物联网水产养殖系统综述

物联网水产养殖系统综述

一、海水养殖的分类

1.工厂化养鱼是指运用建筑、机电、化学、自动控制学等学科原理，对养鱼生产实行半自动或全自动化管理，始终维持鱼类的最佳生理、生态环境，从而达到健康、快速生长和最大限度提高单位水体鱼产量和质量，且不产生养殖系统内外污染的一种高效养殖方式。

2.港塭养殖是利用沿海港汊或河口地带的潮间带滩涂，筑堤、蓄水、纳苗进行水生动物粗养的一种养殖方式。港塭的类型：1.天然盆地鱼港2.人工鱼港

3.盐田蓄水池作养鱼港

4.内湾性鱼港 3.海水网箱养殖：在海水中设置以竹、木、合成纤维、金属等材料等装制成的一定形状的箱体，将鱼等放人其内，投饵养殖的方式。

3.海水池塘养殖：在潮间带或潮上带，修建0.5～5hm２左右的土池，潮差纳入或机械抽入(或两者兼而用之)海水或半咸水，放人人工捕捞的天然苗或人工培育的鱼种，进行半精养或精养的养殖方式。

二、水产养殖重要的水质因子[1]

1、pH值

pH值(酸碱度)是池塘水质的重要指标，不仅直接影响鱼类的生理活动，而且还通过改变水体环境中其他理化及生物因子间接作用于鱼类。鱼类最适宜在pH值为7．8～8．5的中性或微碱性水体中生长，如果pH值低于6或高于10，就会对鱼类生长造成危害。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，同时给蓝绿藻水华产生提供了条件，pH值过高也可能腐蚀鱼类鳃部组织，引起大批死亡。

2、氨氮

氨氮对水生动物的危害有急性和慢性之分。慢性氨氮中毒危害为：摄食降低，生长减慢，组织损伤，降低氧在组织问的输送，鱼和虾均需要与水体进行离子交换(钠，钙等)，氨氮过高会增加鳃的通透性，损害鳃的离子交换功能，使水生生物长期处于应激状态，增加动物对疾病的易感性，降低生长速度，降低生殖能力，减少怀卵量，降低卵的存活力，延迟产卵繁殖。急性氨氮中毒危害为：水生生物表现为亢奋、在水中丧失平衡、抽搐，严重者甚至死亡。

3、亚硝酸盐

当水体中亚硝酸盐含量过高时，亚硝酸盐通过水产养殖动物的鳃部进入血液，血液中运输氧气的血红蛋白与亚硝酸盐结合变成不能运输氧气的高铁血红蛋白，鳃部组织的分泌物出现应激性增加，如果养殖水体长时间维持高浓度的亚硝酸盐，则水产养殖动物将出现鳃丝肿胀、黄鳃、烂鳃等症状。养殖水体中氨氮和亚硝酸盐的积聚会导致水体中藻类非正常死亡，引起水体溶氧急剧下降、有害气体增多，有害细菌和条件致病菌大量滋生，造成鱼、虾、蟹等养殖动物的体质下降，抗应激能力差，易导致各种病原菌的侵袭，造成养殖动物疾病的大量暴发且难以控制。亚硝酸盐还可以与水体中溶解的胺类物质结合，形成具有强烈致癌作用的亚硝胺，对水产养殖动物机体造成直接的损害，如对虾，其主要表现为：多数病虾在池塘表面缓慢流动或紧靠浅水岸边，呈现空胃，触动时反应迟钝，尾部、足部和触须略微发红。刚蜕壳的软虾较容易中毒，蜕壳高峰期常出现急性死亡现象。

4、硫化氢

硫化氢有臭蛋味，具刺激、麻醉作用，对鱼类有很强的毒性。硫化氢在有氧条件下很不定，

可通过化学或微生物作用转化为硫酸盐。在底层水中有一定量的活性铁，可被转化为无毒的硫或硫化铁。水体中的硫化氢通过鱼鳃表面和黏膜可很快被吸收，与组织中的钠离子结合形成具有强烈刺激作用的硫化钠，并还可与呼吸链末端的细胞色素氧化酶中的铁相结合，使血红素量减少，血液丧失载氧能力，同时可使组织凝血性坏死，导致鱼类呼吸困难，严重影响鱼类的健康生长，有的甚至大批量死亡。中毒鱼类的主要症状为鳃呈紫红色，鳃盖3胸鳍张开，鱼体失去光泽，漂浮在水面上。在缺氧条件下，硫化氢的来源途径有二：一是含硫有机物经过嫌气细菌分解而成，二是水中硫酸盐丰富，由于硫酸盐还原细菌的作用，使硫酸盐变成硫化物，在缺氧条件下进一步生成硫化氢。

5、水温

水温直接影响水产动物的体温，而体温直接影响着动物体细胞的活动及体内参与代谢的酶的活力。因而水温对水产动物具有极其重要的生物学意义。任何水产动物都有极限耐受温度范围和最适生长温度范围。如果要获得最佳生产效益就要求养殖水温控制在最适合生长温度范围内。对许多养殖品种，在最适生长温度范围内，有可能达到相同的生长速度。另外，鱼类疾病对水温的变化是很敏感的，例如：水霉病在水温低于4℃或高于25。C时就会受到抑制。传染性造血组织坏死病在水温高于15℃时，自然发病消失。

6、溶解氧

溶解氧是池塘水产养殖最重要的一个水质因子，决定了鱼类的生存、生长、病害控制，影响池塘养殖密度和成活率，是提高鱼塘产量的关键因素，关系到池塘高密度养殖的成败。

以上为淡水养殖的几个重要水质因子，海水养殖的重要水质因子与淡水养殖水质因子类似，具体请参见《渔业水质国家标准》。

以上六个影响水产养殖的水质参数在物联网技术、传感器技术发展以前采用试剂或简单仪器测量方法，准确性实时性均无法保障，24 h监测更无从谈起。目前，上述参数都可以通过电极、光电传感器等探头24小时不间断在线检测，相关传感器以进口为主，主要生产厂家在德国、奥地利、加拿大、美国等国家。

三、水产养殖监测管理系统

1、基于GSM的温度、PH、溶解氧测量的海水养殖监测系统[2]

本系统是与GSM 技术结合的监测海水养殖的温度、PH 值、含氧量的系统，系统综合了单片机技术、GSM 网络技术、传感器技术、控制算法技术等。系统是根据无人值班要求设计，应用成熟的GSM短信息技术，灵活方便，可靠廉价。管理员可以远程利用手机来查询现场的温度或PH等数据，灵活方便。当其值超出系统预设的报警范围时，还可以通过GSM短信将温控仪的温度值和状态定时发送给指定的手机上。可及时了解现场温度、PH值以及含氧量等情况并有效预防其大幅度变化带来的损失，满足了养殖区域无人坚守的设计需求。

系统具体框图：