遠(yuǎn)全義

池塘精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)，就是通過物聯(lián)網(wǎng)— “物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖管理自動(dòng)化、精準(zhǔn)化和信息化。目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于安全、環(huán)保、交通、醫(yī)療、物流、生活等領(lǐng)域，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和經(jīng)營(yíng)方式的不斷轉(zhuǎn)變，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。2016年任丘市依托中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，在瑞嬌水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)合作社安裝了一套池塘精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)增氧、自動(dòng)投飼和遠(yuǎn)程監(jiān)控，取得省時(shí)、省力、節(jié)能、提質(zhì)增效的明顯優(yōu)勢(shì)。2017年任丘市利用河北省漁業(yè)油補(bǔ)調(diào)整資金實(shí)施了漁業(yè)科技創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)提升項(xiàng)目，在5個(gè)養(yǎng)殖示范場(chǎng)中安裝了10套（每場(chǎng)2套）精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)，并在市畜牧水產(chǎn)局安裝了小型視頻監(jiān)控平臺(tái)，經(jīng)短期使用，用戶反映良好。

1 池塘精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)概況

池塘精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)是基于智能傳感、無線傳感網(wǎng)、通信、智能處理與智能控制等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的，集水質(zhì)參數(shù)在線采集、智能組網(wǎng)、無線傳輸、智能處理、預(yù)警信息、決策支持、遠(yuǎn)程與自動(dòng)控制等功能于一體的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、管理智能化、養(yǎng)殖精準(zhǔn)化、管理信息化，保障了水產(chǎn)養(yǎng)殖高效、環(huán)保、安全、健康。

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

池塘精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)由4個(gè)子系統(tǒng)（即水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、健康養(yǎng)殖智能化管理系統(tǒng)、生產(chǎn)區(qū)域視頻監(jiān)控系統(tǒng)、手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)）和1個(gè)視頻信息監(jiān)控平臺(tái)構(gòu)成。

1.1.1 水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 采用具有自識(shí)別、自標(biāo)定、自校正、自動(dòng)補(bǔ)償功能的智能傳感器，對(duì)池塘用水的水溫、pH值、溶解氧、溶氧飽和度、氧分壓5個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集（每5 s采集一次），通過無線傳輸和轉(zhuǎn)換處理，將養(yǎng)殖環(huán)境狀況顯示在顯示器、計(jì)算機(jī)或手機(jī)上，全面感知養(yǎng)殖環(huán)境的實(shí)際情況。系統(tǒng)具有在線數(shù)據(jù)處理、無線傳輸、異常報(bào)警等功能，可根據(jù)環(huán)境狀況作出判斷并及時(shí)采取必要的措施；可根據(jù)設(shè)定的參數(shù)閾值，進(jìn)行自動(dòng)增氧、自動(dòng)調(diào)水，通過智控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、提質(zhì)增效。

1.1.2 健康養(yǎng)殖智能化管理系統(tǒng) 主要是自動(dòng)化投飼系統(tǒng)。利用監(jiān)控軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過局域網(wǎng)、手機(jī)等工具，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地監(jiān)控。在人員不在養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)的情況下，能實(shí)時(shí)掌握投料情況、養(yǎng)殖產(chǎn)品的進(jìn)食情況。利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，進(jìn)行定時(shí)定量精準(zhǔn)投喂控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定時(shí)精準(zhǔn)投料養(yǎng)殖，減少飼料損耗。

1.1.3 生產(chǎn)區(qū)域視頻監(jiān)控系統(tǒng) 在養(yǎng)殖區(qū)域出入口及一些重要場(chǎng)所設(shè)置可360°旋轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)和固定式槍機(jī)探頭，對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境實(shí)時(shí)查看、視頻信息回看、傳輸和存儲(chǔ)，全程監(jiān)控水產(chǎn)養(yǎng)殖過程，防止偷盜、防止魚類逃逸，確保生產(chǎn)安全。

1.1.4 手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 通過GPRS遠(yuǎn)程接入點(diǎn)接收無線控制終端匯聚的數(shù)據(jù)信息，用戶通過手機(jī)、計(jì)算機(jī)等信息終端，遠(yuǎn)程查詢水質(zhì)信息，同時(shí)可通過數(shù)據(jù)的分析處理，做出控制決策，遠(yuǎn)程控制增氧、投飼等設(shè)備，查詢養(yǎng)殖區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

