水产也能物联网化吗？

文/ 水产前沿 陈羽翀 图/ 广东瀚海水产科技中心

从2002年开始，国内就有企业涉足水产在线监测系统产品，至今已经历了整整10年时间，但相关产品依旧未能打开市场。就当前的水产养殖现状而言，实现水产养殖智能化管理还有些遥远。

能24小时辅助管理的系统

2011年9月初福建闽江水口库区水系出现大面积死鱼，最后统计的死鱼总量近一亿斤。此件大型水质安全事故中，最后经过当地渔业部门的检测，断定鱼的死亡原因是缺氧。事发当天，环保部门把事发水域的采样送至福州进行检验，但是检验结果经过一天之后才得到反馈，得到结果的时候，造成的损失已经非常严重。当时由于不知是缺氧缘故，许多养殖户采用不正确的自救手段，如继续在网箱投放饵料，把网箱拖到河道中间，结果造成更严重的后果。很多养殖户抱怨水质检测手段落后，效率太低，严重影响了养殖安全性。而如何才能及时监测水质参数，其实国内早有水产养殖水质在线监测系统的存在，并且在国外的应用也非常广泛。

水产养殖在线监测系统又称水产养殖自动控制系统，名称上并未有统一的叫法，行业内通常也会统称为“物联网”。 能24小时在线监测多种水质参数，包括：溶解氧、PH值、氨氮、亚硝酸盐氮、硫化氢、盐度、浊度、温度、叶绿素a、各种重金属离子、总磷、总氮等参数，水产养殖自动控制系统汇集了在线监测水质参数、根据在线监测到的水质参数自动控制相关电气设备运行（如增氧机、水泵）、查看历史数据记录三大功能。只要设定程序，接入水泵、增氧机等设备，系统就会自动开启或关闭相关电器设备，进行智能化养殖。

粤东饶平地区的南美白对虾养殖户林老板拥有100多亩的高位池虾场，每年亩产达到6000-8000斤。每口5亩的池塘安装9台增氧机，其中3台水车式，6台中层增氧设备，而且还加上底部增氧，这等架势确实很少见，一直以来的养殖效果都相当不错。他有一个习惯，就是每天多次记录溶氧、温度和天气情况等数据，录入档案。从2009年开始，他改变了人工记录的 *** 作模式，开始使用电子设备进行监测。从便携式溶氧仪、便携式pH仪，到在线溶氧监控系统，每40分钟测试一次数据并且记录在案，林老板会去反复研究这些数据，发现其中的规律，总结经验。他坦言，这也是成功养殖的重要习惯。

水产物联网未广泛应用

从人工测试到电子设备测试，节省了人力成本、时间成本， *** 作和记录更有条理。水产在线监测系统正是集中了检测、信息平台和远程发布于一身的实时同步监测工具，作为水产养殖电子化信息化的趋势，却并未在国内得到广泛的应用。

以福建省为例，全省如今使用的水产在线监测系统数目在100套左右。作为养殖大省，可见使用此类监测设备的养殖户其实只占非常小的一个部分。厦门水贝自动化科技有限公司（以下简称“水贝”）总经理魏茂春介绍，在线监测系统的使用主要集中在实行工厂化育苗和高密度养殖的企业中，其中包含的养殖品种十分广泛，包括大黄鱼、石斑鱼、南美白对虾、草鱼、海参和花蛤等。经总结，魏茂春认为养殖密度高、产品赋值高的大企业更有兴趣尝试在线监测系统。

对比国内的情况，国外对水产在线监测系统的使用要广泛很多。广东瀚海水产科技中心（以下简称“瀚海”）经理丘晓君向笔者介绍，欧洲对此类监测系统的使用率在70%以上，普及程度非常高。主要是因为政府对养殖的要求高，对用水、排水、排污等指标都有严格的标准。所以欧洲的水产养殖必须通过物联网系统对养殖进行实时监控，确保养殖的安全性、对环境的保护、资源节约以及保证养殖回报。

水贝从2009年开始进行水产养殖监测系统的研发，借助于厦门海洋职业技术学院的科研成果，并一直保持产品的技术升级以及故障问题的解决。魏茂春介绍，现在国内的水产在线监测系统的研发和制造上，在传感器这一环节上暂时还无法与国外产品比较，所以在系统安装的时候，通常会选用进口的传感器作为搭配。

