大数据技术应用于海洋养殖的措施探讨

刘凯

摘 要 海洋养殖业通过多年的发展，当前已经逐渐发展成为我国海洋渔业当中经济效益最高、活力最强的中流砥柱。与此同时，由于海洋养殖的特殊性，在海洋养殖业不断发展的过程中，对海洋养殖技术水平的要求越来越高。5G时代的全面到来，大数据技术的不断普及应用，为海洋养殖提供了有效的支持。鉴于此，本研究主要结合海洋养殖需求，深入阐述了大数据技术应用于海洋养殖的具体措施，仅供参考与借鉴。

关键词 海洋养殖 大数据技术 在线监测

中图分类号：TP311;S967 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）11-0033-02

近年来我国海洋养殖产业的不断发展，海洋养殖产量保持稳定增长的态势，已经成为海洋渔业全新的增长点。在看到海洋养殖发展的同时，我们也需要意识到当前存在的问题，由于当前海洋养殖的科技含量不高，在规范化、标准化、环境保护等方面还存在一定程度的问题[1]。随着5G时代的到来，互联网与移动互联网中爆炸式的信息数据增长，大数据逐渐成为各行各业研究的核心技术，综合利用大数据处理信息数据就成为研究的重点。对海洋养殖来说，大数据技术的应用，能够为海洋养殖业提供更为完善的监控系统、数据分析，解决海洋养殖中诸多不确定因素，切实提升海洋养殖水平，实现智能化养殖的目标。在上述背景下，如何将大数据技术应用于海洋养殖就成为当前研究的重要内容。

1 海洋养殖大数据来源

海洋养殖本身较为特殊，面临的外部环境相对较为复杂，且存在较高的变化程度，这个过程中涉及诸多复杂的信息数据，包括管理数据、环境数据、生长数据等等。与此同时，在海洋养殖过程中，各种互联网数据、知识库数据、历史数据等也是海洋养殖中不可或缺的重要数据资料[2]。通过科学合理的数据分析，能够全面提升计算机学习效率，针对各种问题进行准确的分析，同时针对发展趋势进行有效的服务，为海洋养殖提供有效的支持。大数据技术在海洋养殖产业的应用，相应的数据主要源自于下面几点：（1）物联网信息数据，主要是包含相关的传感器，如视频监控设施、光照传感器、pH、水质、温度等;（2）网络数据，综合利用网络接口，从互联网中获取海洋养殖相关的信息数据;（3）其余数据，主要指的是系统当中已经存储的相关数据，包括海洋养殖相关的专业数据库、水产养殖知识库等。通过针对这些信息数据进行梳理，利用大数据技术进行挖掘分析，为海洋养殖提供更多的决策支持。

2 基于大数据技术应用的在线监测系统构建

大众对海洋养殖产品的需求呈现出不断增长的态势，传统海洋养殖模式受限于技术水平不足，已经无法满足大众对海洋养殖产品高质量、高产量的需求。通过大数据技术的应用，针对海洋养殖水质、环境、产品生长情况实施全面的信息数据采集，为海洋养殖提供有效的决策参考，提升海洋养殖的科学性、规范性，从而有效保障海洋养殖产量、质量的稳步提升[3]。

对于海洋水质的监测系统来说，主要是由无线传输通信模块、数据处理模块、控制模块、传感器模块等共同组成。通过传感器动态采集海洋温度、溶解氧、pH值、浑浊度，然后将相关数据传输到数据处理单元，数据处理单元针对相关的信息数据进行转换处理，转换为更为标准的信息数据，利用无线通信传输到云平台或者系统，同时针对数据进行储存。对于控制模块来说，主要是由单片机、PLC构成，其是海洋养殖在线监测系统的核心，以此来对系统进行控制。

我国当前现有的水质监测系统主要包含以下几点内容：（1）多点在线水质监测系统，能够针对海洋养殖区域6个不同区域的水质实施监测;（2）通过工控机建设水质在线监测虚拟仪器，优势在于操作便捷、响应速度快、输出图形形象等优势;（3）基于BP神经网络应用的在线水质监测系统，综合利用神经网络所具备的自动学习作用，以此来建立更为适合的预测模型参数，能够在海洋养殖监测过程中，不断采集数据、优化数据，与大数据技术进行有效的联动。

基于上述研究，可以尝试利用单片机与其余集成类芯片，针对传感器信息数据进行动态收集，然后在系统中进行短期储存，利用大数据实施计算，网络通信设施将对应的信号传输到数据平台，平台利用系统、程序，针对相关数据实施制图、汇总处理。最终，针对数据实施研究，研究数据是否超出或者低于设定的阈值，相应的数据需要定期更新，详细的结构见图1。

