在漁業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的背景下，需要通過調(diào)結構、促升級，提高增加高附加值品種養(yǎng)殖規(guī)模和養(yǎng)殖模式。利用智能云計算實現(xiàn)養(yǎng)殖水域環(huán)境調(diào)控，提高名特優(yōu)品種水產(chǎn)養(yǎng)殖密度，實現(xiàn)轉型工業(yè)化水產(chǎn)養(yǎng)殖。
    工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖主要內(nèi)容是建立一個水體循環(huán)的封閉養(yǎng)殖工廠，通過一系列的生物和物理手段對養(yǎng)殖水體進行監(jiān)測和控制，創(chuàng)造出*適宜魚類生長的水體環(huán)境。實現(xiàn)工廠化養(yǎng)殖關鍵是水體循環(huán)處理和控制系統(tǒng)，即控制水體溫度，濁度，pH，氨氮，COD，BOD，DO等具有重要意義的水質(zhì)參數(shù)。
    使用物理手段準確控制的參數(shù)，即氨氮、溫度，溶解氧，pH值進行在線監(jiān)測和控制。在線監(jiān)測并可以及時自動調(diào)整以保證養(yǎng)殖水體滿足魚類生長要求。對這些參數(shù)自動控制對工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖很重要，有些是通過生物方法進行控制的，比如用生物濾器通過硝化反應轉他氨氮，此類參數(shù)可以監(jiān)測，對其進行準確的控制，可以充分體現(xiàn)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的優(yōu)勢。
1溫度控制
    不同魚類適合有著不同的生長的溫度，在*佳的溫度下，魚類生長得快，飼料轉化效率高，體質(zhì)強壯，抵抗魚病能力強。生物濾器的效率也與溫度有關系，過低的溫度會影響氨氮轉化效率，在冷水性魚類的養(yǎng)殖過程就要考慮溫度的影響，但在溫水養(yǎng)殖中，溫度不是影響氨氮的主要因素。
  
