物联网智能水产养殖方案
物联网智能水产养
殖方案
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2020 年4 月19 日
智能化渔业解决方案
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目录
1 前言 (1)
1.1 引言 (1)
1.2 项目概述 (3)
2 项目功能概述 (3)
2.1 项目设计具体内容 (3)
2.2 项目架构 (3)
3 系统硬件功能 (5)
3.1 养殖场环境监测 (5)
3.2 养殖场水质监测 (6)
3.3 智能化控制系统 (7)
4 系统软件功能 (8)
4.1 数据采集功能 (8)
4.2 设备控制 (10)
1 前言
1.1 引言
在渔业发展中，传统的养殖模式曾对中国水产品产量的快速增长起了重大
作用。但随着人们消费水平和环保意识的增强，群众的饮食习惯和结构已发生
了很大变化，绿色水产品越来越受到消费者的青睐。传统的养殖模式在生产实
践中却存在种种弊端，所生产的水产品难以满足市场需求。具体表现在如下几
方面：
1 ．基础设施简陋、陈旧、经济基础脆弱
传统养殖企业缺乏现代化、高层次养殖生产所必须的物质条件和综合经营
规模，导致经济效益低下。企业缺乏技术储备，无技术改造和扩大再生产资
金，只能维持现状，在市场竞争中处于劣势。
2. 养殖品种单一化、常规化
中国水产品人均占有量为33.8kg，比世界平均水平高50％。当前各种常规水产品市场已出现供大于求的局面，如春节，中国各大城市的淡水鱼市场普遍
存在不同程度的压塘现象。随着人们需求结构和消费偏好的改变，传统的养殖
品种单一化、常规化将逐渐被市场所淘汰。
3. 养殖水域环境条件不断恶化
中国人口稠密地区的水域绝大部分都富营养化，例如全国有水质监测的
1200 多条河流中，就有850 条受到污染。海洋方面，自以来，中国海域多次发生规模巨大、毒性极强的赤潮，给中国的海水养殖业造成巨大的损失。在大中
城市的郊区也由于种种原因，养殖水域污染日趋严重。如全国著名的池塘养鱼
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高产区——无锡河厥口的池塘养鱼业，因为梁溪河严重污染等原因正逐步萎
缩。
4. 养殖水域的二次污染十分严重
在淡水养殖方面，据测算，养殖 1 t 淡水鱼的排污量相当于20 头肥猪的粪便量。以北京密云水库网箱养鲤为例，亩产在20 t 以上，似乎经济效益可观。
可是其后果却导致水库水质转肥，其中氨态氮增加了7.3 倍，活性磷酸盐增加了10.3 倍，不得已而禁止网箱养鱼。而且其后的治理费用，超过了网箱养鱼的
利润。在海水养殖方面，人类过度开发养殖业已经大大超过了海水的自净能
力，对虾病的泛滥就是最典型的事例。
5 ．水产资源遭到严重的破坏，不少水域生态失衡
水域的过度开发，导致原有的水草资源破坏，原有的优良品种种质退化，
直接危害到水产养殖业的生存与发展。例如，阳澄湖原来水草的覆盖率很高，
水质清晰，所产的蟹个大肉美。如今阳澄湖水草稀少，水质浑浊，蟹种早熟，
品质退化。
所谓智能化渔业，是指将工程技术、机械设备、监控仪表、管理软件和无
线传感等现代技术手段用于渔业生产，实现高密度、高产值、高效益的标准化
养殖模式。与传统粗放型养殖模式相比，智能化渔业具有明显的优势。一是机
械化、自动化程度较高，能迅速运用先进的养殖技术;二是经过循环用水和污水
处理，实现高密度养殖和节约水资源，是一种环保型、节水型、高产值的养殖
模式;三是由于从事智能化渔业的人员大多具有较高的科技、文化素质，因此智
能化渔业的生产效率高，企业的经营管理水平也较高，对促进中国渔业产业结
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构调整和技术进步发挥更大的作用。
1.2 项目概述
物联网的应用在各个领域都起着重要的作用。具有环境感知能力的各类终
端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到不同行业的各个环节，
可大幅度提高各领域的不同效率，改进质量，降低成本和资源消耗。
近些年随着人们生活水平提高，水产品需求量逐年递增，传统的养殖模式
无法满足大密度高产量的养殖模式，水产品产量和质量都无法满足社会需求。
基于物联网的智能化渔业是专门为人工水产品养殖设计开发的，采用无线传感
技术、网络化管理等先进管理方法对养殖环境、水质、鱼类生长状况、药物使
用、废水处理等进行全方位管理、监测，具有数据实时采集及分析、食品溯
源、生产基地远程监控等功能。在保证质量的基础上大大提高了产量。
2 项目功能概述
2.1 项目设计具体内容
养殖场环境监测
养殖场环境监测包括水温监测，光照度监测。
养殖场水质监测
水质监测主要包括溶解氧监测、PH 值监测、氨氮含量监测。
智能化控制系统
智能化控制系统主要包括增氧泵控制，自动给排水控制，光照度控制，温度
控制。
2.2 项目架构
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2020 年4 月19 日
采集汇集
手机、电脑等
设备
增氧反控
1）前端数据采集部分
前端数据的采集是整套项目的前沿部分，是整个项目的基础。系统将前端的鱼类生长环境参数等与食品消费的所有信息搜集。
