水产养殖研究范文1
关键词：水产养殖；废水处理；生物技术；特点；应用
近年来，在全球动物性食品生产中我国水产养殖业具有较快的增长速度如2012年我国水产品产量5906万吨，同比增长5.4%，其中养殖量4305万吨，同比增长7.0%，捕捞量1601万吨，同比增长1.3%。但是，由于养殖过程中存在大量饵料投入、大量用药和大量换水等一系列问题，使得养殖水环境污染日益严重，养殖环境恶化引起病害频繁发生，养殖产品质量下降。水产养殖废水治理技术与普通污水处理相比，具有污染物种类少、含量变化小、生化过程耗氧量低等特点，为此，可选用生物净化技术进行水产养殖废水处理。该技术的应用，可有效满足排放标准及循环利用节约水资源、改善水产养殖环境的要求。
一、水产养殖废水的特点
水产养殖废水中主要的污染物有氨氮、亚硝酸盐、有机污染物、磷及污损生物。目前，我国已开展了一些港湾及传统网箱养殖区的污损生物调查研究。与工业、生活污水不同，水产鱼污水属污染物成分简单的低浓度有机污水，BOD一般不超过80mg/L。但水产生物对水质的要求较高，氨氮和硫化氢是育苗水体中最普遍的有害物质，水体中的氨氮和硫化氢浓度会随着育苗的进行而逐渐升高。氨氮是水产生物的排泄物，也是残饵、粪便以及动植物尸体等含氮有机物分解的终产物。硫化氢则是由于含硫有机物在缺氧条件下，由厌氧细菌分解形成。水质和底质败坏而诱发弧菌等致病菌的大量繁殖，导致疾病发生；更多的是由于生态系统的破坏和放养密度的增加而导致生态失衡的综合因素所致，水生物的抗病力降低，造成更易感染致病菌。
二、水产养殖废水生物净化技术的应用
我国是世界第一水产养殖大国，水产养殖产量长期处于世界首位。但现阶段中国水产养殖，尤其是精养技术模式下水质污染严重，并对水产品质量和周围环境造成潜在威胁。为此，可选用生物技术对水产养殖废水加以处理，其具体应用方式如下所述：
1、生物膜法
生物膜法具有高效、操作简便等特点。生物膜的载体不同，附着在载体上的微生物的生长量不同，对养殖废水的处理效果也不同。目前多采用紫外线杀菌器、臭氧发生器、蛋白质分离器和生物过滤器4部分构成养殖污水生物膜处理工艺系统（如图1）。
图1 水产养殖污水生物膜法处理系统工艺流程
常用的生物过滤器有浸没式生物滤床、滴滤式生物滤床、生物转盘等。但生物膜法存在抗冲击力弱、易受污染、不能多次循环利用、运行时间长等缺点，尚不能广泛的应用于处理养殖污水。因此一些研究者在此基础上进行了改进研究。如万红等提出采用以组合填料为载体的序批式生物膜反应器处理水产养殖废水；李军等也设计出复合式膜生物反应器（MBR）装置，以粉末活性炭（PAC）作为填料，加入活性污泥经过驯化培养，用该装置处理污水，连续运行100d，膜出水COD始终稳定在25mg/L以下，NH3-N的去除率可以达到99%以上。PAC为硝化细菌的吸附生长提供了良好的载体，使其能够很好地繁殖，从而提高了膜生物反应器的氨氮去除率；何洁等把筛选到的菌群附着在沙子、活性炭与沸石3种载体上，对养殖废水进行处理，研究表明以这3种载体的生物过滤器对养殖废水的氨氮去除率差不多。
2、活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，形悬浮状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。
第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其巨大的比表面积和多糖类黏性物质。同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。
第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。
经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度；增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。事实上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。
三、结束语
综上所述，随着世界性水资源短缺和环境污染的日趋严重，今后各国将采用封闭式循环水养殖方式。其中，养殖废水的综合利用与无害化排放技术具有极大的研究开发价值和广泛的应用前景。随着科学技术的不断进步，水产养殖也将由单一型向生态型发展，要求在最大限度提升水产养殖业产量的同时，起到净化水质的作用，并形成生态系统的良性循环。
