服務漁業經濟發展的漁業物聯網專業群建設研究

（廈門海洋職業技術學院，福建廈門，361012）

摘 要：隨著物聯網時代的到來，越來越多的領域開始走向信息化。漁業也不例外，現代漁業借助物聯網發展趨勢，利用物聯網技術得到有效的發展。本文從現代漁業內涵與漁業物聯網的關鍵技術出發，討論物聯網支撐現代漁業的主要進展，并提出漁業物聯網專業群建設的主要舉措。

關鍵詞：現代漁業 物聯網 專業群

一、現代漁業內涵

什么是現代漁業？在2007年全國漁業會議上對現代漁業的概念做了概括。現代漁業是相對傳統漁業而言，遵循資源節約、環境友好和可持續發展理念，以現代科學技術和設施裝備為支撐，運用先進的生產方式和經營管理手段，形成漁工貿、產加銷一體化的產業體系，實現經濟、生態和社會效益和諧共贏的漁業產業形態。

目前，中國漁業正處于傳統漁業向現代漁業轉型的關鍵時期。傳統的一家一戶分散型養殖導致水產養殖業面臨著資源浪費、生產效率低、養殖風險大、環境壓力大等問題，集約化精準養殖是解決這些問題的根本途徑。現代漁業一定是養殖技術、裝備技術和信息技術的高度融合，這些都需要現代漁業同物聯網的深度融合，在大數據分析基礎上進行科學決策，實現精準化、自動化和智能化。

二、漁業物聯網的關鍵技術

物聯網（The Internet of things），即“物物相連的互聯網”，是新一代信息技術的重要組成部分，包括兩層含意：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。

目前較普遍公認的物聯網的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

物聯網是具有全面感知、可靠傳輸、智能處理特征的連接物理世界的網絡，它使人類可以用更加精細和動態的方式管理生產和生活，提升人對物理世界實時控制和精確管理能力，從而實現資源優化配置和科學智能決策。隨著漁業現代化進程的快速發展，物聯網技術在漁業領域得到了廣泛應用，逐漸緊密結合，形成了漁業物聯網。漁業物聯網關鍵技術包括以下幾種。

（一）信息感知技術

它是整個漁業物聯網鏈條上最基礎的環節。主要涉及傳感器技術、RFID技術、GPS技術等。傳感器技術在水產養殖業中常用于測定水體溶解氧、酸堿度、氨氮、電導率和濁度等參數。RFID技術即Radio Frequency Identification （射頻識別），俗稱電子標簽，是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。該技術在水產品質量追溯中有著廣泛的應用。GPS技術基于新一代衛星導航與定位系統，具備進行海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力，具有全天候、高精度、自動化和高效益等顯著特點。GPS技術運用到漁業中，利用其實時三維定位和精確定時功能，可以對養殖情況、產品流向、產量等進行實時描述和跟蹤。在現有信息感知技術的基礎上，目前正在研發基于EPC的物聯網，是指在計算機互聯網的基礎上，利用全球統一的物品編碼技術、射頻識別技術、無線數據通信技術等，實現全球范圍內的單件產品的跟蹤與追溯，相信該技術將很快應用于漁業生產。

（二）信息傳輸技術

它是漁業信息傳輸的必然路徑。目前運用最廣泛的是無線傳感網絡（WSN），是以無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，由部署在監測區域內大量的傳感器節點組成，負責感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給觀察者。如ZigBee技術是基于IEEE802.15.4標準的關于無線組網、安全和應用等方面的技術標準，被廣泛應用在無線傳感網絡的組建中，如水環境監測、水產養殖和產品質量追溯等。其次，基于Android等移動手機平臺系統的水產養殖遠程監控系統等功能的信息傳輸技術開發，將使得針對多控制節點的遠程控制更為方便快捷。

（三）信息處理技術

它是實施漁業自動化控制的技術基礎，主要涉及云計算、GIS、專家系統和決策支持系統等信息技術。其中云計算（Cloud Computing）是指將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統能夠根據需要獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務。GIS主要用于空間信息數據庫和進行空間信息的地理統計處理、圖形轉換與表達等，為分析差異性和實施調控提供處方決策方案。專家系統（Expert System，簡稱ES），指運用特定領域的專門知識，通過推理來模擬通常由人類專家才能解決的各種復雜的、具體的問題，達到與專家具有同等解決問題能力的計算機智能程序系統。決策支持系統（Decision Support System，簡稱DSS），是輔助決策者通過數據、模型和知識，以人機交互方式進行半結構化或非結構化決策的計算機應用系統。