1.1.5 視頻信息監(jiān)控平臺(tái) 由服務(wù)器、計(jì)算機(jī)和顯示器組成，利用互聯(lián)網(wǎng)和相關(guān)軟件，對(duì)每個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和養(yǎng)殖區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)情況統(tǒng)一實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)掌握每個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)的基本情況，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、回放和異常報(bào)警功能。

1.2 系統(tǒng)安裝條件

池塘規(guī)整，面積0.13～1.33 hm2，平均水深2 m以上；交通便利，電力充足，具有380 V/60 A、220 V/25 A電力設(shè)施；光纖入場(chǎng)，網(wǎng)絡(luò)帶寬不低于20 M；養(yǎng)殖品種、模式和生產(chǎn)方式不限；按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范從事漁業(yè)生產(chǎn)，守法經(jīng)營(yíng)；同時(shí)，養(yǎng)殖企業(yè)掌握一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有興趣和意愿。

1.3 系統(tǒng)安裝及功能

每個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)選擇2個(gè)池塘，每個(gè)池塘安裝1套溶解氧傳感器、1套pH值傳感器和1個(gè)槍機(jī)攝像頭，同時(shí)在養(yǎng)殖場(chǎng)中心位置安裝一個(gè)360°旋轉(zhuǎn)具有云臺(tái)功能的球機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控養(yǎng)殖生產(chǎn)區(qū)域；每場(chǎng)還有1臺(tái)計(jì)算機(jī)、1個(gè)顯示器、1個(gè)硬盤錄像機(jī)、6臺(tái)增氧機(jī)、2臺(tái)投飼機(jī)和1個(gè)移動(dòng)監(jiān)控終端。智能控制系統(tǒng)可對(duì)2個(gè)池塘的增氧機(jī)、投飼機(jī)進(jìn)行智能控制，自動(dòng)增氧、調(diào)水及投飼；通過物聯(lián)網(wǎng)將2個(gè)池塘監(jiān)測(cè)到的水環(huán)境數(shù)據(jù)和養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)情況同時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)和手機(jī)上，可通過計(jì)算機(jī)和手機(jī)客戶端完成對(duì)數(shù)據(jù)和養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)的查看、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析、控制、歷史查詢等。

2 精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的應(yīng)用情況

目前池塘精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)已在任丘市5個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)中使用，其中在瑞嬌水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)合作社使用時(shí)間2年，現(xiàn)以該場(chǎng)為基準(zhǔn)，對(duì)精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)應(yīng)用及效果進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比分析。

2.1 池塘條件

該場(chǎng)位于任丘市鄚州鎮(zhèn)李廣三村，有大小池塘9個(gè)，養(yǎng)殖面積6 hm2，利用一口池塘，面積0.6 hm2，水深3 m，主養(yǎng)羅非魚，配備5臺(tái)3 kW葉輪式增氧機(jī)（其中1臺(tái)備用），1臺(tái)容量120 kg自動(dòng)投餌機(jī)、1臺(tái)40 kW發(fā)電機(jī)（備用）。放苗前10天排干池水，用生石灰徹底清塘。

2.2 系統(tǒng)安裝情況

2016年5月20日，在接近該池塘中央位置安裝一套進(jìn)口溶解氧傳感器和pH值傳感器，安裝深度1.5 m，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶解氧、pH值、水溫、氧分壓、溶氧飽和度5個(gè)參數(shù)，同時(shí)控制3臺(tái)增氧機(jī)、1臺(tái)投飼機(jī)，球機(jī)（攝像頭）可監(jiān)控池塘生產(chǎn)情況。

2.3 苗種放養(yǎng)情況

池塘主養(yǎng)羅非魚。于2016年3月25日，投放規(guī)格400～450 g/尾的草魚100尾（1 500尾/hm2）。300～350 g/尾的鰱、鳙魚100尾（1 500尾/hm2）。于5月30日放養(yǎng)規(guī)格100～150 g/尾的吉富羅非魚2 600尾（39 000尾/hm2）。

2.4 生產(chǎn)管理情況

養(yǎng)殖期間均投喂天津天祥水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司生產(chǎn)的浮性料，日投飼2～3次、每次投喂時(shí)間1～2 h，根據(jù)天氣、水溫、搶食情況和系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)，溶解氧參數(shù)閾值設(shè)定為3 mg/L，低于該數(shù)值自動(dòng)開啟增氧機(jī)。當(dāng)預(yù)判可能發(fā)生缺氧時(shí)，還可用手機(jī)APP遠(yuǎn)程手動(dòng)提前開啟增氧機(jī)和潛水泵注水，特別是在陰雨、悶熱天氣，要保持溶氧充足，水位不低于3 m。

