《一、前言》
一、前言
我国是水产养殖大国，水产养殖产量占全世 界的三分之二左右。但多年来，我国水产养殖业主 要沿用粗放经营的传统方式。随着我国经济发展的 转型升级，农业结构调整进入了关键时期，水产养 殖业也面临着从传统的粗放式养殖模式逐步向工厂 化、集约化、精准化养殖模式转变。如何适应新要求， 建设智慧的水产养殖系统，方便、有效、实时地对 水产养殖环境和养殖生物生长情况进行监测、控制 并以此推动产业升级，已经成为目前我国水产养殖 现代化发展的热点。物联网技术正是推动这种产业 转型升级的关键技术。
物联网是现代科学技术的重要产物，指的是“物 物相连的互联网”。物联网是在现代互联网技术、信 息通信技术、传感技术、服务与管理技术上发展起 来的，将应用拓展到任何物体与物体之间的信息交 换与通信 [1] 。目前物联网在交通物流、公共安全、 环境保护、医疗保健、家居生活等领域已具有比较 成熟的应用。农业上也开始将其应用于大田种植、 畜禽养殖、农产品加工等领域，实现农业的自动化 生产、智能化管理、电子化交易等。充分利用物联 网发展的历史机遇，开展水产物联网关键技术研究 与应用示范，保障水产养殖高产、高效、安全、健康， 实现对水产养殖生产的转型升级，进而保证水产养 殖业的可持续发展具有重要的意义。
《二、水产养殖物联网技术应用现状》
二、水产养殖物联网技术应用现状
我国首个物联网水产养殖示范基地于 2011 年 在江苏建成。示范基地采用先进的网络监控设备、 传感设备等将物联网和无线通信技术相结合，实现 远程增氧、智能投喂、预报预警等自动控制。例如， 水产养殖生产者通过手机终端登录水产养殖管理系 统，就能随时随地了解养殖塘内的溶氧、水温、水 质等指标参数。一旦发现水中溶解氧指标预警，只 需点击“开启增氧机”，就可实现远程操控。生产 者也可用手机发送指令到管理系统，远程操控自动 投喂机为池塘内的养殖动物投喂饲料 [2]。通过网络 视频监控器，生产者还可以实时监测池塘内的各种 状况，随时采取相应的应急措施 [3]。
随着现代信息技术的迅速发展，水产养殖物联 网系统已经在江苏、上海、天津、北京、山东、浙江、 福建、广东等地出现了一些试点和应用 [4]。目前 物联网技术在水产养殖业中的应用主要在以下几 个方面。
《（一）养殖水环境监控》
（一）养殖水环境监控
与农业物联网在大棚种植中的应用类似，水产 养殖物联网利用传感器来监测池塘水中的水温、溶 解氧、pH、氨、氮、亚硝酸盐等多个指标。通过无 线传输并转换处理后，把这些数据和信息传递给养 殖户。养殖户通过监控显示器、电脑、手机等手段 可以随时了解养殖环境状况，不必到现场就能作出 判断并及时采取必要的措施 [5]。
《（二）养殖区域管理监控》
（二）养殖区域管理监控
养殖区域管理监控主要包括养殖区内气象环境 变化的监控和养殖区内生产安全监控。前者是对气 压、气温、干湿度、风力、风向等数据进行长期采 集和积累，为各种不同气象条件下的养殖生产方案 提供数据支持 [6]。后者是在一些重要的生产管理场 所设置摄像头（如养殖池塘、养殖场的出入口处等）， 实行养殖过程的全程监控，防止偷盗和养殖生物的 逃逸，以确保养殖生产安全 [7]。
《（三）养殖动物生长状况监控》
（三）养殖动物生长状况监控
通过数字化的养殖管理系统，科学地对养殖水 质状况、养殖密度、饲料投放量等养殖参数进行分 析，并根据分析结果进行分塘、分类、差别化的精 准管理。如发现疾病，可以尽快进行诊断并提出治 疗方案，或进行网络视频会诊。
《（四）养殖产品储运、加工环节监控》
（四）养殖产品储运、加工环节监控
物联网可以对养殖产品的生产、加工、销售等 过程进行全程跟踪。只要在产品包装中植入标签代 码，就可以通过查询系统，对产品信息进行查询。 消费者在购买水产品时，如有疑问，只要用手机扫 描标签中的二维码，就可以获取该产品的产地、产 品批次号、生产日期、责任主体、联系方式等一系 列的信息，以保证消费者追溯产品来源，查找责任 主体 [3]。
