池塘精准养殖系统的建立及其应用

    远全义

    

    池塘精准养殖系统，就是通过物联网— “物物相连的互联网”实现养殖管理自动化、精准化和信息化。目前物联网技术已广泛应用于安全、环保、交通、医疗、物流、生活等领域，随着水产养殖业结构的不断调整和经营方式的不断转变，物联网技术开始应用于水产养殖业。2016年任丘市依托中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，在瑞娇水产养殖专业合作社安装了一套池塘精准养殖系统，利用该系统进行自动增氧、自动投饲和远程监控，取得省时、省力、节能、提质增效的明显优势。2017年任丘市利用河北省渔业油补调整资金实施了渔业科技创新及产业提升项目，在5个养殖示范场中安装了10套（每场2套）精准养殖系统，并在市畜牧水产局安装了小型视频监控平台，经短期使用，用户反映良好。

    1 池塘精准养殖系统概况

    池塘精准养殖系统是基于智能传感、无线传感网、通信、智能处理与智能控制等物联网技术开发的，集水质参数在线采集、智能组网、无线传输、智能处理、预警信息、决策支持、远程与自动控制等功能于一体的水产养殖物联网系统。利用该系统可实现生产自动化、管理智能化、养殖精准化、管理信息化，保障了水产养殖高效、环保、安全、健康。

    1.1 系统构成

    池塘精准养殖系统由4个子系统（即水产养殖环境监控系统、健康养殖智能化管理系统、生产区域视频监控系统、手机远程监控系统）和1个视频信息监控平台构成。

    1.1.1 水产养殖环境监控系统 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，对池塘用水的水温、pH值、溶解氧、溶氧饱和度、氧分压5个参数进行实时采集（每5 s采集一次），通过无线传输和转换处理，将养殖环境状况显示在显示器、计算机或手机上，全面感知养殖环境的实际情况。系统具有在线数据处理、无线传输、异常报警等功能，可根据环境状况作出判断并及时采取必要的措施；可根据设定的参数阈值，进行自动增氧、自动调水，通过智控系统实现节能减排、提质增效。

    1.1.2 健康养殖智能化管理系统 主要是自动化投饲系统。利用监控软件和网络技术，通过局域网、手机等工具，实现远程异地监控。在人员不在养殖现场的情况下，能实时掌握投料情况、养殖产品的进食情况。利用远程控制系统，进行定时定量精准投喂控制，实现自动化定时精准投料养殖，减少饲料损耗。

    1.1.3 生产区域视频监控系统 在养殖区域出入口及一些重要场所设置可360°旋转的网络监控摄像机和固定式枪机探头，对养殖环境实时查看、视频信息回看、传输和存储，全程监控水产养殖过程，防止偷盗、防止鱼类逃逸，确保生产安全。

    1.1.4 手机远程监控系统 通过GPRS远程接入点接收无线控制终端汇聚的数据信息，用户通过手机、计算机等信息终端，远程查询水质信息，同时可通过数据的分析处理，做出控制决策，远程控制增氧、投饲等设备，查询养殖区域现场情况，及时进行远程控制。

    1.1.5 视频信息監控平台 由服务器、计算机和显示器组成，利用互联网和相关软件，对每个养殖场的水质监测数据和养殖区域现场情况统一实时监控，及时掌握每个养殖场的基本情况，具有数据存储、查询、回放和异常报警功能。

    1.2 系统安装条件

    池塘规整，面积0.13～1.33 hm2，平均水深2 m以上；交通便利，电力充足，具有380 V/60 A、220 V/25 A电力设施；光纤入场，网络带宽不低于20 M；养殖品种、模式和生产方式不限；按有关标准和规范从事渔业生产，守法经营；同时，养殖企业掌握一定的计算机应用技术，对物联网应用有兴趣和意愿。

    1.3 系统安装及功能

    每个养殖场选择2个池塘，每个池塘安装1套溶解氧传感器、1套pH值传感器和1个枪机摄像头，同时在养殖场中心位置安装一个360°旋转具有云台功能的球机，实时监控养殖生产区域；每场还有1台计算机、1个显示器、1个硬盘录像机、6台增氧机、2台投饲机和1个移动监控终端。智能控制系统可对2个池塘的增氧机、投饲机进行智能控制，自动增氧、调水及投饲；通过物联网将2个池塘监测到的水环境数据和养殖现场情况同时显示在计算机和手机上，可通过计算机和手机客户端完成对数据和养殖现场的查看、数据存储分析、控制、历史查询等。