推广应用的三大阻力

从2002年开始，国内就有企业涉足水产在线监测系统产品，至今已经历了整整10年时间。但水产在线监测系统产品依旧未能打开市场，国产品牌普及受阻，进口品牌更是价格定位高而难以推广。“系统还需要较长的时间才能有所普及或者更好地推广，可能是5-10年。”丘晓君说。

总结下来有三方面的原因：首先，传统养殖观念使养殖者未能完全接受智能化的监测系统。国内养殖者大多信奉经验主义，特别是养殖效果一直都不错的养殖者，容易形成不借助电子设备仪器也可以养好鱼养好虾的理念，观念一旦形成，短时间内还难以改变。

其次，一套最普通的国产水产在线监测系统需要投资约3万元，若采用进口的零部件，价格就几近翻倍，如果整套都是进口产品，价格更甚。所以现阶段价格因素是水产在线监测系统普及的最大障碍。一般小规模养殖的散户难以支付这么一笔费用，而且也难以预计这套系统所能带来的利益是否可以抵过产品本身的价钱。

再者，售后服务是否到位直接影响行业整体，早期有一些企业试水水产在线监测系统产品的销售，但往往忽略了售后跟踪服务的重要性，最终影响了用户对产品的体验。魏茂春和丘晓君都重点提到过售后服务的重要性，水产在线监测系统设备安装后，需要至少每半年进行一次维护，而且培训客户的自主动手 *** 作和维护技能也是非常重要的一项服务内容。整体来讲，国内外的水产在线监测系统目前都处于不断的技术提升和产品的更新研发过程之中，期间也需要客户的反馈意见。

随着自然环境的越来越恶劣，水资源的一步步减少，土地变得稀缺以及人力成本提高的大环境下，国家政策也会对相关的产业重视起来，信息化、智能化将很有可能成为未来水产养殖的一个新趋势。水产养殖在线系统在环境保护、资源优化以及保障养殖方面都有效率上的优势，用自动控制设备代替人工管理 *** 作，对养殖水体和生态条件进行监测、处理和控制。当然水产物联网系统并非万能，使用了系统并不足以保证养殖的必然成功。系统所提供的是及时的数据监测，可辅助降低养殖风险，为养殖提供多一套保障系统。

水产养殖自动控制系统主要功能

24小时在线监测各养殖水体的溶解氧、pH值、氨氮、亚硝酸盐氮、盐度、浊度、温度、叶绿素a等水质参数。

可通过监测到的溶解氧值自动控制增氧机工作，防止出现缺氧事故。当溶解氧低于安全值时（例如4mg/L），自动打开增氧机，当溶解氧达到安全值时（例如5mg/L），自动关闭增氧机，以节省电能。

当监测到溶解氧值达到危险值时（例如3mg/L），启动声光警报系统，并给管理者发送手机短信，中心控制软件会启动报警提示。

可通过手机、电脑网络查询水质参数和各种设备工作状况。

可通过手机、电脑网络远程控制增氧机、投料机、水泵等设备启动或停止。

可自动记录、储存现场监测到的溶解氧数据，并永久保存，帮助用户查询、分析：季节、时间、天气、温度等因素对溶解氧含量的影响。

用户可根据水中溶解氧测量值，精准控制饵料投放量，提高饵料的转化率。

具有电机缺相，漏电及过载保护功能，可以有效的保护增氧机的电机。

停电报警系统。停电时现场警报器会开启，并给管理者发送短信提示。

单台设备可测控24口工厂化养殖水池或8口土池塘（单口池塘10亩以内）。

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水产养殖业国家扶持的项目有稻鱼综合、智慧渔业、休闲渔业、鱼菜共生、渔光互补。

1、稻渔综合

稻渔综合种养模式就是充分利用光、热、水、气、土、肥、种等自然资源，生产出优质稻米和各种名优水产品等，如在稻田里养殖一些稻花鱼、小龙虾，青蛙等，使效益最大化。

2、智慧渔业

智能渔场的智慧渔业模式就是支持发展深远海绿色养殖，鼓励深远海大型智能化养殖渔场建设，引导物联网、大数据、人工智能等现代信息技术与水产养殖生产深度融合。

3、休闲渔业

休闲渔业就是推动养殖、加工、流通、休闲服务等一二三产业相互融合、协调发展。

4、鱼菜共生

集蔬菜栽培与高密度鱼养殖为一体的生态系统，比如鱼池上面可养一些水培蔬菜，这样鱼产生的排泄废弃物可为蔬菜生长提供富足的营养，实现双倍效益。

5、渔光互补

渔光互补的跨界渔业模式就是渔业养殖与光伏发电相结合，形成“上可发电、下可养鱼”的发电新模式，对于农民来说，收益相当可观。

随着远程 *** 作机器人越来越多的开始执行日常任务，面部识别程序也开始应用于三文鱼，自动化早已在水产养殖上掀起一场浪潮。人工智能给水产工业带来的革命，或许只是时间问题了。