水产养殖物联网技术是现代渔业发展的方向。 它有利于保护养殖生态环境，提高劳动生产效率， 从而提高社会效益、经济效益和生态效益。但我国 水产养殖中物联网技术应用还没有完全成熟，尚处 在初级的摸索和尝试阶段。就目前来看，该技术相 对适用于较大型的养殖场及养殖效益较高的水产 品，因为它的投入较大，成本较高。
《三、发展水产养殖物联网面临的主要问题》
三、发展水产养殖物联网面临的主要问题
《（一）水产养殖产业自身发展问题》
（一）水产养殖产业自身发展问题
现代化水产养殖是物联网技术应用的基础，而 我国目前水产养殖业相当程度上还处于粗放型的生 产阶段。在广大农村地区，现代化基础设施还比较 落后，许多养殖场的设施较为陈旧或者老化严重， 加之养殖区多在偏远地区，网络覆盖不足，限制了 现代化水产养殖生产规模的发展和物联网的应用。 另一方面，养殖企业管理水平和生产人员的素质还 比较低，不能适应现代化水养殖生产的要求。养殖 生产“靠天吃饭”的情况普遍存在，生产者主要凭 经验管理，缺乏长期科学数据积累和有效的信息获 取和处理手段，缺乏标准化、专业化的管理意识和 管理体系。因此，要发展水产养殖物联网技术，首 先要提升现代化水产养殖水平和劳动者的文化素质。
《（二）物联网设备技术及行业标准问题》
（二）物联网设备技术及行业标准问题
目前，水产养殖业物联网技术设备虽然有一些 国内企业和科研机构在研发，但大多尚停留在实验 室阶段 [8]，难以满足实际应用的要求，尤其是传感 器技术。作为水产养殖物联网的神经末梢，它是整 个水产养殖物联网链条上最基础的环节。由于水产 养殖环境较为复杂，因此对传感器的性能要求较高。 目前我国农业信息感知装备还主要依赖进口。日本 和欧洲在农用微型传感器技术上拥有较大优势，国 内农用传感器及相关芯片、无线传感网络、各类终 端等关键技术水平低。另外，现阶段物联网技术及 其应用尚未建立起一套标准的、开放的、可扩展的 物联网体系构架。在农业物联网行业标准不统一的 大环境下，参与水产养殖物联网技术开发应用的企 业和科研单位只能在各自的平台上研发，造成较大 的成本浪费 [9]。
《（三）资金和成本问题》
（三）资金和成本问题
就目前情况来看，制约水产养殖物联网大规模 应用的主要因素之一是资金投入相对较大。例如， 有关软件开发、硬件投入以及日常维护、保养、维修， 工作人员的安排等，都在一定程度上增加了养殖生 产的成本。而目前我国从事水产养殖生产者还主要 是家庭个体养殖户，成本过高将难以调动其尝试该 技术的积极性，从而在一定程度上影响物联网技术 在水产养殖中的普及和推广 [3]。
《四、发展水产养殖物联网应用的关键技术》
四、发展水产养殖物联网应用的关键技术
水产物联网涉及的关键技术很多，主要包括以 下几个方面。
《（一）精准养殖环境感知技术》
（一）精准养殖环境感知技术
感知技术是精准养殖系统的核心，是精准养殖 信息采集的关键部分，重点开展精准养殖环境传感 器技术的研究，解决在精准养殖中对水温、溶解氧、 pH、氨、氮、水位、硝酸盐、氯化物等水环境指标 以及气温、光照、气压、湿度等大气环境指标监测 的要求。
《（二）精准养殖模拟技术》
（二）精准养殖模拟技术
了解养殖对象在精准养殖控制条件下的生长、 生理变化行为对智能化养殖生产管理至关重要，重 点开展养殖对象的生长、生理变化规律的研究，建 立不同养殖模式下精准养殖水质控制、饲料投喂、 主要养殖对象生长等数学模型。
《（三）精准养殖设备智能控制技术》
（三）精准养殖设备智能控制技术
研究专家系统和控制系统的连接技术，重点开 展水质控制、饲料投喂等智能控制设备的研发，开展精准养殖系统监测值、数学模型模拟值、智能设 备控制程序开发的研究。
