水产养殖监管物联网应用系统建设和管理探究

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1、水产养殖监管物联网应用系统建设和管理探究　　摘要：本文在分析我国水产养殖现状的基础上，提出了水产养殖全过程物联网监管系统构建方案，包含4个子系统：水产养殖环境监控系统、水产品健康养殖智能化管理系统、水产养殖对象个体行为视频监测系统、“气象预报式”信息服务系统，系统可实现对水产品的养殖全过程监控，使得水产品在标准化的养殖环境下生长，最终达到提高水产品的质量、降低养殖风险的目的。本文还对水产物联网系统的应用前景做了展望。关键词：物联网；监管系统；水产养殖中图分类号：S951.2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）08-000

2、1-049物联网是物联化、互联化、智能化的网络，能够将信息的获取延伸到池塘的每一个角落，并通过信息网络实现更广域的互联互通[1]。农业物联网是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。物联网技术正在逐步改变传统水产养殖业亲自到池塘边进行观察、采集、检测获取环境信息和现场管理的模式。传统模式不但耗时长，还会造成生产措施的延后，造成一定的经济损失。本文提出并构建了水产养殖生产过程中的4个系统：水产养殖环境监控系统、水产品健康养殖智能化管理系统、水产养殖对象个体行为视频监测系统、“气象预报式”信息服务系统。其中，水产养殖环境监控系统是

3、对养殖环境的测控；水产品健康养殖智能化管理系统可以进行精细投喂和水产品的疾病诊断；水产养殖对象个体行为视频监测系统可以对水产品个体行为进行远程测控，进行动物行为诊断；“气象预报式”信息服务系统可以为水产养殖进行天气预报式的预测和采取防范措施。水产物联网可以有效解决传统水产养殖在养殖业中的不足，实现降低养殖风险、提高水产质量和水质的目标。1我国水产养殖现状与对物联网技术的需求我国是水产养殖大国，同时又是一个水产弱国。水产养殖业主要沿用消耗大量资源和粗放式经营的传统方式[2]。水产养殖产量占到了全世界的73%。养殖过程中不合理投喂和用药极大地

4、恶化了水质环境，影响水产品质量，加剧水产病害的发生，使得水产品质量安全、水环境污染、养殖风险等问题非常严重[3]。同时，缺少水产养殖规范，虽然农业部制定了一批无公害水产养殖的规范，但是由于我国水产养殖的现状无法确切地执行，导致养殖过程中无法按照标准规程实行喂养、渔药等[4]。9当前在水产养殖过程中对物联网技术的需求突出表现在以下4个方面：①水产品养殖场缺乏有效信息监测技术和手段，水质在线监测和控制水平低，实现对水质和环境信息的实时在线监测、水质异常报警与预警等是迫切需求；②国内水产养殖相关传感器应用较多，但存在稳定性差、准确性低、维护成本

5、较高的问题；③水产品病害发生情况严重，相关技术人员缺乏，实现水产品精细喂养与疾病预测、建设水产品健康养殖智能化管理系统将在一定程度上解决这个问题；④目前尽管有农业网站、农林电视节目等资源，但没有将信息充分整合到一起，养殖户也缺乏“天气预报式”的服务。2水产养殖物联网系统总体架构（图1）针对水产品养殖场缺乏有效信息监测技术和手段，水质在线监测和控制水平低等问题，采用智能水质传感器、无线传感网、3G、IPV6、智能控制等技术，建设水产养殖环境监控系统，实现对水质和环境信息的实时在线监测、水质异常报警与预警，通过无线传感网、互联网、通信网等信息

6、传输通道，以计算机、手机等不同的终端设备，将水质异常报警信息及水质预警信息及时通知养殖管理人员和专业技术人员。同时根据水质监测结果，实时调整控制措施，自动启动增氧机等控制设备，保持水质稳定，为水产品创造健康的水质环境，确保水产品养殖的环境安全。2.1水产养殖环境监控系统主要包括以下几个方面的建设内容：92.1.1基于智能感知技术的水质及环境信息智能感知技术采用具有自识别、自标定、自校正、自动补偿功能的智能传感器，对水质和环境信息进行实时采集，全面感知养殖环境的实际情况。2.1.2基于无线传感器网络的水质及环境信息无线传输技术当前无线传感网

7、络对环境的监控基本处于成熟阶段[5，6]，可运用无线通信技术、嵌入式测控技术和计算机技术，实现短距离通讯和无线通信；研制系列无线采集节点、无线控制节点和无线监控中心，开发无线网络管理软件，构建适合集约化水产养殖应用的水质及环境信息无线传输系统，将有效解决水产养殖领域应用覆盖范围大、能耗约束强、环境恶劣和维护能力差等条件下信息的可靠传输难题。2.1.3水质管理决策模型建设水质好坏影响水产品的生长速度和健康水平，最终影响水产品的质量，严重的会导致水产养殖的重大损失。养殖环境信息、水质信息、养殖措施和养殖生物量间的定量关系描述是水产养殖数字化、

8、精细化管理的前提和难题。本系统将根据气温对水温的影响，饵料及水产品的代谢物对养殖水体pH值的影响，养殖密度对日增重量、日生长量和成活率的影响，水体增氧对养殖水体中溶氧量和氨氮的影响，氨氮、亚硝