漁業智能化管理系統在加州鱸苗種繁育中的應用

周心菲，王佩佩，陸健，孫建國，王明華

（1.南京混沌信息科技有限公司，江蘇 南京 211153；2.南京市水產科學研究所，江蘇 南京 210036；3.泗陽縣雙高水產科技有限公司，江蘇 宿遷 223734；4.江蘇省淡水水產研究所，江蘇 南京 210017）

加州鱸（Micropterus salmoides）是我國重要的淡水優質養殖魚類，因其肉質鮮嫩肥美，無肌間剌，特別適合老人小孩以及家庭消費。近年來，由于旺盛的市場需求和良好的市場前景，加州鱸苗種的需求量大，特別是非常規繁育季節加州鱸苗種更是一苗難求。現階段，加州鱸全季節育苗技術已有較大突破，但智能化、標準化程度還不高，而智能化工廠育苗對提高加州鱸成活率和馴食率有顯著效果，與一般土池育苗成活率（10%～20%）相比，智能化工廠育苗的苗種成活率可達30%（水花至大規格苗）。除此之外，智能化的高精度養殖模式，可實現水產育種、繁苗、養殖等生產過程水質在線監測與投飼等日常管理的智能化控制，做到精準化、標準化操作，極大地降低了勞動力成本，提高了產品質量。

由于我國智慧農業起步較晚，特別是在水產上的應用范圍更是非常狹窄。國內智慧農業在水產養殖方面的應用還處在初級階段，主要集中在單個指標的監測，而對整體水環境、養殖對象行為學以及環境因子對養殖對象影響的大數據采集與利用還基本空白，缺乏對水產養殖影響因素系統性和整體性的研究；并且現階段應用的監測系統和控制系統的精準化和智能化程度較低，缺乏系統協同作業能力，監測數據可靠性并不強，難以大規模復制推廣。因此，如何構建智能化管理的工廠化養殖生產方式，成為亟須解決的問題。現依托蘇北科技專項，在泗陽縣雙高水產科技有限公司鱸繁育基地，構建了加州鱸智能化苗種繁養殖物聯網平臺，探索了智能化管理模式在加州鱸苗種繁育中的應用，從而為實現加州鱸苗種繁育的高度集約化、精準化提供技術支撐。

1 智能化管理系統的平臺構建

1.1 環境因子數據采集平臺

基地共建成1 600 m智能化繁育車間，采購及安裝加州鱸繁育環境因子數據采集設施6 套、30 組全高清攝像頭，對加州鱸繁育關鍵環境因子包括水溫、pH 值、氨氮、溶解氧、亞硝酸鹽氮等參數以及圖像等數據自動實時采集，實現全天候在線監測。采集到的數據通過終端設備進行展示并傳送至加州鱸繁育智慧管理平臺，技術人員可通過電腦、手機或相關配套大屏等隨時查看。

1.1.1 水溫監測

水溫是影響加州鱸苗種繁育的最重要環境因子之一，不僅會影響水質，還會影響加州鱸的生長發育。在一定溫度范圍內，水溫越低，加州鱸活躍性越差，進食等活動的頻率越低，生長發育也越慢；而水溫越高，鱸活躍性越強，進食等活動的頻率越高，生長發育越快，餌料系數也越小。加州鱸苗種最適繁育水溫為20～26 ℃，結合可控性及成本因素，技術人員將溫度控制系統設定為20～23 ℃，當水溫超過設定閾值時，設備會自動啟動，對養殖水進行降溫或升溫處理，同時將相關數據傳遞給終端。

1.1.2 溶解氧監測

養殖水體中的溶氧量對于加州鱸苗種的生長至關重要。傳統水產養殖場，一般24 h 全天開啟增氧，或者早晚各開1 次，水體中的溶氧量無法保持在一個穩定的范圍內。溶解氧濃度較高時，會造成能源浪費，溶解氧濃度過低時，又會影響魚苗生長。通過安裝水體溶解氧監測系統，采用高精度溶解氧探頭進行養殖水體溶氧量的實時監測，監測平臺溶氧量設定值為6.0～9.0 mg/L。一旦溶氧量過低，溶解氧系統會自動啟動增氧機進行增氧，無須人工開啟增氧；當水體溶解氧達標時自動關閉增氧，水體溶氧量可保持在一個穩定的范圍內。

1.1.3 氨氮監測

養殖水體中的氨氮主要來源于水生生物的排泄物、投料的剩餌以及施加的肥料等。當水體中氨氮超標時，可影響加州鱸魚苗的生長，輕者導致攝食量減少，生長速度緩慢，重者引起魚苗中毒死亡。當系統檢測到氨氮含量超標時，會自動預警，同時通過設備聯動裝置，減少飼料投喂系統的投喂量及投喂次數，以控制由于飼料投喂造成的水體氨氮含量升高。