《（四）精准养殖管理技术》
（四）精准养殖管理技术
精准养殖管理技术主要根据精准养殖生产目标 对不同养殖模式进行生产方案的自动设计，按照生 产方案对精准养殖系统的智能化控制设备进行工作 参数设定，精准养殖控制系统将根据系统设定参数 运行，直至管理系统按照专家系统指示重新调整参 数或结束全部养殖过程。重点开展精准养殖最优生 产方案生成方法、智能设备控制参数或核心模块刷 新等技术的研究。
《（五）精准养殖规模化生产集成技术》
（五）精准养殖规模化生产集成技术
精准养殖系统的环境传感器、智能控制器、养 殖装备、现场监控设备、管理设备以及应用服务系 统的正常运转离不开标准化系统集成技术，不同养 殖模式的系统集成方案、工程材料、安装工艺、网 络通信均不尽相同。重点开展机械化程度较高的工 厂化、池塘闭合生产系统或湿地生产系统、网箱养 殖等鱼类精准养殖的系统集成技术的研究。
《五、发展水产养殖物联网应用的对策建议》
五、发展水产养殖物联网应用的对策建议
我国物联网目前面临前所未有的发展机遇，但 也面临着关键技术不成熟、产业化程度低、标准规 范缺失、相关政策不到位等一系列的挑战。水产养 殖物联网技术的发展，将是实现传统水产养殖生产 向现代水产养殖生产转变的助推器和加速器。建议 我国水产养殖主管部门在“十三五”期间采取有效 措施，加大支持力度，进一步推动和发展我国水产 养殖物联网技术的应用。
《（一）制定我国水产养殖物联网发展规划，全面布局》
（一）制定我国水产养殖物联网发展规划，全面布局
确定水产养殖物联网发展总体目标，形成完整 的水产养殖物联网技术体系，细化阶段目标，从核 心技术、推广应用、技术服务等方面制定阶段性发 展目标。
《（二）提升水产养殖信息化水平，改善水产养殖物》
（二）提升水产养殖信息化水平，改善水产养殖物
联网应用环境 规模化、信息化、自动化、工厂化是物联网应 用的基本条件。针对目前我国水产养殖现状，按照 养殖规模、养殖模式、养殖品种对物联网技术应用 环境进行分类，在条件成熟区域加大信息化基础建 设投入，创造物联网技术应用的良好环境。
《（三）加强科研创新，突破关键实用技术》
（三）加强科研创新，突破关键实用技术
瞄准世界传感器研发前沿领域，设立水产养殖 环境感知技术研发项目，组建联合技术攻关团队， 围绕关键技术问题，结合产业实际，发挥各自在技 术、集成、应用、示范等环节的优势，争取在高性 能、低价格传感器研发核心技术上取得突破。同时， 尽快制定一套规范的、开放的、可扩展的、适合水 产养殖应用的农业物联网行业标准，使参与水产养 殖物联网技术开发应用的企业和科研单位能够共享 一个统一的研发平台。
《（四）推进水产养殖物联网示范项目建设》
（四）推进水产养殖物联网示范项目建设
紧紧围绕发展现代化水产养殖生产的重大需 求，在全国范围内启动一批水产养殖物联网示范项 目，研发一批适合水产养殖特点的物联网自主产权 技术产品，建设一批国家级水产养殖物联网示范基 地，创新物联网在水产养殖领域的应用技术模式， 建立水产养殖物联网可持续发展的机制，以点带面， 全面推进物联网技术在水产养殖生产经营管理领域 中的应用。
《（五）加大政府推动水产养殖物联网产业化发展的 作用》
（五）加大政府推动水产养殖物联网产业化发展的 作用
一个产业的发展，离不开对该产业链的全面投 入与建设。水产养殖物联网技术是利用信息技术来 推动水产养殖生产的发展，是互联网产业链在渔业 产业上的延伸与拓展。为了加快实现渔业现代化， 在当前农（渔）民收入水平较低、农业信息化和市 场化运作还不完善的情况下，水产养殖物联网发展 的投资主体应当是各级政府，只有在政府部门的大 力支持和引导下，水产养殖物联网发展，乃至渔业 现代化的实现才有可能。
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