2.5 養(yǎng)殖結(jié)果

10月15日養(yǎng)殖魚類全部出塘，羅非魚養(yǎng)殖周期137 d，平均規(guī)格800 g/尾，產(chǎn)量30 750 kg/hm2；草魚和鰱魚產(chǎn)量均為2 250 kg/hm2，總產(chǎn)量約35 250 kg/hm2。

2.6 養(yǎng)殖效益對(duì)比分析

對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用前后生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，選取的主要分析指標(biāo)有水電費(fèi)、人工費(fèi)、飼料費(fèi)等投入成本（設(shè)施設(shè)備折舊費(fèi)暫不計(jì)入成本）。應(yīng)用前水電費(fèi)按每hm2 20.1 kW/h和平均日開機(jī)時(shí)間以及平均用電單價(jià)進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)用后水電費(fèi)按每hm2 20.1 kW/h和系統(tǒng)記錄開機(jī)時(shí)間以及平均用電單價(jià)進(jìn)行計(jì)算；應(yīng)用前人工費(fèi)按5%生產(chǎn)成本進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)用后人工費(fèi)按減少50%的加料時(shí)間進(jìn)行計(jì)算；飼料費(fèi)按實(shí)際發(fā)生的費(fèi)用計(jì)算。生產(chǎn)同等魚產(chǎn)品時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用前后的主要養(yǎng)殖成本變化分析（見表1）。

從表中可以看出：系統(tǒng)應(yīng)用后生產(chǎn)相同產(chǎn)量的魚產(chǎn)品，所需水電費(fèi)、人工費(fèi)、飼料費(fèi)投入成本分別比應(yīng)用前減少40%、50%

和10%。利用該系統(tǒng)一是使養(yǎng)殖生產(chǎn)全程增氧與調(diào)水自動(dòng)化，極大程度地降低了養(yǎng)殖生產(chǎn)中因缺氧造成生產(chǎn)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。二是養(yǎng)殖生產(chǎn)者即省力又省心。三是系統(tǒng)應(yīng)用后養(yǎng)殖對(duì)象生長(zhǎng)快、飼料系數(shù)降低，也由此減少了養(yǎng)殖生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響，漁用藥品減少，從而提升了水產(chǎn)品質(zhì)量。

3 精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的應(yīng)用體會(huì)

通過運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)在傳統(tǒng)漁業(yè)的基礎(chǔ)上，引入了智能化水產(chǎn)養(yǎng)殖模式和智能化養(yǎng)殖管理模式，實(shí)現(xiàn)了用技術(shù)替代經(jīng)營(yíng)，可精確根據(jù)水溫、pH值、溶解氧及溶氧飽和度等參數(shù)，科學(xué)、精準(zhǔn)投飼，減少飼料的浪費(fèi)和耗氧量的增加，改變了水產(chǎn)養(yǎng)殖相對(duì)落后的生產(chǎn)狀態(tài)，大幅提升了漁業(yè)技術(shù)含量和信息化水平；同時(shí)由于實(shí)現(xiàn)了手機(jī)遠(yuǎn)程管理、智能控制，養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控追蹤，不僅提高了水產(chǎn)品質(zhì)量和可追溯能力，還改變了從業(yè)者的生活以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)傳統(tǒng)的營(yíng)銷模式。

目前精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)在應(yīng)用中仍面臨一些問題，一是根據(jù)養(yǎng)殖品種、放養(yǎng)密度、生產(chǎn)方式等情況的不同，一般7～10 d要及時(shí)擦洗傳感器探頭，以保證數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確；二是養(yǎng)殖場(chǎng)要有具備電腦應(yīng)用基礎(chǔ)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感興趣的生產(chǎn)人員，根據(jù)養(yǎng)殖環(huán)境、方式和季節(jié)等情況及時(shí)修正參數(shù)閾值，才能發(fā)揮系統(tǒng)智能管理作用；三是因電力、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)易造成系統(tǒng)故障。受生產(chǎn)季節(jié)用電量大或雷雨大風(fēng)等因素影響，當(dāng)限電停電、斷網(wǎng)使系統(tǒng)功能中斷時(shí)，會(huì)給生產(chǎn)管理和生活帶來諸多不便，從而影響?zhàn)B殖生產(chǎn)。