1.1.4 水位監測

在傳統養殖方式中，養殖池的給排水都得靠人工操作實施，對于大型水產養殖場，靠人工進行給排水不僅費時費力，而且一旦工作人員疏忽，會造成水溢出或排干水的情況，將對養殖場造成不必要的損失。平臺通過安裝水位控制系統，實現了水位自動控制。設定水位閾值為0.8～1.2 m，當水位超過1.2 m 或低于0.8 m 時，水泵自動啟動；水位過低時自動加水，水位過高時自動排水，無須人工操作。

1.1.5 pH 值監測

pH 值代表水體酸堿度，加州鱸習慣于生活在酸堿度相對穩定的水體中，酸堿度過高或是過低、變化幅度過大都會對成魚及魚苗造成影響。當pH值過低時，會導致飼料消化率低，生長速度緩慢，嚴重時導致加州鱸在水體不缺氧的情況下呼吸困難；而pH 值過高時，會增大氨的毒性，導致加州鱸中毒。系統通過安裝檢測探頭，對水體pH 值實時報送，超限報警，并自動聯動給排水系統進行換水，確保水體pH 值的穩定。

1.2 決策與控制平臺

根據加州鱸生物學特性與各監測參數之間的關聯模型，通過分析與計算參數閾值，利用閾值控制等機制，實現采集數據實時監測和超限自動預警，并實現相關設備的智能化聯動控制。基于加州鱸繁育的智能決策模型，對參數、閾值進行不斷學習及修正，建立智能化學習系統，以便提供最優決策方案和有效的數據支撐。

1.3 智能化馴食系統

除環境因子以外，加州鱸苗種培育成敗的關鍵因素，在于人工配合飼料馴化率。系統通過模擬人工馴食投餌速率、時間、投餌量，在馴食過程中探索最佳參數，明確各項參數值，最終實現加州鱸飼喂的標準化，極大地提高了可復制、可推廣性。智能化馴食系統包括硬件和軟件2 部分，硬件部分主要由步進電機、導料盤、泡沫板和氣囊組成，投料時由步進電機帶動導料盤轉動，使出料孔與導料孔相通，導料盤中的食料即向下掉落，通過步進電機，控制導料盤的轉動角度，可控制食料的拋灑量，并且能夠控制拋灑的范圍，從而避免了浪費食料；軟件部分主要控制投料時間點及時長，確保定時、定點投喂。

2 管理系統應用

采用智能化管理平臺，通過對加州鱸苗種數量和環境因子全程合理監測，實現科學適量投餌，避免浪費，減少水體污染，并有效監控魚苗生長過程，適時調控相關設備（尤其是增氧設備），最終達到促進共生長、提高存活率的目的，實現了加州鱸繁育季節與非繁育季節育苗，從而可進行加州鱸苗種錯季銷售。經統計，泗陽縣雙高水產科技有限公司，在2020 年全年生產加州鱸水花苗1.41 億尾，培育出大規格苗種120 萬尾；大規格苗種成活率，從原來的28.71%提高到了31.58%，提高了10%；受精率保持在60%～80%，與之前50%～60%的受精率相比，有較大提升。此外，因提高了餌料系數，共節省飼料16%，降低養殖尾水排放量10%，全年新增銷售額256 萬元，經濟效益顯著。

3 結語

采用智能化管理系統，能夠更好地實現水產養殖生產標準化和精細化管理，對提高管理效率有著不可替代的作用。能夠精確控制養殖生產過程中的適宜水溫、溶解氧、pH 值等，并能實時監測氨氮、亞硝酸鹽氮等對苗種生產影響較大的水質指標。在苗種生產過程中，提前設定各相關環境因子閾值，通過智能預警與聯動控制，自動控制增氧、投飼、溫控、進排水等設備，從而實現養殖生產的高度集約、高效生態發展。

苗種繁育效率、苗種培育成活率和人工配合飼料馴食成活率是影響加州鱸苗種生產的重要指標。從苗種入手，采用智能化管理系統操作平臺，精準控制相關生產指標，以提高加州鱸養殖產業人工配合飼料替代冰鮮飼料的應用比例，從而提升加州鱸苗種整體生產效率。智能化管理系統在加州鱸苗種生產中的成功應用，對推動高效、生態、安全的加州鱸現代養殖產業發展，構建優良生態環境有著顯著的作用。