物联网技术在现代水产养殖业的应用

王胜男

(北京物资学院 北京 101149)



物联网技术在现代水产养殖业的应用

王胜男

(北京物资学院 北京 101149)

水产养殖环境智能监控系统综合利用了物联网传感技术、智能处理技术及智能控制技术，集数据、图像实时采集、无线传输、智能处理和预测预警信息发布、辅助决策等功能于一体，实现现场及远程系统数据获取、报警控制和设备控制。养殖管理人员可以通过电子计算机或其他客户端实时了解养殖塘内各项参数和启闭设备，在保证质量的基础上大大提高了产量。

水产养殖；物联网；智能化

随着物联网、下一代通讯网络、移动互联网等新一代信息技术日趋成熟，其在水产业养殖环境、生产信息管理、加工运输、信息查询、销售、追溯、信息管理平台和产品价格信息反馈等方面的运用也在日益普及和完善，对建立水产业物联网服务平台，提升水产业生产的智能化水平和效率，促进水产业高效发展，具有重大研究意义。

一、物联网技术给水产业带来的益处

渔业的发展离不开优质的水域环境，随着科学技术的快速发展，物联网技术的应用越来越广泛。基于物联网的渔业水质参数多点在线监测并自动报警为渔业的大力发展提供了保障。将物联网引入水产业既是大势所趋也是我国水产业发展的确实需要，有利于改善传统水产业中存在的依靠经验生产、问题发现滞后，解决方案迟缓等状况。目前先进物联网技术已经逐步应用于水产业的各个方面，如智能养殖，通过物联网技术和网络技术融合应用，可以实现对渔场进行远程增氧、智能投喂、预警资讯等种种功能一旦发现某区域溶氧指标预警，只需点击相应选项就可实现远程操控。

现代水产养殖业的发展向着规模化、高度集约化、高效生态安全的方向发展，传统的养殖模式已无法满足现代水产养殖业的发展要求，因此结合现代物联网技术，研究水产养殖水质和环境关键因子立体分布规律和快速检测技术、水产养殖智能化和可视化无线传感网络监控系统、开发水产养殖环境关键因子(温度、pH值、溶解氧、氨氮、盐度和氧化还原电位等)的实时控制技术和智能化管理系统，实现水产养殖业的智能化监控，对发展高效、生态、安全的现代水产养殖业，构建具有鲜明特色的现代水产养殖新格局，促进社会主义新农村建设具有重要推动作用。

二、目前物联网技术在水产养殖应用中存在的问题

(一)技术还不够成熟。目前，我国物联网技术的研究相对还比较滞后，特别是在农业用智能传感器、RFID等感知设备的研发和制造方面，许多应用项目还主要依赖进口感知设备。

中国农业大学、国家农业信息化工程中心、中国农科院等单位已开始进行农业专用感知设备的研制工作，但大部分产品还停留在实验室阶段，产品在稳定性、可靠性、低功耗等性能参数方面还和国外产品存在不少差距，离产业化推广还有一定的距离。

(二)成本总体偏高。物联网技术的应用所需要的传感器、电缆等比较贵，成本较高，一般养殖户难以承受。现在90%依靠项目资金来扶持，养殖户大规模使用还有一定难度。

三、信息网络传输

水产养殖信息传输属于网络传输层，既可有线也可无线。传感器网络主要包括无线传感器节点、汇聚节点、路由器节点、中心基站、网络数据服务器和远程访问节点等。为了网络管理和维护方便，将无线系统分成若干个无线传感簇团，每个传感簇团构成一个传感子网，由多个传感节点和一个汇聚节点组成。传感节点负责采集、存储其所在地点的各种信息、数据。传感节点通过多级通讯方式将数据传输给汇聚节点。汇聚节点负责传感簇团内数据的采集、滤波和存储，并适时将数据转发给管理基站。管理基站可连接网络，并定时向网络服务器发出数据转存请求和一系列数据操作。在一定访问权限许可下，网络服务器可以向远程计算机提供数据检索服务。

系统通信模块主要采用Socket网络通信方式。套接字(Socket)是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。创建Socket连接时，可以指定使用的传输层协议，Socket支持两种不同的传输层协议：TCP和UDP协议。TCP协议：首先连接接收方，然后发送数据，保证成功率，速度慢；UDP协议：把数据打包成数据包，然后直接发送到对应的IP地址，速度快，但是成功率得不到保证，并且数据大小有限。考虑到数据安全，本系统设计采用TCP协议，为了提高系统的通信效率，Socket接收采用消息机制接收，保证了响应的快速性。

四、信息感知系统

信息实时感知属于感知层子系统。感知层子系统通过水质参数采集单元采集PH值、水质混浊度、水位、温度、氧气浓度等参数,经传感网络上传到传输层子系统,再通过网络系统上传到应用层子系统通讯服务器；感知层子系统的远程视频监控单元所采集的视频信息通过互联网方式上传到应用层子系统通讯服务器。应用层子系统通过水质监控信息管理系统对水质进行分析、通过计算机、智能手机等其它终端浏览数据，并下发反馈指令，经传输层子系统下达到水质参数调节单元，调节水质管理系统。智能养殖监控系统主要包括以下几个部分：气象环境检测，水质自动监管，养殖设备控制，数据化养殖管理。

五、应用效益分析

传统的水产养殖方式，采用人工观察，主要靠经验，很容易在养殖过程中因信息反馈较慢、调控不准确而影响养殖产量、品质，应用物联网能较好地克服这一弊端。物联网技术应用于水产养殖有以下几方面优势：

一是通过养殖信息的自动检测与预警系统的启动，使管理更加规范，并能有效预防养殖中因机器故障引起的缺氧、温度过低或过高等问题。如出现增氧系统故障、停止运行，预警系统即发出预警信息，提醒相关工作人员，有效预防因机械故障等引起的养殖风险。

二是利用自动控制增氧和加温、降温等系统，可减轻工作人员的劳动强度，提高劳动效率，促进节能减排。

三是利用物联网后，能较好地控制温度、水质，减少了病害，提高了水产品产量与品质。

四是有利于数字化管理和科学研究。

六、现有实际运用的不足和建议

目前，在水产养殖中应用物联网技术还没有成熟，尚处于摸索和尝试阶段。问题主要来自两个方面。

一是物联网技术本身还需发展，如统一物联网的技术标准，提升传感器的研发水平等；

二是水产养殖的特点给应用物联网提出了更高的要求。如实施地点相对分散，基础条件不同，有些现场的网络通信条件和电力供应条件比较差，对系统的稳定性造成影响；水产养殖一般要求低成本、高实用性、高通用性等集为一体，但由于物联网是新兴技术，低成本和高通用性暂时还不能得到满足。

通过对物联网技术的进一步探索和研究，根据各领域的实际情况，提出更加切实可靠的方案，减少应用过程的鲁棒性。

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王胜男(1993-)，女，汉族，山东烟台人，学生，硕士研究生在读，北京物资学院，研究方向：资源优化配置。