物联网技术在水产养殖中的应用

刘学会 宋荪阳

（1.唐山市曹妃甸区会达水产养殖有限公司，河北 唐山 063509；2.唐山市水产技术推广站，河北 唐山 063000）

物联网是指将互联网的概念扩展到物理设备和日常对象之间的连接中。这些设备嵌入了电子设备、网络连接和其他形式的硬件（如传感器），可以通过网络与其他人通信和交互，并且可以远程监控。

物联网在水产养殖中的应用越来越完善，通过遥测感知、数据无线传输、数据智能处理等多种功能模块来更好地完成水产管理工作［1］。物联网智能监控系统的普及更是让水产养殖实现了对水环境的监测、饲料的自动投喂，确保水生动物健康生长，大幅提高了水产养殖的智能化、自动化程度，提升了养殖效率和质量［2］。

1 水产养殖中常用的物联网系统

1.1 传感子系统

传感器子系统主要由服务器、远程数据采集器、计算机终端、传感器和基站等组成。这些设备和部件组成一个完整的信息采集系统，将采集到的信息传输到指定的终端，让养殖户直接看到当前养殖环境中的各种参数。利用传感子系统可以实现对水质的实时监测，尤其是对光照、水温、溶解氧、pH 值和氨氮等进行监控，一旦超出合理范围，就会向终端发送警报［3］。过去，在没有物联网支持的情况下，养殖户只能依靠经验来完成对各种成分的把控，采用传统的方法和人工经验来判断各种成分的含量。基于物联网支持的传感子系统研制成功后，各种参数的监测更加准确，方便养殖户随时随地了解水产养殖过程中的各种问题，甚至可以利用自动化控制系统对养殖环境进行调控。

1.2 遥测子系统

传统的养殖方式只能通过人工对水环境中的某些数据进行测量，难以保证数据的准确性。利用遥测子系统，能够对水环境进行自动化监测、实时数据采集、无线传感、智能处理及控制［4］，并将数据自动传输至计算机等智能终端，大大降低了人力成本的消耗。现如今，水产养殖规模越来越大，遥测子系统的应用能让养殖户对养殖区域进行更加精确的划分，将二级分控中心和环境监测设备进行连接，利用软件实现更加高效的监测，更加全面地对养殖区域进行管理。

2 物联网技术在水产养殖中的实际应用

水产养殖物联网系统工作流程见图1，该系统主要由水质监测传感器和远程调控设备组成［5］。其中，水质监测传感器包括光照传感器、温度传感器、溶解氧传感器、pH值传感器和氨氮传感器［6］。通过传感器向水质监测系统发出信号，一旦发现数据异常，系统会向用户手机或者计算机发出警告提醒。远程调控设备是指用户通过手机、计算机终端设置光照、温度、溶解氧、pH 值和氨氮控制系统相关参数，使水质数据恢复正常。

图1 水产养殖物联网系统

2.1 光照系统

对于鱼类来说，从仔稚鱼、幼鱼到成鱼等不同的生长发育阶段均受光照影响。过强和过弱的光线均会对鱼类的生长发育产生不良影响。方景辉等研究表明，除营养成分和体能值外，光照强度可显著影响许氏平鮋幼鱼的生长、摄食、消化率和饵料转化率等［7］。

物联网光照系统可以通过传感器将环境信息传递到监测系统，终端计算机会自动计算出养殖水体所需的光照强度，以满足水生动物的健康生长需求。当水质监测器发现光照强度异常时，会发出警报，养殖户可以控制光源系统的打开或关闭来调节光照强度。

2.2 温度系统

温度直接影响水产动物的生长、摄食和繁育等生命活动，是水产养殖中重要的养殖参数之一。温度过高或过低，均会导致缺氧、病害、冻害等一系列问题的发生。

物联网温度控制系统，可以智能实时监测养殖水体、池塘和养殖环境中的温度。当温度超过设定区间时，监测系统将会对发出异常信息警报。养殖户接收到异常信息提示后，可以通过手机终端调整温度设置参数，提高或降低养殖水体温度。当水温恢复正常值时，系统会自动关闭。在实际生产中，温度监测系统往往对低温预警发挥更为重要的作用，可以有效防止低温冻害发生。

2.3 溶解氧系统

当水中溶解氧浓度超过设定区间时，监测系统将会发出异常信息警报。养殖户接收到异常信息提示后，如果发现水中溶解氧浓度降低，可以通过手机终端打开增氧机来增加水中的溶氧量，待溶解氧恢复正常时关闭阀门，以满足水生动物生长所需。

2.4 pH值系统

水产养殖要维持在适宜的pH值范围内，才能保证水生动物正常发生长育，pH值过高或过低均会对水生动物产生不良影响。

水体pH值监测系统大多数采用玻璃电极传感器，可以实现水体中pH 值的实时在线监测。在这一过程中，原电池的负极是饱和甘汞电极，电路中的正极是玻璃电极，通过对两端电势差的测量来确定水体的水质。当pH 值传感器探测到水体pH 值超过正常范围时，通过手机终端打开进水口阀门进行换水，pH 值恢复正常时关闭进水阀门。

2.5 氨氮系统

水生动物的排泄物、未消耗的饵料、肥料、沉积物等均会导致水体中的氨氮超标。水体中的氨氮主要以游离氨和氨离子形式存在，对水生生物危害较大的主要是非离子氨。通过物联网氨氮传感器实时监测、采集水体的氨氮数据，发出异常预警，及时提醒养殖户对养殖水体清洁、换水，或者采用物理、化学等方式有效避免氨氮污染水体和影响水生生物生长。

3 结语

各种物联网技术的应用对水产养殖产生了积极的影响，让水产养殖效率得到了大幅提升。未来，物联网技术在水产养殖中的应用会越来越深入，而且随着硬件技术水平的提升，养殖水环境监测、成分控制等均会变得更加精确。随着各种新材料、新技术的应用，水产养殖会变得更加智能化。因此，应大力推进物联网技术在水产养殖中的应用，不断提升我国水产养殖水平，降低养殖风险，节约人工成本。