    2 精准养殖系统的应用情况

    目前池塘精准养殖系统已在任丘市5个养殖场中使用，其中在瑞娇水产养殖专业合作社使用时间2年，现以该场为基准，对精准养殖系统应用及效果进行简单对比分析。

    2.1 池塘条件

    该场位于任丘市鄚州镇李广三村，有大小池塘9个，养殖面积6 hm2，利用一口池塘，面积0.6 hm2，水深3 m，主养罗非鱼，配备5台3 kW叶轮式增氧机（其中1台备用），1台容量120 kg自动投饵机、1台40 kW发电机（备用）。放苗前10天排干池水，用生石灰彻底清塘。

    2.2 系统安装情况

    2016年5月20日，在接近该池塘中央位置安装一套进口溶解氧传感器和pH值传感器，安装深度1.5 m，可实时监测溶解氧、pH值、水温、氧分压、溶氧饱和度5个参数，同时控制3台增氧机、1台投饲机，球机（摄像头）可监控池塘生产情况。

    2.3 苗种放养情况

    池塘主养罗非鱼。于2016年3月25日，投放规格400～450 g/尾的草鱼100尾（1 500尾/hm2）。300～350 g/尾的鲢、鳙鱼100尾（1 500尾/hm2）。于5月30日放养规格100～150 g/尾的吉富罗非鱼2 600尾（39 000尾/hm2）。

    2.4 生产管理情况

    养殖期间均投喂天津天祥水产养殖有限公司生产的浮性料，日投饲2～3次、每次投喂时间1～2 h，根据天气、水温、抢食情况和系统监测到的参数进行自动或手动调节，溶解氧参数阈值设定为3 mg/L，低于该数值自动开启增氧机。当预判可能发生缺氧时，还可用手机APP远程手动提前开启增氧机和潜水泵注水，特别是在阴雨、闷热天气，要保持溶氧充足，水位不低于3 m。

    2.5 养殖结果

    10月15日养殖鱼类全部出塘，罗非鱼养殖周期137 d，平均规格800 g/尾，产量30 750 kg/hm2；草鱼和鲢鱼产量均为2 250 kg/hm2，总产量约35 250 kg/hm2。

    2.6 养殖效益对比分析

    对系统应用前后生产经济效益进行分析，选取的主要分析指标有水电费、人工费、饲料费等投入成本（设施设备折旧费暂不计入成本）。应用前水电费按每hm2 20.1 kW/h和平均日开机时间以及平均用电单价进行计算，应用后水电费按每hm2 20.1 kW/h和系统记录开机时间以及平均用电单价进行计算；应用前人工费按5%生产成本进行计算，应用后人工费按减少50%的加料时间进行计算；饲料费按实际发生的费用计算。生产同等鱼产品时系统应用前后的主要养殖成本变化分析（见表1）。

    从表中可以看出：系统应用后生产相同产量的鱼产品，所需水电费、人工费、饲料费投入成本分别比应用前减少40%、50%

    和10%。利用该系统一是使养殖生产全程增氧与调水自动化，极大程度地降低了养殖生产中因缺氧造成生产失败的风险。二是养殖生产者即省力又省心。三是系統应用后养殖对象生长快、饲料系数降低，也由此减少了养殖生产对环境的影响，渔用药品减少，从而提升了水产品质量。

    3 精准养殖系统的应用体会

    通过运用物联网、大数据、云计算等技术，精准养殖系统在传统渔业的基础上，引入了智能化水产养殖模式和智能化养殖管理模式，实现了用技术替代经营，可精确根据水温、pH值、溶解氧及溶氧饱和度等参数，科学、精准投饲，减少饲料的浪费和耗氧量的增加，改变了水产养殖相对落后的生产状态，大幅提升了渔业技术含量和信息化水平；同时由于实现了手机远程管理、智能控制，养殖现场实时监控追踪，不仅提高了水产品质量和可追溯能力，还改变了从业者的生活以及水产养殖业传统的营销模式。

    目前精准养殖系统在应用中仍面临一些问题，一是根据养殖品种、放养密度、生产方式等情况的不同，一般7～10 d要及时擦洗传感器探头，以保证数据采集准确；二是养殖场要有具备电脑应用基础，对物联网感兴趣的生产人员，根据养殖环境、方式和季节等情况及时修正参数阈值，才能发挥系统智能管理作用；三是因电力、网络不稳易造成系统故障。受生产季节用电量大或雷雨大风等因素影响，当限电停电、断网使系统功能中断时，会给生产管理和生活带来诸多不便，从而影响养殖生产。