（四）智能控制技術（Intelligent Control Technology，簡稱ICT）

它是控制理論發展的新階段，主要用于解決那些用傳統方法難以解決的復雜系統的控制問題。智能信息處理技術研究內容主要包括四個方面：人工智能理論研究，即智能信息獲取的形式化方法、海量信息處理的理論和方法以及機器學習與模式識別；先進的人-機交互技術與系統，即聲音、視頻、圖形、圖像及文字處理以及虛擬現實技術與流媒體技術；智能控制技術與系統，即給物體賦予智能，以實現人與物或物與物之間互相溝通和對話，如準確地定位和跟蹤目標等；智能信號處理，即信息特征識別和數據融合技術。

三、漁業物聯網技術應用領域

漁業物聯網技術目前已延伸到漁業行業各個環節：水產養殖管理、水產品質量溯源、水產品供應鏈、水產品加工、海洋漁業資源監控、海洋環境監測、漁港監管、漁船活動信息收集、漁具輔助設備等。

（一）水產養殖管理

在水產養殖方面，傳感器可以用于水體溫度、pH值、溶解氧、鹽度、濁度、氨氮、COD和BOD等對水產品生長環境有較大影響的水質參數及環境參數的實時采集，進而為水質控制提供科學依據。中國農業大學李道亮團隊開發的集約化水產養殖智能管理系統可以實現溶解氧、pH值、氨氮等水產養殖水質參數的監測和智能調控，并在全國十幾個省市開展了應用示范，廣東也是示范省之一。

（二）農產品安全溯源

能夠利用RFID技術快速反應、追本溯源，確定農產品質量問題所在。由于“多寶魚”“瘦肉精豬肉”等農產品質量安全事故頻發，在北京、上海、南京等地已開始采用條碼、IC卡和RFID等技術建立農產品質量安全追溯系統。一些單位開始研究適合中國國情的基于物聯網的可追溯技術和架構方法并部分實現了集成應用。如楊信廷等將RFID技術與傳感器技術有效結合，對水產品供應鏈中的物流環節進行全程監控與追蹤。

（三）基于物聯網的水產品供應鏈

在水產品供應鏈中引入物聯網技術，作為新式的信息技術手段，物聯網不僅能提高水產品供應鏈各個環節的作業效率與質量，還集成了供應鏈中各環節主體的生產運作信息，包括水產品生產者、加工企業以及經銷商之間的信息，實現了無縫銜接，提高了每個個體對供應鏈整體即時信息的可見度，有效地控制了供應鏈中的信息流，提升了供應鏈管理的柔性。以冷鏈運輸控制為例：通過實現對水產品在運輸過程中的溫度、光照等環境的智能控制，從而降低貨損率。在車廂中安置車廂控制單元TCU，采用ZigBee技術實現車廂內部傳感器與RFID采集數據的傳輸，并將其傳遞給車頭控制單元OBU，而在OBU中裝有全球定位系統、基于RFID/NFC的司機身份驗證系統、ZigBee模塊和其他管理功能模塊，它將采集到的TCU數據、監測到的車輛速度、位置、轉速等信息以及RFID掃描的司機識別信息通過互聯網傳遞給分布式數據采集邏輯單元處理，構建起水產品冷鏈在途運輸的無線傳感網絡，最終實現監控中心對車輛的在途運輸實時智能監控，保持運輸過程的低溫等環境，有效降低水產品的在途貨損率。

（四）在水產品加工中的應用

一是原材料入庫環節，從生產基地運送到加工廠的活體水產品外包裝上貼有RFID電子標簽，標簽中記錄了當前批次的生長信息以及健康狀況，加工廠檢測人員通過掃描電子標簽中的信息，對水產品進行篩選和分類，記錄原材料檢測結果和入庫信息，并將讀取到的信息傳遞到生產管理系統中。二是在加工過程中，RFID系統能夠實現對整條生產線的自動識別和跟蹤，及時獲得產品數量、傳送路線、質量水平等與生產工藝直接相關的數據，從而確保整個生產計劃的順利進行。三是當水產品加工完畢后，將會對產品進行冷藏。冷藏間的貨架上將貼有RFID/EPC標簽，水產品成品入庫時將會掃描托盤上的RFID/EPC標簽，系統將找出對應的貨架位置進行存放，在冷藏間還裝配數個溫度傳感器，物聯網系統可多點定時采集冷藏間的溫度，如果溫度超出設定安全范圍將自動報警。當需要查找產品時，只要在系統中輸入產品的名稱或條碼信息，就可以很快通過物聯網生產管理系統找到貨物存放的位置，方便貨物出庫。