自动化以及人工智能正在渗透日常生活的方方面面。手机的APP可根据我们的习惯推荐晚餐和院。计算机生成的翻译帮助两个陌生的语言互相理解沟通。有一天，大街上跑的将全是自动驾驶的 汽车 。虽然自动驾驶 汽车 的时代可能还很遥远，但无人化的水产养殖可能比你想象的要早得多。

ARTIFEX综合了无人水面车辆(USVs)、遥控车辆(ROVs)和遥控无人机(RPAS)，可进行例行检查，甚至维护和维修任务。

©SINTEF Ocean and Maritime Robotics

每一个水产养殖从业者都知道，即使是最常规的工作也是带有危险性的。“如果你走在网箱上，旁边伴有半米高的浪，你就会感觉到。如果浪高到15米，那网箱几乎就成了过山车”。 Walter Caharija先生，挪威SINTEF 的研究人员，解释道。

随着水产养殖业务在沿海及远海地区的扩大，伴随着气候变化导致海浪强度的不断增加，为养殖的日常活动寻找更安全的解决方案就显得尤为正要。下面让我们一同进入SINTEF的ARTIFEX项目。

ARTIFEX综合了无人水面车辆(USVs)、遥控车辆(ROVs)和遥控无人机系统(RPAS)，可进行例行检查，甚至维护和维修任务。无人水面车辆的主要任务是将遥控车辆和遥控无人机送到养殖区，遥控无人机和遥控车辆进行养殖场检查。如果需要进行一些维护或简单的维修，遥控车辆即可完成。最后无人水面车辆再次将它们在送回陆地。这些车辆的自动化程度各不相同，但整个 *** 作将由一个人完成，他可以安全地坐在岸上。目前该技术正在开发中，对于Caharija来说，这种技术不仅仅是奢侈品。

“你想这样做是因为你不想让人们暴露在恶劣的天气和风险中”他说。

SINTEF公司位于Sør-Trøndelag的水产养殖工程研究基地（ACE），现在正在进行商业化三文鱼养殖。

© SINTEF Ocean and Maritime Robotics

ARTIFEX致力于帮助人们远离危险的工作环境来改善他们的福利，挪威的初创企业BioSort也在与Cermaq合作，通过智慧渔业项目（IFarm）改善鱼类福利。

本质上，智慧渔业项目是一个控制海虱，监测生长、畸形和其他 健康 指标的系统。它的独特之处在于结合了一套传感器和人工智能系统来识别每一尾三文鱼。这项技术与我们手机中的人脸识别技术类似，只是智慧渔业项目扫描的不是人脸，而是三文鱼的斑点。

智慧渔业项目（IFarm）之所以特殊，在于它整合了一系列的传感器以及人工智能设备来实现对每一条鱼的定位。这项技术跟我们手机中的人脸识别没有多大不同，区别只是一个识别人脸，一个识别三文鱼的斑点。

“这种跟踪每一条鱼的能力开启了无限的可能性。”BioSort的首席执行官Geir Stang Hauge说到。“例如，定期监测个体的增长率和其他 健康 指标有助于及早发现 健康 问题，甚至监测治疗效果”。

Hauge举例说明了如何使用这种追踪能力：“通过该技术可以得知鱼的状况是在改善还是在恶化，比如说，这条患有冬季溃疡的鱼究竟能不能完全的康复。”

智慧渔业项目并不仅仅局限于医疗记录，它还会选择性地将某条鱼从网箱中移出进行治疗。Hauge说：“据我们所知，没有人会出于 健康 问题而把网箱中某一条鱼移出来。”