2）网络传输部分
网络传输主要负责将前端数据采集部分传送给服务器，并提供远程终端访问主服务器，是整个项目数据的传输通道。
3）监控展示部分
采集到的数据经过终端设备展示给用户，使用户能够了解生产基地、生态园实时的信息。用户能够经过各种终端如个人电脑、手机、手持终端、触摸式一体机等实时了解养殖场地信息。
4）智能控制部分
采集到的数据经过与系统设置的阀值进行对比，参数超出阀值后自动打开相应设备。
3 系统硬件功能
3.1 养殖场环境监测
1) 温度监测点：
温度是影响水产养殖的重要物理因子之一。水温不但影响水体水质状况，还
影响养殖对象的生长发育，经过水温的观测实验，我们的粗话一下结论：水
温与溶解氧含量符合等比级曲线模型水温与氨氮总量总体呈负相关关系；不
同水产生物对水温不同适应性，在适合温度范围，水温越高，养殖对象摄食量越大，而且饵料系数越小；一般水温越高，水产生物生长速度越快。经过
计算养殖对象长期活动积温即可推断某一品种从育苗到商品上市所需时间；
水温高低直接决定受精卵的孵化时间，在适合温度范围内，水温越高孵化时
间越短。以上数据表明水温是影响水产养殖产量和品质的重要因素。传统室
内养殖的大多使用附近的江河作为循环水源，江河水温受气候影响很大，大
部分养殖场使用人工测温，数据的准确性和监控力度都难以得到保证。本系
统采用工业级在线温度传感器，24 小时全天候监测养殖水体温度。采集温度包括进水口温度，池内温度，养殖场空气温度。系统可根据不同季节、养殖
品种、养殖密度等信息进行系统报警阀值设定。当温度超出阀值时，系统报
警：自动打开现场声光报警器；经过手机给管理员发送报警短信；监测界面
弹出报警信息。在一段时间内（可设定），温度参数持续超标
，系统自动打开温控设备，温度参数恢复到标准值后，温控设备自动关闭。
2) 光照度监测点
光照度的时间长短和强弱会影响养殖对象的繁殖周期和体表样色，繁殖周期
决定产量，体表颜色和品质关系密切。本系统采用室内型光照度传感器，系
统可根据不同季节、养殖品种、天气情况等信息自动计算养殖对象所需光照
强度、光照时间从而判断天窗开启时间、是否需要人工关照。
3.2 养殖场水质监测
1) 溶解氧监测点
溶解氧不就是水生生物正常生理功能和健康生长的必须物质，溶解氧高能够
增进水产生物的食欲，提高饲料利用率，加快生长发育。同时溶解氧也是水
质改良的必须物质，是维持氮循环顺利进行的关键因素。本系统采用高精度
溶解氧探头实时采集水体溶解氧含量，当水体溶氧量过低时自动打开增氧
泵。
2) PH 值监测点
pH 值过低，酸性水体容易致使鱼类感染寄生虫病，如纤毛虫病、鞭毛虫
病；其次水体中磷酸盐溶解度受到影响，有机物分解率减慢，天然饵料的繁
殖减慢；再者，鱼鳃会受到腐蚀，鱼血液酸性增强，利用氧的能力降低，尽
管水体中的含氧量较高，还是会导致鱼体缺氧浮头，鱼的活动力减弱，对饵
料的利用率大大降低，影响鱼类正常生长。PH 值过高会增大氨的毒性，同时腐蚀鱼类鳃部组织，引起大批死亡。PH 异常在传统养殖模式里不易发现，往往造成的损害比低温、缺氧更大。系统采用进口PH 探头，监测水体PH 值，PH 值异常时，系统自动打开进出水口电磁阀进行换水，保证水生生物生长在恒定PH 环境内。
3) 氨氮含量监测点
水体内的氨氮主要来源于水生生物的排泄物，施加的肥料，残饵被微生
物分解成氨基酸，再进一步分解成氨氮。同时水体氧气不足时，水体发生反
硝化反应也会产生氨氮。然而，国产氨氮检测设备不成熟，进口设备价格昂
贵。本系统经过放养光合细菌，细菌进行硝化作用降低水体氨氮含量，同时
采用生物传感器监测光合细菌浓度，从而判断水体氨氮含量。
3.3 智能化控制系统
1) 给排水控制
传统养殖模式里，鱼池换水全部有人工完成，费时费力。本系统可根据
水质需要进行自动换水，管理员也能够根据系统提供的实时参数判断养殖池
是否需要换水，并经过远程控制系统进行换水。
2) 增氧泵控制
一般养殖场养殖珍贵鱼种时都是24 小时长时间供氧，这样养殖池内虽然不会出现缺氧现象，缺造成了能源的浪费。将增氧泵与本系统对接后，可根
据水生物实际需求开启和关闭增氧泵即保证水生生物健康生长也节约了能
源。
3) 温度控制
温度过高和过低都会影响水生生物的生长状况，为了保证养殖场水温恒
定，可在进水口建立水温缓冲池，经过与系统对接的温控设备调节水温，之
后在将缓冲池内恒温水送入养殖池内。当养殖池温度过高时，系统自动打开
进出水口，更换池水，达到降温目的。
4 系统软件功能
4.1 数据采集功能
4.1.1 标准值设定
用户可根据专家系统和管理员经验设定标准值，采集值超出报警值时系统自动报警。
4.1.2 数据实时查询
可远程查看养殖场实时数据，及时在千里之外也能让您对养殖场了如指掌。
4.1.3 趋势图查询
趋势图查询服务可方便您观察一段时间内检测值变化较大的检测点
4.1.4 历史数据查询
历史数据查询服务提供个监测点检测数据查询，为研究水生生物生长规律提供科学依据。
4.2 设备控制
4.2.1 控制形式设置
手动控制自动控制
管理员可根据实际需求灵活选择控制方式，手动控制模式下管理员可经过手机、电脑等工具对养殖场设备进行远程控制，自动模式下系统根据采集的实时参数判断设备开启、关闭。
4.2.2 控制时间设置
自动控制下，也能够对设备进行定时自动开启功能。