（五）海洋漁業資源監測

在沿海大陸架水域，寒、暖流交匯水域，利用物聯網技術部署環境參數傳感器、實時圖像采集系統、與海事通訊衛星、遠洋監測船、遙感航空器、全自動海洋監測站共同組成立體數據傳輸網絡，通過檢測海洋水體溫度、鹽度、溶解氧含量、浮游生物種類等環境數據，處理后得出漁業生物生長狀況資料，為漁業決策部門提供實時海洋漁業資源狀況信息。

（六）海洋環境監測

海洋面積占地球表面積的71%，海水面積廣闊。受監測活動區域范圍、海上交通和人力的限制，海洋環境監測檢測很難做到全面、及時、詳盡。物聯網以微波通訊和衛星通訊為數據傳輸介質，打破了地域、時間限制，數據通過衛星實時傳輸，以傳感技術和網絡技術為基礎，建立自動海洋環境監測站，在海洋監測船無法到達或不能長期駐留地區對周圍環境進行24h不間斷監測并實時傳輸數據。實時反饋污染性質、污染物種類、污染狀況、污染來源等一系列信息，提供環境預警信息，為治理和改善海洋環境污染、應對突發海洋環境污染事件、有效保護漁業資源提供幫助。

（七）漁港監管

通過射頻識別系統、GPS全球定位系統、漁港設施監管系統等技術關聯，實現復雜漁港信息的實時交換和定位跟蹤、監控和智能管理。利用互聯網，整合冷凍倉儲電子化管理系統和漁船生產信息管理系統，為漁港管理提供各類監管和生產信息。

（八）漁船活動信息收集

漁船是漁業生產活動的重要組成部分，漁船信息的收集主要采用漁船身份識別傳感、漁船載重傳感、GPS定位、視頻采集等技術。通過漁船裝備內嵌式智能芯片，傳感器識別和記錄漁船類型、載重噸位、牌號、所屬公司等相關信息，方便漁業管理部門和貨主監管、查詢。載重傳感器識別和記錄漁船的漁獲量，及時為港口冷凍加工、運輸提供相關信息。

（九）漁具輔助設備物聯網

漁具輔助設備泛指漁業生產活動中為提高捕撈效率而為漁具配置的儀器、儀表等輔助設備，其中主要是魚情探測設備。在捕撈區域部署水下傳感器、水下雷達、水下視頻采集設備等監控魚類活動，實時向漁船發送魚群規模、魚群種類、魚群活動范圍數據，為選擇捕撈地點、捕撈時機、捕撈方式提供數據幫助。

四、漁業物聯網專業群建設思路

2015年在廈門市舉行的“智慧海洋與物聯網發展高峰論壇”提出，智慧海洋是“海洋工業化+海洋信息化”深度融合的發展模式，也是“互聯網+”時代的海洋形態，更是日趨成熟的陸地智慧產業向海洋領域的拓展。智慧海洋依托先進的電子信息、網絡通信以及海洋裝備相關技術，將實現對海洋的立體全面感知，廣泛互聯互通，海量數據共享，形成包括智慧航運、智慧港口、智慧漁業、智慧造船等多種智能化服務在內的智慧海洋信息服務產業。

信息技術系將依托學院在海洋漁業領域的辦學資源優勢，以物聯網、互聯網、中間件、集成協同等技術為核心，以高端技能型專門人才培養為重點，以企業需求為導向，以服務福建省海西建設及周邊海洋經濟建設為目標，建設漁業物聯網專業群。漁業物聯網專業群除了物聯網應用技術和水產養殖技術兩個核心專業外，還包括電子信息工程技術、智能終端技術與應用、水產品加工技術、計算機信息管理、通信技術等專業。

圍繞物聯網技術在漁業信息化的應用領域，從“識別感知”“網絡傳輸”“智能處理”三個技術層面出發，結合學院的辦學優勢和專業特色，按照職業導向、深度融合、以生為本、能力提升、統籌資源、協作共享、健全制度、協調發展的原則，確定專業群的人才培養目標，制定和實施各專業建設規劃，通過管理體制和運行機制來保障專業群的滾動發展。具體建設思路如下圖所示：