以海虱为例，通常不是网箱里所有的三文鱼都会被感染，但是如果发生了感染，就得进行全体治疗。而如果将被感染的鱼移出来，就可以进行更有选择性的治疗。

尽管持续地开发软件和人工智能非常重要，但自动化水产养殖面临的最大挑战在于工程基础设施，而软件实际上是在其基础上工作的。例如，智慧渔业项目需要的不仅仅是一系列传感器和人工智能神经网络，它还包括一套设计完整的网箱系统。每条三文鱼都必须通过一套扫描系统来识别定位，进行测量，检查海虱和皮肤异常等情况。为了实现这一目标，BioSort利用了三文鱼一个关键的生物学部分——它们对空气的需求。

在BioSort's的智慧渔业项目中（iFarm），每条三文鱼都必须要通过一系列传感器，以此来定位每一条鱼，然后对这条鱼做测量、检查是否有海虱以及体表是否异常。

© BioSort

三文鱼每隔四天左右就需要到水面，将空气重新填满它们的鱼鳔。智慧渔业项目通过一个装有传感器的漏斗来限制它们进入网箱水面的任何地方，由于传感器不能在黑暗中工作，所以还需要一个照明系统。然后，就可以对三文鱼进行分类，这意味着可以允许某条三文鱼重新回到网箱中，或者将它们导向一个独立的区域进行治疗。Hauge指出，虽然每一部分看起来都相对容易实现，但关键是所有的组件——软件、机械组件、照明、光学——都要协同工作，所有这些都要考虑到三文鱼的行为、自然偏好和福利。

和ARTIFEX一样， 智慧渔业项目（IFram）也还在开发中，到目前为止测试进展顺利，下一个阶段也即将进行。

Hauge说：“我们做过小规模的试验，但是我们从来没有对15万条鱼、20万条鱼做过这样的试验。”除了扩大到更大数量的鱼，BioSort的目标是发现小至1-2毫米大小的海虱，其光学设备也要能在1米之外识别鱼。

Hauge承认这是很有野心的，但这个想法可使水产养殖者尽可能的远离所有潜在意外。与此同时，ARTIFEX正寻求将这些车辆的各种部件在SINTEF ACE的全功能实验室农场中试用。

Geir Stang Hauge,BioSort公司CEO。

“从技术解决方案的角度来看，我们已经把一切都准备好了，但它还需要实践的检验” Caharija说。

那么，是否在未来的某一天，水产养殖完全由计算机控制的，不再需要人工投入？ Caharija和Hauge一致认为有些角色是会改变。但人永远不会改变。

“你不需要时时刻刻都有人把守每个地方。你可以让一个人在多个地点工作，” Hauge建议。

然后，正如Caharija所强调的，虽然有些流程可以自动化，但是有些流程不能自动化。他指出：“在机械和电子等方面仍需要进行大量的维护。”

就像Caharija 和Hauge都认为的那样，最终的决定永远是人做出来的。（ 本文转自 水产黑匣子丨图文：Samantha Andrews，翻译：小酋长，校对：刀客特金 。如有版权问题，敬请联系 wx@fishfirstcn 。 ）

渔业产业园的新业态有很多，以下是一些常见的：
1 养殖业的智能化：通过应用物联网、大数据、云计算等技术，实池塘、网箱、水产养殖设备的智能监测、管理和控制，提高养殖效率和产量，降低投入成本和环境污染。
2 海洋渔业的深度开发：包括深海渔业、海洋渔业、海产品深加工等领域，提高资源利用率，发展健康可持续的海洋渔业。
3 渔业旅游业：结合渔村乡村旅游，推广沿海文化、渔民历史文化等特色旅游项目，增强乡村经济发展，为游客提供休闲娱乐、观光体验和农家乐服务。
4 联合收购：建立渔业合作社或联盟，共同收购、加工、销售，降低个体渔民的交易成本和经营风险。
5 海岸线生态修复：保护和恢复滨海湿地、红树林等生态系统，促进海岸线生态系统的健康发展。
6 渔业金融：为零售商提供金融支持，降低渔业经营成本，帮助渔民创业。例如，提供融资租赁、保兑仓、贷款担保等金融服务。

物联网工程与水产养殖专业在学科领域上差别较大，不过并不代表难度一定会很高，而是存在着不同的挑战和难点。如果你对水产养殖领域有一定的兴趣和背景，学习这门课程的难度会相对小一些，而且从现有的技术水平和市场需求来看，这个领域的发展前景也比较好。但是如果对于物联网工程这一门学科不熟悉，需要更多的学习和实践才能更好地掌握。总之，无论哪门课程，只要你认真学习和参与实践，都能够取得较好的成绩。

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