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水产养殖机械推广应用与思考

1发展现状

物联网是新一代电子信息技术的重要组成部分,是利用互联网或局域网等通讯技术把感知设备、控制设备、操作设备等联在一起,实现远程化、信息化、智能化控制的网络,简单理解就是人与人、人与物、物与物相连的网络,是一种集计算机软硬件技术、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术和无线通讯技术等为一体的复杂技术。当前,在机械化水产养殖领域,物联网技术的典型应用主要体现在以下几个方面:

1.1养殖水体的水质监测

主要是利用不同类型的水质传感器,现场实时检测pH值、溶解氧、氨氮、盐度、亚硝酸盐、硫化氢和水温等影响水产品生长与发育的水质参数,并通过有线或无线等方式传送到手持设备和服务器终端,供养殖人员进行参考,以便及时对水体进行管护,改善水质环境,提高养殖效率。

1.2水产养殖机械的自动化或远程化控制

主要是利用自动控制理论按照养殖人员的设定,定时定量启动和关闭投饵机、曝气增氧机等设备,或是根据水质监测的数据按需控制增氧机、换水泵及补水泵的启停,也有的是利用zigbee或6Lowpan等技术搭建无线网络,由主控计算机集中对监测数据进行分析处理后,人工或自动发送远程指令,对各类水产养殖机械的运行进行精确控制。

1.3水质水情的实时预警

主要是按照设定的具体数值构建预警模型,实时跟踪监测养殖水体的水质水情变化与养殖设备的运行情况。当发生意外灾害、水情骤变或渔机设备故障时,及时向主控计算机发送预警信号,并利用GSM/GPRS/CDMA等模块向养殖人员发送提醒短信,确保各项应急措施能够迅速启动,从而保障渔业生产安全。

1.4水产养殖的决策指导和追踪溯源

主要是利用高精度摄像等设备实时监控水产养殖的整个过程,并配合水质监测等系统,依托主控计算机和服务器,构建水质数据库、饲料数据库、种苗数据库、气象数据库、养殖数据库、鱼病数据库等,按照模糊推理和统计决策的理论对多源信息进行融合,形成不同需求的养殖方案和智能化管理决策系统;还可以在互联网上对外进行发布,为远程专家指导和产品安全监管及溯源提供技术平台。

2存在问题

综上所述,随着农业现代化的发展,物联网技术已经逐步实现了与机械化水产养殖的融合。但是,在实际的生产实践中,大多数的水产养殖户,特别是中小型养殖户,对这些技术的应用积极性并不高,究其原因,主要有以下几点:

2.1技术工程体量较大,示范效应难以体现

从走访调研的情况看,目前江苏水产养殖机械物联网技术的示范应用主要集中在规模化水产养殖中心,依托省、市科技项目支持,联合相关科研院所和高校完成。养殖系统通常由主控计算机进行控制,功能囊括水质水情监测、自动化精确投饲、智能水体增氧、远程控制、实时预警和专家决策等多个模块,整体工程体量较大,现代化程度较高。对于普通的中小型养殖户而言,门槛过高,学习、复制难度较大,示范辐射效应不明显。

2.2过于追求“私人订制”,设备投资成本过高

目前,各地使用的物联网水产养殖系统,大多是以项目形式,根据自身情况重新设计或在传统水产养殖机械的基础上改造完成,属于订制产品,无法规模化批量生成,也无法享受农机购置补贴政策。因此,设备制造成本和工程预算较高,超出了普通养殖户的预期。

2.3缺乏统一的标准,产品定型和推广难

众所周知,在计算机技术和互联网技术的发展初期,曾由于技术封锁造成推广困难,随着一系列标准化协议的签订和友好接口的开放,市场才逐步走向繁荣。同样,目前物联网水产养殖技术尚处于起步阶段,缺乏统一的行业标准,各研究院所和企业开发的物联网装备尚不能实现友好互通,很难定型推广。如果对系统进行拆分,其中大多数装备又属于通用性电子设备,很难享受农机补贴政策。因此,目前除了溶解氧智能监控设备等水质监测仪外,基本上没有其他成熟的物联网渔业机械通过农机推广鉴定。