 
2溶解氧控制
2.1溶氧控制意義
    工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中需要有大量的氧氣，魚類的生理活動需要氧氣，每噸魚每天消耗3 kg氧，生物濾器轉化氨氮需要氧，如果每噸魚每天排出1 kg氨氮，要消耗4.75 kg氧；每天直接間接消耗7. 57 kg以上的氧，所以持續(xù)不斷的為魚類和生物濾器提供充足的溶解氧(DO)是水體循環(huán)處理系統(tǒng)正常運行的必要條件。為了魚類*快
地生長，DO參數(shù)應該保持在水體DO飽和度60%以上或是高于5ppm。當DO在2ppm以下，硝化細菌就無效了。
2.2控制溶氧的方法及其原理
    控制溶氧其實就是控制向養(yǎng)殖水體中增氧的過程。
由于國內(nèi)現(xiàn)階段池塘養(yǎng)殖方式較為廣泛，工廠化養(yǎng)魚工場規(guī)模大多較小，所以主要使用機械式增氧機。
2.3溶氧自動控制
    在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，溶氧在不同的時間是變化的，比如說喂食以后，魚類消化食物會使溶氧量迅速降低，這時就要控制充氣泵加大充氣量，保證溶氧量。在溶解氧需求減少時，就要減少充氣量，以減
少充氣時間，降低能源消耗。因此，溶解氧自動監(jiān)測和增氧的適時控制是非常必要的。
    溶氧自動控制過程如下：由放置在水中的溶氧傳感器檢測水體溶氧，輸出給變頻器。變頻器根據(jù)接受到的控制結果改變電流頻率，從而控制充氣泵或增氧機電機轉速升高降低，改變充氣量多少，滿足溶氧量的要求。
3 氨氮控制
3.1 氨氮控制意義
  氮元素是藻類必需的一種常量元素，也是養(yǎng)殖水體中較常見的一種限制初級生產(chǎn)力的營養(yǎng)元素，對生產(chǎn)影響很大。
在人工養(yǎng)殖池塘的水體中，氮以分子態(tài)氮（N₂）、無機態(tài)氮（NH₃、NH₄⁺、NO₂^-、NO₃^-）及有機物（如尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)）等形式存在。在生物、非生物及人為因素的影響下，它們在水體中，不斷地轉化、遷移，不斷地進行著動態(tài)循環(huán)。其中水中以NH₃和NH₄⁺離子存在的氮元素對生產(chǎn)影響*大，NH₃與NH₄⁺都是藻類必需的營養(yǎng)鹽，幾乎所有藻類都能直接、迅速而且優(yōu)先利用NH₃與NH₄⁺。其不利的一面是由于氨態(tài)氮的存在抑制藻類對亞硝酸態(tài)氮（NO₂^-）和尿素的利用；而且氨態(tài)氮在轉化成硝酸鹽的過程中還要消耗水中溶氧，尤其是分子態(tài)氨（NH₃）對魚類及其他水生動物有很強的毒性，即使?jié)舛群艿�，也會抑制生長，損害鰓組織，加重魚病，對養(yǎng)殖和生產(chǎn)造成不利影響。
池塘水體中氨氮的主要來源是池水和底泥中含氮有機物的分解及水生生物的代謝。尤其在高投入、高產(chǎn)出的池塘中人為的大量投餌、施肥使池塘中含氮有機廢物數(shù)量增加；放養(yǎng)的密度大，生物代謝旺盛，排泄廢物氨的數(shù)量增多。氨的增加速率大大超過了浮游植物利用極限，至使氨在水中積累。
水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，蛋白質(zhì)消化的副產(chǎn)物是氨氮，每100磅的飼料能產(chǎn)生大概2.2磅的氨氮，氨氮以兩種形態(tài)存在與水中，一種是離子態(tài)(NHt)，一種是非離子態(tài)(NH3)，非離子態(tài)氨氮對魚類毒性*，必須將其轉化或是清除。
應此，監(jiān)控水體氨氮指標控制增氧機調(diào)節(jié)氨氮含量，對保護魚類和避免過度投放飼料有重要意義。
4、Ph控制
4.1 Ph控制意義
    微生物處理去除養(yǎng)殖水體中的氨氮是比較常用的一種經(jīng)濟、有效的方法，即建立一個生物活性濾池，在生物濾池中形成的生物膜上進行硝化反應，能使水中的有毒物質(zhì)氨氮轉化為毒性較低的硝酸鹽并從水體中排放出來，達到去除氨氮的目的。
   硝化過程中主要依靠的是硝化細菌，硝化細菌數(shù)量關系到去除氨氮的效果。通過實驗證明，pH值直接影響到硝化細菌和反硝化細菌的數(shù)量，偏堿性的水質(zhì)有利于硝化菌群生長。pH值在7.5時，氨氮去除效果能夠滿足現(xiàn)
有工廠化養(yǎng)殖所要求的非離子氨≤0. 05 mg/L，亞硝酸鹽≤1 mg/L，硝酸鹽≤200 mg/L水平。
4．2控制現(xiàn)狀
    國外很早就注意到pH值對水體中氨氮的形式和硝化過程的影響。有研究表明，水體pH≤7時會降低硝化細菌的活性,pH=7時，絕大部分的總氨氮是處以離子狀態(tài)的，pH=8.75時，30%的總氨氮處于非離子態(tài)，而非離子態(tài)氨對魚類毒性*。生物膜去除氨氮的過程中要將pH值控制在7左右， pH值下降，影響魚類生存。
4.3 pH自動控制的實現(xiàn)
    pH自動控制的目標是保持pH值一直在7～8之間。工業(yè)領域和環(huán)保領域廣泛采用pH自動控制系統(tǒng)，使用的是變頻器調(diào)節(jié)水泵加中和劑（生石灰）或是使用調(diào)節(jié)閥添加中和劑。
對于工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖而言pH值變化范圍不大，變化速度也比較緩慢，所以不需要使用變頻器或調(diào)節(jié)閥之類昂貴的執(zhí)行件，應該使用電磁閥。
    pH自動控制系統(tǒng)是周期采樣控制，由傳感器將檢測到的水體pH值數(shù)據(jù)送至電磁閥控制開關。
5水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)
    養(yǎng)殖有許多需要關注的參數(shù)，有些參數(shù)是相互關聯(lián)的，為了便于實時調(diào)控養(yǎng)殖水質(zhì)，需要將重要的參數(shù)檢測出來，加以整合后集中顯示和控制，這就是實時水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)。水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)就是采用電子非電量電測對水中的氨氮、溫度，pH值，溶氧量，硬度等4個主要影響魚類生長的主要水質(zhì)參數(shù)進行適時的檢測，并在現(xiàn)場和遠程終端顯示出來，方便漁業(yè)管理部門或是養(yǎng)殖人員隨時了解養(yǎng)殖情況，并可以進行一些操作，如開關閥門，還要對一些參數(shù)進行控制，根據(jù)數(shù)據(jù)比較計算的緒果發(fā)出指令由自動控制系統(tǒng)進行糾正。
水質(zhì)參數(shù)的檢測主要通過各種基于不同原理的水下傳感器來實現(xiàn)。傳感器將收集的數(shù)據(jù)經(jīng)過現(xiàn)場控制器處理控制增氧或加藥機，發(fā)出控制指令，改變水質(zhì)參數(shù)以達到養(yǎng)殖要求。
進而可以通過無線傳輸方式將數(shù)據(jù)匯總到監(jiān)控中心，或者發(fā)送到云端，養(yǎng)殖戶通過手機上網(wǎng)查看水質(zhì)情況。當出現(xiàn)水質(zhì)報警時，發(fā)送報警短信信息到用戶手機，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
水質(zhì)監(jiān)系統(tǒng)特點是自動化程度高，能做到連續(xù)監(jiān)控，及時地保證養(yǎng)殖水體滿足要求，同時還能降低如增氧系統(tǒng)，投飼系統(tǒng)等其他系統(tǒng)的能量損耗。這一技術是工業(yè)化養(yǎng)魚與傳統(tǒng)漁業(yè)重要區(qū)別，能充分體現(xiàn)了工業(yè)化養(yǎng)魚的先進性，是高效率，高科技的象征。
 

