著5G時代的到來，互聯網與移動互聯網中爆炸式的信息數據增長，大數據逐漸成為各行各業研究的核心技術，綜合利用大數據處理信息數據就成為研究的重點。對海洋養殖來說，大數據技術的應用，能夠為海洋養殖業提供更為完善的監控系統、數據分析，解決海洋養殖中諸多不確定因素，切實提升海洋養殖水平，實現智能化養殖的目標。在上述背景下，如何將大數據技術應用于海洋養殖就成為當前研究的重要內容。

1 海洋養殖大數據來源

海洋養殖本身較為特殊，面臨的外部環境相對較為復雜，且存在較高的變化程度，這個過程中涉及諸多復雜的信息數據，包括管理數據、環境數據、生長數據等等。與此同時，在海洋養殖過程中，各種互聯網數據、知識庫數據、歷史數據等也是海洋養殖中不可或缺的重要數據資料[2]。通過科學合理的數據分析，能夠全面提升計算機學習效率，針對各種問題進行準確的分析，同時針對發展趨勢進行有效的服務，為海洋養殖提供有效的支持。大數據技術在海洋養殖產業的應用，相應的數據主要源自于下面幾點：（1）物聯網信息數據，主要是包含相關的傳感器，如視頻監控設施、光照傳感器、pH、水質、溫度等;（2）網絡數據，綜合利用網絡接口，從互聯網中獲取海洋養殖相關的信息數據;（3）其余數據，主要指的是系統當中已經存儲的相關數據，包括海洋養殖相關的專業數據庫、水產養殖知識庫等。通過針對這些信息數據進行梳理，利用大數據技術進行挖掘分析，為海洋養殖提供更多的決策支持。

2 基于大數據技術應用的在線監測系統構建

大眾對海洋養殖產品的需求呈現出不斷增長的態勢，傳統海洋養殖模式受限于技術水平不足，已經無法滿足大眾對海洋養殖產品高質量、高產量的需求。通過大數據技術的應用，針對海洋養殖水質、環境、產品生長情況實施全面的信息數據采集，為海洋養殖提供有效的決策參考，提升海洋養殖的科學性、規范性，從而有效保障海洋養殖產量、質量的穩步提升[3]。

對于海洋水質的監測系統來說，主要是由無線傳輸通信模塊、數據處理模塊、控制模塊、傳感器模塊等共同組成。通過傳感器動態采集海洋溫度、溶解氧、pH值、渾濁度，然后將相關數據傳輸到數據處理單元，數據處理單元針對相關的信息數據進行轉換處理，轉換為更為標準的信息數據，利用無線通信傳輸到云平臺或者系統，同時針對數據進行儲存。對于控制模塊來說，主要是由單片機、PLC構成，其是海洋養殖在線監測系統的核心，以此來對系統進行控制。

我國當前現有的水質監測系統主要包含以下幾點內容：（1）多點在線水質監測系統，能夠針對海洋養殖區域6個不同區域的水質實施監測;（2）通過工控機建設水質在線監測虛擬儀器，優勢在于操作便捷、響應速度快、輸出圖形形象等優勢;（3）基于BP神經網絡應用的在線水質監測系統，綜合利用神經網絡所具備的自動學習作用，以此來建立更為適合的預測模型參數，能夠在海洋養殖監測過程中，不斷采集數據、優化數據，與大數據技術進行有效的聯動。

基于上述研究，可以嘗試利用單片機與其余集成類芯片，針對傳感器信息數據進行動態收集，然后在系統中進行短期儲存，利用大數據實施計算，網絡通信設施將對應的信號傳輸到數據平臺，平臺利用系統、程序，針對相關數據實施制圖、匯總處理。最終，針對數據實施研究，研究數據是否超出或者低于設定的閾值，相應的數據需要定期更新，詳細的結構見圖1。

3 基于大數據技術應用的海洋養殖監測硬件

水溫作為海洋養殖當中的重要數據，不同類型的生物對于水溫方面的需求存在明顯的差異性。大部分情況下，隨著水溫的增高，生物的生長速度能夠得以一定程度的提升，同時受精卵孵化時間也會在一定程度的縮短，然而水溫與氮氧總量表現為負相關，必須要針對水溫進行科學合理的監測，同時參考海洋養殖區域歷年的水溫信息，利用大戶數技術進行動態的分析，為海洋養殖提供有效的參考。對于海水溫度傳感器的選擇來說，可以選擇水體溫度傳感器WQ101B來完成海水溫度測量與數據傳輸的工作，而大數據技術能夠針對養殖品種密度、區域特征、季節特征等相關數據的分析，對報警的閾值進行設計，只要溫度超出閾值，則能夠通過系統報警或者自動化處理[4]。