2.4技术本身存在一定瓶颈,设备维护相对繁琐

水产养殖机械物联网技术和其他领域的物联网技术一样,核心技术主要包括感知技术、传输技术、处理技术和控制技术四大模块。其中传输技术因通信工程的迅速发展相对成熟,加上农业物联网中无线局域网的范围相对较小,传输速率等要求也不高,基本上能够满足应用要求。而其他三项核心技术在实际使用和推广中均存在一定问题。感知技术和控制技术的最大问题在于高灵敏度、智能化、小型化传感器十分缺乏,这也是整个中国物联网产业发展的瓶颈。目前,进口传感器价格昂贵。国产传感器产品制造工艺技术相对落后,品种少,质量较差,需要定期进行维护保养,还很容易损坏和出现检测误差,给养殖户的日常使用带来了很大麻烦。处理技术方面,随着云计算和大数据的日益完善,技术本身已不存在大的问题,主要是缺乏相应的水产养殖研究人员,缺少数据积累和稳定的算法模型,智能决策尚不能对渔业生产形成科学有效的指导。

3思考与建议

虽然该技术在应用领域仍然存在一定的困难,但是在当前农业现代化高速发展的时期,高效化、智能化、节约化、精准化仍是农业机械化的发展方向。近年来,水产养殖业人力成本逐年增加,养殖效益下滑,集约化、规模化、现代化、科学化水产养殖经营逐渐成为发展趋势,物联网技术依靠其多技术融合的巨大优势,理应在提高渔业生产效率、提升水产养殖管理水平、加强水产品质量监管力度等方面发挥出更重要的作用。为此,水产养殖机械生产企业和渔业物联网研究机构应多从推广应用的角度思考未来产业发展,逐步培养用户群体,使物联网技术在水产养殖领域创造更大的经济效益和社会效益。

3.1丰富产品序列,控制销售价格

农业机械的发展历程是一个从简到繁,从功能单一到复式作业的渐变过程,水产养殖机械物联网技术发展也应如此。在跟踪科技前沿的同时,也要丰富自身的产品序列,既要研究完善水产养殖智能化管理信息系统,也要加快对普通物联网渔机的开发。如能够定时定量投饲的投饵机、能够检测溶氧量不足并自动开启的增氧机、能够追踪灾害天气并发送短信的预警器等。这些功能单一的水产养殖机械,能够有效控制物联网技术的运用成本,更符合普通养殖户的实际需要,同时也更方便推广鉴定,便于农机部门示范宣传,逐步培养物联网渔机的市场用户。

3.2简化操作模式,提高设备质量

目前的物联网技术在水产养殖机械上的运用,绝大多数以主控计算机为中心构建管理系统,大多数的操作控制和信息、资料查询都需要在计算机上完成,而传感器等设备设施还需要定期进行清洗、养护,这对于当前科技意识差、文化素质低、接受新事物能力不强的农村劳动者和水产养殖户而言,接受起来存在一定难度。因此,开发操作更加便捷的人机界面,研制精确度更高、灵敏度更强、可靠性更好、成本更低、安装维护更加方便的传感设备,解决自组织网络和感知节点合理部署等共性问题,也成为物联网行业必须解决的主要问题。

3.3加强产学研结合,搭建合作平台

积极引进水产养殖、自动控制、农业机械、物联网和信息化等方面专业人才,鼓励企业与高等院校、科研机构通过委托研发、联合研发、购买技术等多种方式进行合作交流,充分发挥各自的优势作用,形成更加完善的水产养殖物联网研究体系,建立更加紧密的产业技术联盟和技术创新平台,加快高新技术成果的转化,为物联网技术产品的批量生产、大规模应用提供技术支持,为更加科学、系统、高效的指导渔业生产提供支撑。

3.4建立统一标准,争取政府扶持

结合《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》和国家物联网基础标准工作组2016年发布的《物联网标准化白皮书》,尽快建立农业物联网技术行业标准,进一步规范农业物联网技术体系,更好地指导物联网农机和物联网渔机的定型、鉴定与推广,早日将更多的物联网渔机纳入农机购置补贴的范畴,以农业、农机惠农政策带动行业的发展。同时,还要积极争取出台渔业物联网产业发展政策,对各类水产养殖物联网技术创新给予政策倾斜,对示范创新企业给予奖励扶持,按照政府引导、企业投资、市场运作的模式,多渠道筹措资金,加大对技术研发的投入,促进行业的持续发展。

作者:周翔 陆 凯 李建南 单位:江苏省农机化服务站

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