○天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心 陳 勇 朱祥冒 尚 力

當前，隨著人口數(shù)量的不斷增長，國民經(jīng)濟發(fā)展水平和人民生活水平的不斷提高，水產(chǎn)品的消費量也持續(xù)增加，水產(chǎn)品養(yǎng)殖前景良好。據(jù)統(tǒng)計，2013年天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖面積為62萬畝，全年水產(chǎn)品總產(chǎn)量預(yù)計將達到37.5萬噸。為讓市民吃上“放心魚”，相關(guān)部門正加快實施現(xiàn)代漁業(yè)提升工程。

一、天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用機械化現(xiàn)狀

隨著天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘逐步老化、病害多發(fā)、效益下降，如何提高養(yǎng)殖產(chǎn)品的品質(zhì)、增加養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟收入，實現(xiàn)高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)成為天津市亟待解決的問題。

目前，在機械化應(yīng)用方面，天津市現(xiàn)有的設(shè)施、設(shè)備及機械化技術(shù)已不能滿足高密度養(yǎng)殖的要求，嚴重阻礙水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。以增氧機為例，天津市應(yīng)用的增氧設(shè)備普遍存在功率大、能耗高等問題，數(shù)千瓦的功率，浪費了大量電費，并且增氧效果差，不能形成水體整體循環(huán)，只能在局部和表層增氧，底層缺氧無法改善，整體增氧效果不理想；噪音污染嚴重，震動波造成對魚蝦等苗體保護膜的損傷和易造成疲憊、厭食的養(yǎng)殖弊端，使成活率較低；材質(zhì)選用差，大部分材料使用了鐵，鐵長時間在水中使用會腐蝕，給水體和維修造成安全隱患。此外，水產(chǎn)品的養(yǎng)殖技術(shù)要求較高，需精細化養(yǎng)殖。要達到精細化健康養(yǎng)殖，豐產(chǎn)豐收，提高效益，要求養(yǎng)殖戶對水產(chǎn)品的生長發(fā)育情況有及時的了解并及時處理，而傳統(tǒng)的方法采用養(yǎng)殖水域定點捕撈或潛水觀察的方式，既不安全且勞動強度又大，而且很不科學(xué)，容易受各種客觀因素的限制。

針對以上問題，天津市農(nóng)機推廣部門采取多項舉措，引進了一批新型養(yǎng)殖機械化技術(shù)并開展的詳實的試驗示范，取得了良好地應(yīng)用效果。其中，物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用及游弋式水下視頻監(jiān)測試驗，通過對水體中水產(chǎn)物種生長及溶解氧等關(guān)鍵指標的監(jiān)測，實現(xiàn)了科學(xué)高效的養(yǎng)殖模式，達到了節(jié)本增效的目的。

二、發(fā)展水產(chǎn)健康養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控技術(shù)的重要性

傳統(tǒng)的粗放養(yǎng)殖模式，采用人工觀察，單純依靠經(jīng)驗進行水產(chǎn)養(yǎng)殖的方法，很容易在養(yǎng)殖過程中造成調(diào)控不及時，反饋較慢，出現(xiàn)“浮頭”和大面積死亡等現(xiàn)象，造成重大經(jīng)濟損失，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖精準化和智能化的發(fā)展要求?；谝陨蠁栴}實施水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子立體分布規(guī)律和快速檢測技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化和可視化無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、PH值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）的實施控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)，對提高水產(chǎn)養(yǎng)殖精準化生產(chǎn)和智能化監(jiān)控具有重要意義，符合天津市“生態(tài)、健康、循環(huán)、集約”水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展要求，對促進天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用，是實現(xiàn)漁業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程智能化控制、科學(xué)化管理、信息化服務(wù)、全程化追溯的重要途徑，是促進漁業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要措施。通過實施水產(chǎn)健康養(yǎng)殖水體環(huán)境智能化調(diào)控技術(shù)示范，實現(xiàn)水體水溫、PH值、鹽度值、氨氮含量等參數(shù)的實時監(jiān)測，通過控制水體調(diào)控設(shè)備智能換水、智能增氧和智能投喂，提高天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖的信息化和智能化水平，提高養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖效益和水產(chǎn)品的安全性。

