田荣伟 曹建华 沈小伟

（常州市金坛区、溧阳市长荡湖水产管理委员会管理处，江苏常州 213224）

水产养殖是指在人为控制下的包含水生动植物繁殖、培育、收获在内的一系列生产活动。从本质上来看，人工养殖与自然生长的最大区别在于人类为追求利益最大化，可能会对水体造成不可逆转的伤害，不利于长远发展。因此，在水产养殖中应用数字智能化渔业装备，有助于实现科学、高密度精养，使人工养殖质量媲美自然生长。

1 数字渔业装备应用于水产养殖中的总体架构设计

数字智能化渔业装备的设计依赖于物联网的运行体系，其总体架构如下。

（1）移动管理终端。水产养殖移动管理终端可以通过Web页面、手机App以及液晶显示屏等显示水产养殖情况及水质变化情况，让养殖户和管理人员随时随地了解水质变化，从而实现对水质的适时调控。此移动终端具备智能化、便利性及可操作性等特点，可以通过对接加工餐饮行业、个人消费者、养殖户、集体合作社等方式，形成完整的产业链。

（2）水体监控系统。作为数字智能化渔业装备养殖系统的重中之重，水体监控系统最重要的价值在于找到“发展”与“可持续”之间的平衡点，既要最大程度地发挥水体的可利用空间，又要避免人工养殖模式对水体造成不可逆转的伤害。因此，该系统应该包括水质智能监控与生产管理分析平台、水产养殖监控中心、水产类病害监测预警与诊断平台以及水产品全程质量安全可追溯平台。上述四个子系统同时具备，

则表明基于数字渔业装备的水产养殖产业链完全形成。

（3）水体控制系统。养殖生产智能管控系统功能在于为水体自动增氧，完成多种饲料自动精准投喂，维持水循环并进行不间断水质监测，采用物理方式完成消毒杀菌，保证水体质量安全。而养殖综合管理保障系统的功能在于对疑似出现质量问题的水质进行深入检测，检验水产品的品质（包含是否出现药物残留现象），完成对多种常规病害的检测以及非常规突发性重大水产品卫生事件的预警。

（4）水体感知系统。该系统的主要功能为对水体构成的所有常规指标进行监控，包含溶氧度、温度、酸碱度、气压、风力、降雨量、氨氮含量、亚硝酸盐含量、化学需氧量等[1]。

上述四项子系统为构成数字智能化渔业装备系统的总体设计框架。在此基础上，该系统还应具备数字水产公共信息服务平台，对相关信息进行传递与管理；具备系统统一运维监管平台，进行整体运维控制。

2 数字渔业装备子系统在水产养殖中的应用

2.1 水体环境智能监测反馈系统水体环境智能监测反馈系统主要针对水体构成的各项参数进行监测。该系统主要基于分组无线服务技术的水质在线模块实时采集水质参数，结合参数数据对水质进行实时分析；发现水体出现异常情况，迅速启动报警机制；基于人工输入的正常参数，建立健康水体数据模型。气象数据监测模块的功能为实时采集水体及附近区域的气象参数；将参数上传至存储模块并展开分析；收集足够的气象参数与水质参数后，围绕两者之间的关联性展开分析。

基于RS485/232装置的水质移动巡检模块主要功能为定时采集水体中氨氮含量的相关信息；定时采集水体亚硝酸盐含量；定期统计水体当前化学需氧量数据；对上述信息进行上传并分析。基于视频数据传输网络的监控模块的主要功能为完成对视频的录制，并整理成数据信息，上传至云存储系统，便于远程预览及控制，将数据信息实时传递，完成共享[2]。

2.2 养殖生产及生态流量智能管控系统养殖生产及生态流量智能管控子系统的设计思路为根据我国水利部门、农业部门的相关要求，对养殖水体（湖泊、江河、鱼塘等）的生态流量控制标准进行全面梳理，确保人工水产养殖不会对生态平衡造成破坏。在现有鱼塘的基础上，部署智能养殖管控模块，可以将相邻的养殖水体整合为新的智能水体，实现多种饲料的精准及智能投喂。该子系统由以下三部分组成。①互联网接入终端。渔业养殖过程虽然朝向数字化发展，但发布相关指令的主体依然是人，广泛分布的终端设备必须接入相同的网络构架中。②设备管理终端，包含增氧设备、饲料自动投放机、池底虹吸排污设备、分层注水设备、物理消毒灭菌装置、网箱升降控制设备。③监控模块，完成对水体溶氧度、温度、酸碱度的监控。

2.3 水体质量科学监测与生产管理信息分类梳理平台水体质量科学监测必须借助监测与生产管理信息分类梳理平台，具体的设置及应用流程如下。

（1）设备管理模块。①水质监测传感器。利用可编程逻辑控制系统，设定水体各项标准参数后，发现异常情况，及时记载相关信息并完成传递。②智能增氧设备。人工养殖与自然生长的最大区别在于水体的承载量存在较为明显的差距。在不破坏自然水生生态平衡的前提下，如果出现水体耗氧量大幅度下降的情况，系统必须及时增氧。③投料设备。构成水体的某项成分降低时，完成自动投料。④循环水设备。针对部分“死水”水体，如果长时间缺乏流动性，养殖生物的生长质量必然大受影响，故需通过人工方式，实现水的流动循环。⑤物理灭杀程序。当水体中污染成分含量较高时，需启动物理灭杀程序（无需投放化学消毒剂）[3]。

（2）设备管理模块中的五项子功能分别对应相应的维护平台，并由专人负责监控，一旦出现异常情况，人工及时介入，防止控制程序“错乱”之下出现误操作。

2.4 养殖信息共享管理终端①养殖户移动管理终端。共分为水质数据、增氧设备、用电量、养殖讯息、专家咨询、业务需求、报警咨询以及一键呼叫共八项功能。②系统维护人员移动管理终端。主要功能与养殖户终端完全一致。

基于上述两种终端设备的八项功能，养殖信息共享管理终端能够完成以下作业。①对水体指标监测过程进行人工监控。②对养殖现场的设施运行情况进行监控。③抽查养殖基础数据录入情况是否正常。④接收与养殖有关的咨询信息。⑤查收工单，并根据客户需求提供相应的服务。⑥对养殖设施的配置质量、实际运用情况进行检测。⑦完成对养殖基础数据的采集与印证，判断其合理性[4]。

2.5 水产养殖常规病害及突发性重大卫生事件预警与诊断系统水产养殖期间，一旦出现大规模病害，养殖成果必然遭受严重破坏，故预警与诊断系统必不可少。①病害大数据分析与诊断模块。主要功能为平台计算机存储功能区，充分容纳与水产养殖品种有关的一切致病害类型，基于上述监控系统定期传递而来的数据，进行对照分析，判断当前的水体状况是否存在暴发大规模病害的可能性。②预警及应急处置模块。如果大数据分析及诊断模块无法根据常规病害种类作出有效印证，且水体中已经出现了较为明显的异常情况，表明存在未知风险，故必须立刻启动预警机制[5-6]。

3 结语

世界范围内的淡、海水养殖均具有较大的发展潜力，特别是南方热带及亚热带地区，大片条件优越的水域尚未被完全开发及利用，其得天独厚的优势决定了其生产力远远高于其他地区。但如何保证水产养殖业可持续发展，避免人工介入造成生态环境严重透支，在未来相当长的一段时间内，都将是相关行业必须重点关注的问题。应用数字智能化渔业装备进行水产养殖可以有效维持发展与环保平衡，值得推广。