因為酸性水質的影響，會導致海產養殖生物感染蟲病，也會引發天然餌料繁殖效率大幅降低，甚至導致養殖生物大范圍的死亡。溶解氧與海洋養殖生物健康生長之間存在密切的聯系，理想的溶解氧環境下，能夠促進生物食欲的顯著提升，全面提升飼料使用的效率，在改善水質的同時，促進海洋養殖生物的快速發育。對于pH值所進行的測量，主要選擇玻璃電極法進行測量，復合電極主要包含特制玻璃與Ag/Ag CI參考凝膠電極。與此同時，溶解氧選擇化學反應生成的電壓，針對海水含氧量進行全面的測量，選擇特殊酸性電解液，陰極選擇惰性金屬金，陽極選擇金屬鉛，氧氣通過擴散的模式，綜合利用氟樹脂膜參與氧化還原反應，最終建立氧鉛蓄電池，綜合利用內部把氧化還原反應生產的電流流轉成電壓輸出。通過大數據進行動態分析、監控，在發現海水溶氧量相對較低的情況下，系統能夠自動運行增氧泵，使得水體當中具備重復的溶解氧。

海水濁度所進行的測量，主要是選擇光學傳感器實施測量，根據構成方法180.1濁度測量，WQ730濁度傳感器設置為90°散射濁度計。運行過程中，通過聚焦束光強度測量濁度傳感器的光電探測器定位在90度的光束。水體的壓力測量可以通過壓力傳感器測得，此部分可以通過壓力的變換，經過系統程序的計算可以得出在水體的具體深度，這樣可以測量不同深度的水體環境下水體的數據，這樣就可以對生活在不同水深的海產品所需的水質進行檢測，使得系統的應用更加廣泛[5]。

對于供能系統來說，當前新興技術的不斷應用，科技水平的不斷提升，傳感器本身的能耗越來越低，可以選擇鋰電池的方案進行供能。在此基礎上，綜合參考海洋養殖地區的用電成本、環境特征，分別選擇在對應節點采用針對性的供能系統，如選擇太陽能一體充電電池，不僅能夠實現供能成本控制的目標，同時又能夠兼顧環保方面的需求，通過太陽能充電電池與鋰電池的合理搭配，能夠兼顧不同天氣環境下的功能需求。

上述系統設計可以根據海水養殖需求進行針對性的優化改裝，可以在系統當中添加多元化的傳感器種類、數量，系統將獲取的數據上傳到對應的平臺，利用大數據開展針對性的分析與制圖處理。因為海洋養殖本身的特殊性，系統采集整理的信息數據量較為龐大，需要全面納入硫化物、氨氮、濁度、溶解氧、pH值、水溫等相關信息數據，相應的大數據技術應用還應當與云計算技術、物聯網進行有效的整合，通過多元化的新興信息技術應用，以此來進行動態、實時的監測分析。此外，系統本身也具有較高的自由度，利用單片機的集成模塊進行設計，同時系統程序選擇matlab編寫、開源，能夠適用于不同區域的海洋養殖情況、海洋養殖規模，滿足更多領域的應用需求。

4 結語

綜上所述，現代技術的迅猛發展，為海洋養殖業提供了有效的支持，能否將新興技術應用于海洋養殖，直接關系到海洋養殖產業未來的發展。通過大數據技術的有效應用，能夠全面提升海洋養殖的智能化水平，針對各方環境數據進行自動化、智能化管理，從而有效保障海洋養殖的科學性、合理性。[6]

參考文獻：

[1] 楊美佳，陳東明，朱家佑，余石愛，陳欣杰.面向粵港澳大灣區的南澳海洋養殖產業發展策略[J].現代營銷（下旬刊），2020（12）：114-115.

[2] 曾晨.海上風電與海洋養殖兼容優勢與可行性研究[J].能源與環境，2020（04）：18-20.

[3] 邢博聞，張夢佳，劉雨青.一種應用于海洋物聯網技術教學的鮑魚養殖系統的設計[J].水產養殖，2020，41（04）：56-58.

[4] 祝曉棟.探究海洋生物技術在水產養殖中應用的可行性[J].山西農經，2019（24）：104-105.

[5] 深遠海智能化漁業養殖平臺——“海洋漁場1號”[J].太平洋學報，2018，26（03）：11.

[6] 葉煉煉.海洋水產養殖數據分析和云計算研究[J].信息與電腦（理論版），2016（07）：123-124.