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解析养殖水体在线自动监测系统的总体构架和特点

2020-02-06 177 上传者：管理员

摘要：养殖水体在线自动监测系统的核心是分析设备，在线监测系统以互联网为基础，对监测终端采集数据，在遥感器和GPS的基础上传输数据，通过监控中心对有效数据信息的处理收集以及对水质参数变化规律的分析，给人工、半自动化和自动化养殖提供基础数据，从而完善管理，使水产品的产量和品质得以提升，以期为养殖水体在线自动监测系统在水产养殖中的推广运用给出一些借鉴意见。对养殖水体在线自动监测系统的监测目标、总体构架及特点做了简单阐述。

关键词：
互联网
养殖水体在线自动监测系统
总体构架
水产养殖
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随着人们对水产品的需求日益增长，水产养殖规模和集约化程度不断提高。由于水资源有限，高密度养殖方式逐渐盛行，致使养殖水域环境不断恶化，病害发生率也呈上升趋势。养殖水质好坏直接影响鱼类的健康状态，要保持渔业养殖水体的环境健康[1]，需要对水质进行实时监测。然而传统的水质监测方法耗时长、费用高、及时性低，水质在线监测系统的出现则解决了传统监测手段存在的问题。应用在线监测系统对养殖水体进行实时在线监测或预测水质的波动变化情况，通过人为或渔业设备自动调节水质进而改进管理模式，以提升水产品的产量和品质。为养殖水体在线自动监测系统在水产养殖中的推广运用提供参考，介绍了养殖水体在线自动监测系统的监测目标、总体构架及特点。

1、养殖水体在线自动监测系统的监测目标

水体是养殖鱼类赖以生存的生活环境，与鱼类的生长发育密切相关，也决定着养殖效率及产品的安全[2]。对水产养殖较为关键的水质参数包括溶解氧(DO)、水温、酸碱度(pH)、亚硝酸盐、氨氮、硫化氢等。

1．1 溶解氧

溶解氧是鱼类赖以生存和生长的必需要素，在水产养殖过程中溶解氧会被不断消耗[3]。因此，鱼虾蟹类养殖水体的溶解氧至少要保持在4毫克/升以上，一般应保持在5～8毫克/升；冷水性鱼类应高于5毫克/升，或保持在水体饱和溶解氧的60％以上⋯]。

1．2 水温

水温是影响鱼类生存生长的一个重要条件，对水体溶解氧含量、鱼类摄食、天然饵料以及鱼类发育与疾病等方面都有影响[6]。鱼类的体温会随着水温而变化，通常鱼类的体温与水温差不能超过l摄氏度，若水温变化过大，鱼体会产生强烈的应激反应。

1．3 酸碱度

《渔业水质标准》规定了养殖鱼类水体的酸碱度为6．5～8．5，酸碱度增大会促使氨离子转变为毒性较强的分子氨，从而影响水体微生物对有机物的降解速率。

1．4 亚硝酸盐

亚硝酸盐是氨转化为硝酸盐的中间产物，可致使鱼类血液中亚铁血红蛋白氧化为高铁血红蛋白，从而抑制血液的载氧能力。鱼类长期生活在高浓度亚硝酸盐水体中，易发生黄血病。一般养殖水体中亚硝酸盐应该控制在0．1毫克/升以下[4。5]。

1．5 氨氦养殖

水中的氨氮主要源于鱼类粪便，水体氨氮浓度超过0．2毫克/升，鱼类可能出现中毒行为和发病状态，浓度较高时甚至会导致死亡。根据《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)规定，鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域作为Ⅲ类水体，其氨氮的标准限值为1．0毫克/升；珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等作为Ⅱ类水体，其氨氮的标准限值为0．5毫克/升。

1．6 硫化氢

硫化氢主要源于养殖水体底层，因缺氧导致底泥有机物发生生化反应，对鱼类有较大毒性，其浓度要控制低于0．1毫克/升。

2、养殖水体在线自动监测系统的总体构架

水产养殖监测系统由感知控制模块、本地监控中心和远程监控终端组成，其总体构架见图示。感知控制模块包含感知模块、控制模块和通信模块3个。感知模块通过传感器实时在线监测选定水体的水质参数。控制模块主要有增氧机、水泵等设备，可接收控制指令适时调节水质参数。通信模块以有线或无线通信方式与本地监控中心实现数据通信，将感知模块监测到的水质参数实时上传至本地监控中心，同时接收本地监控中心的各类控制信息。本地监控中心通过通信模块接收感知控制模块上传的水质参数数据，由Web服务器对这些数据进行存储、处理和分析。根据水产养殖专家决策系统，当水质参数达到预警值时，服务器会自动发出警报信息，并向感知控制模块发送控制指令，运行增氧机等设备调节水质参数。用户可以在本地监控终端(通常为PC)查看池塘实时和历史数据，发出控制指令；也可以使用各种远程监控终端(如PC、Android、iOS平台等)通过互联网登录Web服务器，查看养殖水体水质情况，实现对养殖水体水质参数的远程监控[7]。

图示养殖水体在线自动监测系统的总体构架

3、养殖水体在线自动监测系统的特点

养殖水体在线监测系统运行效率高、及时性强，系统通过对目标水体进行自动监测，记录数据并及时分析，在水质发生异常时发出预警；该系统操作简单、便捷、自动化程度高，可通过PC端、Android、iOS等平台查看实时监测数据及分析曲线，接收预警，管人员通过预警信息及时采取措施，把有关指标控制在鱼类生发育的适宜范围内，促进鱼类生长发育，减少损失。

4、小结

养殖水体在线自动监测系统是以分析设备为核心，以互联网为基础的水质在线监测系统。文该系统实现了由传统间断性实地采样实验室精准分析到连续性自动监测，通过监测终端采集数据，基于遥感器和GPS进行数据信息分析水质参数变化规律，为人工、半自动化和自动化养殖提供基础参数，进而有利于完善管理，提高水产品的产量和品质。

参考文献：

[1] 郭清达，于广平，刘杰．我国渔业水质监测系统应用现状与发展趋势分析l-J]．河北渔业，2015(11)：57—59，70.

[2]肖瑞超，位耀光，他旭翔，等．工厂化水产养殖水质监测系统[J]．水产学杂志，2017，30(5)：51‘56·

[3] 丁永良，曲善庆。回眸工厂养鱼30年[J]。现代渔业信息，2003，18（1）：9-14.

[4]杨慧．浅析池塘养殖水质监测与管理[J]．河南水产，2013(4)：21—24·

[5]黄建朝．夏季鱼池水质调控技术[J]．福建农业，2012(6)：22—23．

[6]张国春．水温对鱼类的影响及冬季养殖池塘的管理[J]．吉林农业，2014(24)：66．

[7]王琳·水产养殖水质智能监控系统研究[J]·软件开发，2015（21）：75-76

王金乐,田应平,向燕,等.养殖水体在线自动监测系统的总体构架及特点[J].农技服务,2019,36(1):71-72.

贵州省科研机构服务企业行动计划项目“鲟鱼繁养技术升级与精细加工技术创新”[黔科合平台人才(2016)5714]；贵州省科技支撑计划项目“EM复合菌与鱼腥草镶嵌修复模式对池塘养殖水体净化效果研究及应用”[黔科合支撑(2017)2541]