（一）深化“職業導向、課證融合”的工學結合人才培養模式

漁業物聯網專業群主要培養從事海洋漁業相關企業需要的物聯網規劃與建設、管理與維護，海洋漁業信息化軟件開發與應用，以及物聯網終端設備維護的高端技能型專門人才。在對學生認知基礎、學習能力、學習態度、學習效果等的分析基礎上，與廈門水貝自動化科技有限公司、立林高壓電氣有限公司等企業深度合作，充分利用校內外實訓基地，把課堂搬進車間，把車間變成課堂。以培養海洋漁業物聯網技術應用人才需要的能力培養為主線，引入行業企業技術標準，根據漁業物聯網技術應用的崗位要求，選擇教學內容，實現“職業導向”；同時，教學內容與職業資格證書對接，課程教學評價與職業資格認證對接，通過課程學習，學生直接參加相關職業資格認證，實現“課證融合”。

（二）構建“平臺共享、綜合融通”的課程體系

調查分析區域內不同規模、不同層次的海洋漁業企業信息化情況，明確畢業生的就業崗位。分析工作崗位的工作任務，確定職業能力、職業知識和職業素質的要求。物聯網終端設備的安裝、使用與維護，物聯網系統的規劃、組建與管理和海洋漁業信息化軟件的開發、測試與運用三個崗位分別對應物聯網技術的傳感層、網絡層和應用層。根據各專業之間的依賴關系，分析核心專業與相關專業之間的課程共性與差異性。圍繞核心崗位，構建專業核心課程和確定課程內容，各專業之間彼此聯系、相互滲透，共享開放課程平臺。

（三）建立“層次遞進、協作共享”的海洋漁業信息化物聯網生產性實訓基地根據漁業物聯網專業群所對應的職業崗位鏈。對專業群實訓基地進行重新規劃、設計和建設，整合實踐教學資源，利用廈門的區域產業優勢，與多家規模企業進行校企合作和共建基地，經過充分調研、取證和專家論證，實施“海洋漁業信息化物聯網生產性實訓基地”建設規劃。該基地主要由電子工藝生產中心、實訓中心和研發中心。在整合與擴建現有電子工藝生產性實訓室和維修電工實訓室，組成電子工藝生產中心；新建、在建、整合、擴建海洋漁業物聯網實訓室、物聯網關鍵技術實訓室、單片機實訓室組成實訓中心；創新實訓室與海洋漁業物聯網實訓室、物聯網關鍵技術實訓室、單片機實訓室組成研發中心。使整個基地涵蓋除物聯網產品之外，還有電子產品（包括光電照明、光伏產品，或模塊）的研發與生產、課程的實訓、對外對內技能的培訓與服務以及技能證書考取于一體的多功能，廣用途生產性實訓基地，真正做到“校中廠，廠中?！?。

（四）打造“校企互聘、專兼結合”的教學團隊

按照專業群內各專業間的區分度，組建教學團隊與廈門水貝自動化科技有限公司等企業共建雙師培訓基地、兼職教師儲備基地，聯合培養雙師素質教師。各專業從企業聘請能工巧匠擔任兼職教師，建設了一支以專業帶頭人為引領、專業骨干教師為核心、專兼職教師相結合的雙師結構教學團隊。

（五）大力開展學生技能競賽，提升學生創新能力

以典型產品的生產過程為導向，構建“以典型產品為導向、產學結合、技能訓練貫徹始終”的工學結合專業人才培養模式，大力開展學生技能（設計、作品）競賽（展示）活動，激發學生的興趣和潛能，培養學生的團隊協作和創新能力。

五、結論

漁業物聯網作為漁業信息化的一項關鍵技術，在產業發展中的應用已經起步，而漁業物聯網專業群建設主要是根據我院物聯網、水產養殖、電子、通信、計算機等專業建設的狀況，形成的一個適應現代漁業需要的專業群，通過漁業物聯網專業群的建設帶動相關專業共同發展，對專業群內各專業的部分課程建設也能夠起到示范作用，同時也促進了專業群各專業更好地適應市場變化，積極培育了新興專業，強化了漁業物聯網專業群各專業與戰略性新興產業產教融合問題，從而使專業布局緊跟現代漁業經濟發展。

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作者簡介：張志杰（1972.04-），男，廈門大學計算機碩士畢業，中級職稱（講師），現任廈門海洋職業技術學院信息技術系副主任，目前主要從事教學管理工作。