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水产养殖研究范文2
1.实验教学课时相对偏少。在高校水产养殖专业中，虽然已经充分地认识到实践性教学的重要性，但事实上，现阶段无论是在课程设置、课时安排，以及教学内容和教学形式上，仍表现出理论教学占主导地位的观念，这门课的实验教学课时一般占30%左右。2．学生对准备实验教学参与不够。传统的水化学实验均由教师将所有的药品、水样等按照要求配制好，学生进入实验室后直接进行机械式操作，最后填写实验报告，学生缺乏独立思考和设计实验能力。这种培养模式大大限制了学生的思维，在实验过程中虽然学生不会遇到问题，但学生做完了实验，不能完全掌握实验原理，实验中每一环节加入药品的作用和计算方法，以及每一实验对养殖生产的意义，毕业后依然不能独立完成有关养殖水化学的分析研究工作。3.实验教学内容简单。水化学课程实验教学多为验证理论性的实验，缺乏应用性和设计性试验的补充，有些学校即使增加了应用性和设计性试验，但这方面实验的比重还明显偏低，有时没有实验室硬件条件的支撑，应用性和设计性实验的效果也不理想。总之，水化学实验教学内容缺乏深度和广度，知识更新也不到位，学生很难把化学知识和化学操作技能应用到水产养殖生产实践中解决实际问题，学生的学习、探究潜能也没有很好地发挥。4.教学手段相对落后。水化学实验教学手段基本上采用传统的一块黑板、一本实验教材，仪器设备陈旧、缺乏多媒体和先进仪器等现代化教学手段。教学方法基本上是:学生课前预习，教师重点讲解和指导，学生按实验指导书“照方抓药”，进行机械式操作，最后填写实验报告。学生的主观能动性没有很好地调动和发挥。
提高课堂教学质量教材在水化学教学过程中起着很重要的作用，水产养殖门类品种多，受地域自然条件的影响，各地对专业教材的要求不尽相同。根据“因地制宜，因材施教”的原则和教学目标、教学任务的要求，在课堂教学内容中，将湛江水产专科学校主编的《淡水养殖水化学》和雷衍之主编的《养殖水环境化学》取长补短，进行了有机的结合，并把最新的水环境化学知识及时地补充到教学中，不断充实、丰富教学内容，进行针对性地教学。激发学生学习兴趣了解化学在整个专业知识体系中的地位，学习带有很大的盲目性，因而对学生的学习兴趣有很大的负面影响。在这种情况下，采用在绪论中加强介绍水化学课程的主要内容、特点，以及与水产养殖的密切关系，激发学生的学习兴趣和热情。另外，教师渊博的知识，多种授课方法和手段的运用，师生感情的培养等也可以充分调动学生的学习积极性和求知欲望。及时完善和调整实验教学内容进行实验教学，目的就是要使学生巩固课堂上所学的理论知识，培养学生的动手能力和分析、解决问题的能力，同时，也要重视团结协作、严谨求实、锐意进取等精神和科学态度的培养。针对这一教学要求，不再将实验教学作为养殖水化学课程的一个组成部分，而是把它单独作为一门独立的实验课程，课时也由原来的18学时增加到24学时。另外，在原有验证性试验的基础上，开设了综合设计性实验。随着养殖业的迅猛发展，一系列水质环境问题相应出现，且对水产养殖业的发展具有很大的负面影响，在水产养殖业的水质问题中，非离子氨的问题就更为突出。因此，顺应行业发展的要求，将养殖水体氨的去除作为综合设计性试验让学生自行完成。通过这个设计性试验，学生对水产养殖过程中氨的污染问题理解得更加透彻清楚，并把理论知识应用于问题的解决过程中，最后，学生能通过自主设计，独立思考，自己动手，将水体中氨的污染问题有效地解决。通过综合设计性试验，学生学习兴趣、学习热情、动手能力有了很大的提高，并对水化学在水产养殖专业知识体系中的地位有了更加深入的认识，学习主动性有了提高。完善教学手段和教学方法在理论课的教学活动过程中，采用传统的板书教学和多媒体课件以及教学录像相组合的办法。在一些基础理论性很强的内容部分，采用板书教学的模式;在实践应用性很强的部分，采用多媒体和教学录像的模式。通过这个办法，一方面学生对基础理论知识可以牢固透彻掌握;另一方面，教师可以在有限的时间内大大增加教学内容和信息量，可以将最新的知识和问题动态及时向学生传递。在实验课教学中，还采用预习、课堂提问、教师讲解、实验报告、随即小测验以及口试等教学手段，目的是要强调学生对实验原理、实验各个环节、计算方法的理解掌握，同时对实验过程中某些干扰因素能够具有充分的分析、判断和解决办法。在实验教学过程中，强调教师的指导作用，及时纠正学生错误和不规范的操作，养成正确、规范的操作习惯。