水產(chǎn)養(yǎng)殖水體環(huán)境綜合調(diào)控系統(tǒng)通過對水質(zhì)參數(shù)和養(yǎng)殖物種活動狀態(tài)的準確檢測，數(shù)據(jù)的可靠傳輸，信息的智能處理以及控制機構(gòu)的智能控制，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學(xué)養(yǎng)殖與管理，能夠大幅度提高水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)科技含量。

水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)是面向水產(chǎn)養(yǎng)殖集約、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全的發(fā)展需求，基于智能傳感技術(shù)、智能處理技術(shù)及智能控制等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)，集數(shù)據(jù)、圖像實時采集、無線傳輸、智能處理和預(yù)測預(yù)警信息發(fā)布、輔助決策等功能于一體，通過對水質(zhì)參數(shù)的準確檢測、數(shù)據(jù)的可靠傳輸、信息的智能處理以及控制機構(gòu)的智能化自動控制，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖和管理的信息化。養(yǎng)殖戶可以通過手機、PDA、計算機等信息終端，實時掌握養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境信息，及時獲取異常報警信息及水質(zhì)預(yù)警信息，并可以根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，實時自動地調(diào)整控制設(shè)備，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學(xué)養(yǎng)殖與管理，最終實現(xiàn)節(jié)能降耗、綠色環(huán)保、增產(chǎn)增收的目標。

三、水產(chǎn)健康養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控技術(shù)的模式

水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)綜合利用了物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)、智能處理與控制技術(shù)，集數(shù)據(jù)、圖像實時采集、無線傳輸、智能處理和預(yù)測預(yù)警信息發(fā)布、輔助決策等功能于一體，實現(xiàn)現(xiàn)場及遠程系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取、報警控制和設(shè)備控制。養(yǎng)殖戶可以通過手機或Web頁面實時了解養(yǎng)殖塘內(nèi)各項參數(shù)和設(shè)備啟閉狀態(tài)，真正實現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的信息化、傳感化，使水產(chǎn)品在最適宜的環(huán)境下生長，達到智能、節(jié)能和增產(chǎn)的目的。

1.工廠化養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式。建立工廠化養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)示范點一個。工廠化全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中安裝水質(zhì)在線監(jiān)控和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測水溫、溶解氧、鹽度、PH值、氨氮等水質(zhì)信息，實時查看養(yǎng)殖車間內(nèi)各設(shè)備工作情況，系統(tǒng)對養(yǎng)殖池分類，分別設(shè)定不同的標準參數(shù)，在采集到的魚池參數(shù)超出標準時可進行報警，從而實現(xiàn)水質(zhì)的實時監(jiān)控。終端電腦上的軟件對連接的養(yǎng)殖池水質(zhì)可進行自動監(jiān)測和手動監(jiān)測。

自動監(jiān)測是對一組傳感器（也就是多個養(yǎng)殖池）根據(jù)設(shè)定的時間間隔，按順序逐一進行數(shù)據(jù)采集，存入數(shù)據(jù)庫，同時和標準值比較，進行監(jiān)測；系統(tǒng)配置有多個取樣泵，多通道取樣閥，傳感器流通池，廢樣水消毒處理系統(tǒng)，人工界面，現(xiàn)場PLC控制及工控機等，并附有GPRS模塊，可實現(xiàn)實時現(xiàn)場監(jiān)控及遙控遙測等功能。

2.池塘養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式。建立池塘養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)示范點，分別進行池塘養(yǎng)魚及養(yǎng)蝦的試驗示范。通過智能傳感器自動采集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，針對水產(chǎn)養(yǎng)殖對水質(zhì)的要求，同時監(jiān)測溫度、溶解氧、PH值、氨氮和鹽度等參數(shù)。通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場無線覆蓋范圍3公里；采用智能信息采集與控制技術(shù)，具有自動網(wǎng)絡(luò)路由選擇、自診斷和智能能量管理功能。增氧控制器實現(xiàn)增氧控制的關(guān)鍵部分，它可以驅(qū)動葉輪式、水車式或微孔曝氣空壓機等多種增氧設(shè)備。用戶通過監(jiān)控平臺可以實施監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)，同時監(jiān)控計算機對數(shù)據(jù)進行分析處理，做出控制決策，通過無線接入點向配電箱發(fā)送控制指令。