3 基于大数据技术应用的海洋养殖监测硬件

水温作为海洋养殖当中的重要数据，不同类型的生物对于水温方面的需求存在明显的差异性。大部分情况下，随着水温的增高，生物的生长速度能够得以一定程度的提升，同时受精卵孵化时间也会在一定程度的缩短，然而水温与氮氧总量表现为负相关，必须要针对水温进行科学合理的监测，同时参考海洋养殖区域历年的水溫信息，利用大户数技术进行动态的分析，为海洋养殖提供有效的参考。对于海水温度传感器的选择来说，可以选择水体温度传感器WQ101B来完成海水温度测量与数据传输的工作，而大数据技术能够针对养殖品种密度、区域特征、季节特征等相关数据的分析，对报警的阈值进行设计，只要温度超出阈值，则能够通过系统报警或者自动化处理[4]。

因为酸性水质的影响，会导致海产养殖生物感染虫病，也会引发天然饵料繁殖效率大幅降低，甚至导致养殖生物大范围的死亡。溶解氧与海洋养殖生物健康生长之间存在密切的联系，理想的溶解氧环境下，能够促进生物食欲的显著提升，全面提升饲料使用的效率，在改善水质的同时，促进海洋养殖生物的快速发育。对于pH值所进行的测量，主要选择玻璃电极法进行测量，复合电极主要包含特制玻璃与Ag/Ag CI参考凝胶电极。与此同时，溶解氧选择化学反应生成的电压，针对海水含氧量进行全面的测量，选择特殊酸性电解液，阴极选择惰性金属金，阳极选择金属铅，氧气通过扩散的模式，综合利用氟树脂膜参与氧化还原反应，最终建立氧铅蓄电池，综合利用内部把氧化还原反应生产的电流流转成电压输出。通过大数据进行动态分析、监控，在发现海水溶氧量相对较低的情况下，系统能够自动运行增氧泵，使得水体当中具备重复的溶解氧。

海水浊度所进行的测量，主要是选择光学传感器实施测量，根据构成方法180.1浊度测量，WQ730浊度传感器设置为90°散射浊度计。运行过程中，通过聚焦束光强度测量浊度传感器的光电探测器定位在90度的光束。水体的压力测量可以通过压力传感器测得，此部分可以通过压力的变换，经过系统程序的计算可以得出在水体的具体深度，这样可以测量不同深度的水体环境下水体的数据，这样就可以对生活在不同水深的海产品所需的水质进行检测，使得系统的应用更加广泛[5]。

对于供能系统来说，当前新兴技术的不断应用，科技水平的不断提升，传感器本身的能耗越来越低，可以选择锂电池的方案进行供能。在此基础上，综合参考海洋养殖地区的用电成本、环境特征，分别选择在对应节点采用针对性的供能系统，如选择太阳能一体充电电池，不仅能够实现供能成本控制的目标，同时又能够兼顾环保方面的需求，通过太阳能充电电池与锂电池的合理搭配，能够兼顾不同天气环境下的功能需求。

上述系统设计可以根据海水养殖需求进行针对性的优化改装，可以在系统当中添加多元化的传感器种类、数量，系统将获取的数据上传到对应的平台，利用大数据开展针对性的分析与制图处理。因为海洋养殖本身的特殊性，系统采集整理的信息数据量较为庞大，需要全面纳入硫化物、氨氮、浊度、溶解氧、pH值、水温等相关信息数据，相应的大数据技术应用还应当与云计算技术、物联网进行有效的整合，通过多元化的新兴信息技术应用，以此来进行动态、实时的监测分析。此外，系统本身也具有较高的自由度，利用单片机的集成模块进行设计，同时系统程序选择matlab编写、开源，能够适用于不同区域的海洋养殖情况、海洋养殖规模，满足更多领域的应用需求。

4 结语

综上所述，现代技术的迅猛发展，为海洋养殖业提供了有效的支持，能否将新兴技术应用于海洋养殖，直接关系到海洋养殖产业未来的发展。通过大数据技术的有效应用，能够全面提升海洋养殖的智能化水平，针对各方环境数据进行自动化、智能化管理，从而有效保障海洋养殖的科学性、合理性。[6]

参考文献：

[1] 杨美佳，陈东明，朱家佑，余石爱，陈欣杰.面向粤港澳大湾区的南澳海洋养殖产业发展策略[J].现代营销（下旬刊），2020（12）：114-115.

[2] 曾晨.海上风电与海洋养殖兼容优势与可行性研究[J].能源与环境，2020（04）：18-20.

[3] 邢博聞，张梦佳，刘雨青.一种应用于海洋物联网技术教学的鲍鱼养殖系统的设计[J].水产养殖，2020，41（04）：56-58.

[4] 祝晓栋.探究海洋生物技术在水产养殖中应用的可行性[J].山西农经，2019（24）：104-105.

[5] 深远海智能化渔业养殖平台——“海洋渔场1号”[J].太平洋学报，2018，26（03）：11.

[6] 叶炼炼.海洋水产养殖数据分析和云计算研究[J].信息与电脑（理论版），2016（07）：123-124.