 

 
6、實施方案
 

方案1、養(yǎng)殖環(huán)境水質(zhì)現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng):
序號	設備名稱	數(shù)量	單位	價格	備注
1	氨氮在線檢測儀	1	套
2	Ph在線檢測儀	1	套
3	溫度在線檢測儀	1	套
4	溶解氧在線檢測儀	1	套
5	鹽度	1	套
6	控制箱	1	個
合計

該方案適合個體養(yǎng)殖戶，現(xiàn)場單機監(jiān)測控制，無遠程查看、報警功能，基本型配置。
 
 

方案2、養(yǎng)殖環(huán)境水質(zhì)云監(jiān)控系統(tǒng):
序號	設備名稱	數(shù)量	單位	價格	備注
1	氨氮在線檢測儀	1	套
2	Ph在線檢測儀	1	套
3	溫度在線檢測儀	1	套
4	溶解氧在線檢測儀	1	套
5	鹽度在線檢測儀	1	套
6	無線傳輸組網(wǎng)模塊	1	套		數(shù)據(jù)采集、傳輸、輸出控制
7	控制箱	1	個
8	云端軟件	1	套
9	系統(tǒng)服務年費	1	年
10	系統(tǒng)集成費
合計

該方案為規(guī)模養(yǎng)殖，現(xiàn)場監(jiān)控與云端監(jiān)控結合，允許增加多點監(jiān)控，性價比高，*型配置。
 

方案3、養(yǎng)殖環(huán)境水質(zhì)終端監(jiān)控系統(tǒng)
序號	設備名稱	數(shù)量	單位	價格	備注
1	氨氮在線檢測儀	1	套
2	Ph在線檢測儀	1	套
3	溫度在線檢測儀	1	套
4	溶解氧在線檢測儀	1	套
5	余氯在線檢測儀	1	套		水質(zhì)消毒劑自動控制
6	濁度在線檢測儀	1	套		水質(zhì)濁度、浮游生物檢測
7	鹽度在線檢測儀	1	套
8	控制箱	1	個
9	現(xiàn)場工業(yè)服務器	1	臺		數(shù)據(jù)采集、傳輸、輸出控制
10	終端軟件	1	套		后臺監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理統(tǒng)計輸出
11	電腦	1	臺		可自配
12	系統(tǒng)集成費
合計

該方案適合大型企業(yè)的工業(yè)化養(yǎng)殖，多點組網(wǎng)監(jiān)控，便于漁業(yè)管理部門預警監(jiān)控，管理型配置。
7、意義及效益分析
漁業(yè)養(yǎng)殖水環(huán)境實時監(jiān)控的三種方式，即現(xiàn)場控制基本型、云端多點組網(wǎng)*型、工業(yè)化系統(tǒng)管理型。
實施可以從現(xiàn)場型系統(tǒng)開始，隨需求增加至云端*型，當一個行政區(qū)域內(nèi)應用的漁業(yè)養(yǎng)殖單位達到一定數(shù)量，可由漁業(yè)主管部門協(xié)調(diào)升級至工業(yè)化系統(tǒng)管理型。
該項技術的應用，將是水產(chǎn)養(yǎng)殖技術的一場革命，徹底改變過去靠個人經(jīng)驗養(yǎng)殖的歷史。通過對水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境進行定量的數(shù)字化管理，提高養(yǎng)殖科學性。
1、通過水體控制，合理增加放養(yǎng)密度，達到增產(chǎn)30%。
2、減少人工使用和勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，降低成本20%。
3、節(jié)能減排，精確測量與控制，做到精準增氧、精準投喂、降低餌料投放，節(jié)省換水次數(shù)與用電量50%。
4、提高產(chǎn)品品質(zhì)，減少魚病，增加收益10%。
利用該項新技術，年綜合提高收益30%以上。1-2年可以收回投入成本。是一項值得推廣的革命性新技術應用。