四、水產(chǎn)健康養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控技術(shù)的主要內(nèi)容

1.水體養(yǎng)殖監(jiān)測技術(shù)。根據(jù)對水體溫度、溶解氧、PH值等關(guān)鍵參數(shù)的自動監(jiān)測結(jié)果，配合漁業(yè)生產(chǎn)機械裝備實現(xiàn)智能化集中控制；可以根據(jù)所養(yǎng)殖的對象所適應(yīng)溶解氧范圍設(shè)定溶氧的控制范圍，計算機通過溶解氧傳感器采集的數(shù)據(jù)，在設(shè)定溶氧的控制范圍內(nèi)控制芯片自動開啟關(guān)閉增氧機，合理使用配置增氧機，即節(jié)約用電，減少機械磨損，又做到以最小的投入換取最大的效率；根據(jù)光與溶氧量的變化規(guī)律采取補光增加光照讓水藻放氧；根據(jù)PH值的變化分析水質(zhì)的惡化和有害物質(zhì)如氨氮、硫化物、亞硝酸鹽等的產(chǎn)生以及殘留餌料等有機物腐爛氧化程度，通過報警系統(tǒng)提交水質(zhì)分析報告并發(fā)送警示信息，以便及時啟動耕水、增氧及投餌設(shè)備，進行相關(guān)作業(yè)。

2.智能化水體處理技術(shù)。通過實時監(jiān)測水體中病毒和細菌的含量，采用相關(guān)自動化消毒設(shè)備，對水體進行不定時處理，保持水體水質(zhì)質(zhì)量，以此起到有效加快養(yǎng)殖群體生長速度的作用；紫外線消毒機幾乎對水體中所有的微生物、細菌、病毒和藻類生物都起殺滅作用，殺菌快、滅菌率高，安裝方便，維護簡單，運行成本低，無需專職人員留守勘察。

3.機械化增氧及水質(zhì)調(diào)控設(shè)備優(yōu)化配合與智能控制技術(shù)。該技術(shù)采用超低能耗耕水設(shè)備配合多種機械化增氧技術(shù)，根據(jù)水質(zhì)參數(shù)變化，適時自動作業(yè)，在修復(fù)與維護水體，提升水質(zhì)的同時，起到增加溶氧量的目的，在此基礎(chǔ)上，通過各類型機械化增氧技術(shù)與耕水技術(shù)組合及配套應(yīng)用，開展針對不同養(yǎng)殖物種的試驗示范，考證最佳應(yīng)用模式。

（1）葉輪增氧機與耕水機組合應(yīng)用。通過兩種設(shè)備的配合使用，可減少葉輪式增氧機的工作時間20%～30%，魚苗誤傷率減少40%，增加養(yǎng)殖密度20%，除污效果明顯，無二次污染，可節(jié)省一部分進、排水等費用，水質(zhì)得到有效改善，使養(yǎng)殖品種的抗病能力和品質(zhì)明顯增強。

（2）水車式增氧機與耕水機組合應(yīng)用。通過兩種設(shè)備配合使用，池塘上下層水體都能得到充分的溶氧，且溶氧量分布更加均勻，能促進水體中有益藻類和浮游生物的繁殖生長，使天然餌料增加，節(jié)約投放餌料20%以上，同時提高水產(chǎn)品抵抗病害能力，從而提高水產(chǎn)品品質(zhì)。

（3）網(wǎng)管曝氣式增氧機與耕水機組合應(yīng)用。通過兩種設(shè)備配套使用，比葉輪式、水車式增氧機節(jié)約1/3耗電量，同時有效縮小養(yǎng)殖水體的上下水層溫差，增強了水體上下層交換功能，有利于整個水體縱向的能量、物質(zhì)交換。此外，由于水產(chǎn)物種的生長環(huán)境得到改善，且解決了噪聲對水產(chǎn)品厭食、蛻殼等不良影響，提高了水產(chǎn)物種的進食率，在提高水產(chǎn)生長速度的同時降低了發(fā)病率，從而減少了養(yǎng)殖過程中的藥物投放量，有效提高水產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。

（4）涌浪機與耕水機組合應(yīng)用。涌浪機具有強大的造浪能力，呈現(xiàn)水面揚水的使用效果，大大提高水體與空氣接觸面積，增氧速度快，溶氧高，適合高密度養(yǎng)殖。在夏季應(yīng)用時，可加速水體散熱，優(yōu)化水產(chǎn)品生長環(huán)境。

經(jīng)過兩種設(shè)備的配套使用，可有效降低水體中的氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫、大腸桿菌、弧菌等有害物質(zhì)，改善池塘底質(zhì)。同時可穩(wěn)定水質(zhì)，使水體溶氧、溫度、鹽度等相對均勻，避免天氣突變引起應(yīng)激反應(yīng)，養(yǎng)殖出的產(chǎn)品品質(zhì)較高，個體碩大健壯，成色較好，無土腥味，價格更高，畝平均產(chǎn)值提高17%以上。

4.氣動式自動投餌技術(shù)。采用氣動原理，通過智能化定時控制，實現(xiàn)直徑達40～50米的全方位自動拋撒作業(yè)，節(jié)省人工，提高喂食效率。由于可以定時、定范圍進行投餌，所以投餌合理，節(jié)約餌料，降低養(yǎng)殖成本，增加效益等優(yōu)點。利用投餌機投餌，飼料拋撒均勻，密度合理，餌料能全部被魚吃掉，餌料的利用率可比人工投餌節(jié)約20%。

5.游弋式水下視頻監(jiān)控。該技術(shù)集高度集成化、智能化、光機電一體化，特別在渾濁養(yǎng)殖水域下，能夠獲取水下目標生長狀況的清晰視頻圖像以及水底生存環(huán)境的詳細觀察；獨創(chuàng)的游弋式結(jié)構(gòu)能輕松地游弋到養(yǎng)殖池塘中的任意位置；站在岸上可看清對蝦等養(yǎng)殖水產(chǎn)品在渾濁水域活動情況，實現(xiàn)對高附加值水產(chǎn)品的養(yǎng)殖全過程實時監(jiān)控，實現(xiàn)精細化管理，科學(xué)喂養(yǎng)。

五、對發(fā)展水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控技術(shù)的建議

1.政府部門加大技術(shù)推廣應(yīng)用力度。加大資金支持力度，使技術(shù)從引進示范階段進入示范推廣階段。擴大使用面積，使更多的農(nóng)民了解這一技術(shù)，并加以應(yīng)用，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖效益，完善天津市的健康養(yǎng)殖模式。同時，制定相應(yīng)政策，進一步提高項目技術(shù)設(shè)備的政府農(nóng)機購置補貼資金比例或政府使用專項資金購買設(shè)備，以實物補貼農(nóng)民，引導(dǎo)農(nóng)民應(yīng)用農(nóng)機化新技術(shù)、新設(shè)備。

2.加強人員隊伍建設(shè)。水產(chǎn)養(yǎng)殖戶是水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域新設(shè)備應(yīng)用的主體，要針對作業(yè)人員，培訓(xùn)操作和維修能手，不斷加強對設(shè)備使用及維修的培訓(xùn)力度，提高從業(yè)人員素質(zhì)，建立一支有文化、懂技術(shù)、會操作、能致富、保安全的人員隊伍。

3.不斷完善技術(shù)模式。當前主推的技術(shù)中，雖然解決了一定的實際問題，但仍然不夠完善。如何將現(xiàn)有技術(shù)集成為一種綜合體，在解決監(jiān)測溫度、溶氧等數(shù)據(jù)的同時，又能進行水下視頻傳輸，是今后發(fā)展中需要考慮的重要環(huán)節(jié)。這就需要科研單位要緊密聯(lián)系實際，在與多部門緊密配合的基礎(chǔ)上，加強與水產(chǎn)養(yǎng)殖戶的溝通，通過實際生產(chǎn)反映出的問題，不斷加以完善，早日開發(fā)出實現(xiàn)一機多用的新技術(shù)新產(chǎn)品。