改革以往仅注重结果不注重过程，仅从实验报告评定学生实验课成绩的办法。对实验成绩的评定采用平时成绩、实验考试成绩、实验报告相结合的办法。平时成绩包括实验态度是否端正、出勤情况、实验预习情况，上课回答问题的情况等;实验考试成绩主要是口试成绩，即学生从老师准备的考试题中选择两道题，进行口试回答，通过实践发现，口试可以很客观地反映学生在实验课的学习情况。注重科研结果向教学内容的转化作为一名高校教师，要使自己的教学能够真正吸引学生，能始终站在学科发展的最前沿，离不开科研支持。但科研水平的提高，并不等于教学质量也会自然而然地得到保证，这需要一个转化过程。所以必须强化科研为教学服务的意识，重视科研成果向教学效果转化。积极倡导“产、学、研”结合的教育理念，瞄准地区渔业产业水环境面临的关键问题，运用国际国内先进的研究方法，将其纳入课题研究，同时也吸纳一部分理论知识扎实、热情高、动手能力强的学生通过科研实践的方式参与课题研究，在这一过程中，可以向学生传授理论和实践知识，同时，科研结果及时地补充到理论教学内容中，能使教师教学紧密结合生产实际，不断跟踪前沿问题，贴近实际，不仅能拓宽学生的知识面，还能使教学效果得到显著的提高。高校水产养殖专业水化学教学改革的实施，不仅使学生的学习兴趣和热情有了非常大的提高，而且对教师的教学能力和水平提高也有极大的促进作用。但是，这门课的教学改革依然任重道远，双语教学在未来的教学过程中要进行尝试和运用，培养国际化人才，将教学水平再上一个台阶。
本文作者：杨雨虹陈伟兴黄金善工作单位：东北农业大学
水产养殖研究范文3
关键词：高铁酸钾；水产养殖；废水；净化
中图分类号：x714 文献标识码：a 文章编号：0439-8114（2013）07-1518-04
随着人们生活水平的提高，中国对水产品的需求日益增大，促使集约化水产养殖迅猛发展，中国的水产养殖量已占到世界水产养殖总量的60%左右 [1]。但是在水产养殖过程中也会产生大量的污染物，如残饵和粪便等，对生态环境提出了新的挑战[2]。然而，目前在中国，水产养殖中的水仍然是以大引大排的方式为主[3]，这种方式在一定程度上加剧了日益严峻的水资源短缺，并且由于这种方式没有对养殖水体进行净化处理，使得在水产养殖过程中投放的饲料残余（在养殖过程中，75%～80%的投喂饲料无法被养殖生物消化吸收）以及养殖水产动物生长过程中产生的水体污染物不能得到及时的去除，增加了养殖水体的富营养化程度，加速了池塘底泥的污染程度，对周边水域和生态环境产生了严重危害[4，5]。
此外，在集约化水产养殖过程中，防治水产动物病害也是应当注意的问题。在实际生产过程中，常用化学消毒剂对养殖水体进行杀菌、消毒。但是，在消毒作用过程中有一些化学消毒剂的分解产物对养殖动物具有致突变、致癌的效应，从而对人体健康产生严重危害[6]。而高铁酸钾（k2feo4）具有比氯系氧化剂更强的氧化性能，使用k2feo4作为养殖废水处理剂兼具杀菌、消毒的作用，且其本身及其在应用过程中并不产生致癌、致突变性副产物，具有高度的生物安全性[7，8]。
笔者近年研究表明，k2feo4对造纸工业废水[9]、制革工业废水及一般工业废水的处理作用[10]均具有非常好的效果。在此基础上，进一步研究k2feo4对养殖水体的净化效果，旨在为k2feo4在处理养殖废水中的应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验水样于2011年10月取自西安市未央区某养鱼池（机械增氧前），取回的水样经24 h沉降后倾倒出上层液体，以分离其中大颗粒物质，后转移至20 l广口玻璃瓶中测试水样原始情况。水样情况：菌落总数为3.6×104 cuf/l、化学需氧量（cod）为452.04 mg/l、亚硝酸盐为8.43 mg/l、硫化物为0.48 mg/l、氨氮总量为3.46 mg/l，浊度920 ntu。
1.2 供试试剂及仪器
试剂：k2feo4，纯度98%，购自西安易灵工贸有限公司；重铬酸钾（k2cr2o7）、硫酸汞（hgso4）、硫酸亚铁（feso4）、乙酸锌（c4h6o4zn）、盐酸（hcl）、可溶性淀粉、碘（i）、碘化钾（ki）、硝酸银（agno3）、硫酸亚铁铵 [（nh4）2so4·feso4]、硫酸银（ag2so4）、氢氧化钠（naoh）、溴百里酚蓝、硫酸铁铵[nh4fe（so4）2]、草酸钠（c2o4na2），均为分析纯试剂。
仪器：phs-3c型酸度计（上海雷磁仪器厂）、721型分光光度计（上海光学仪器厂）、2100n型浊度仪（上海恒奇仪器仪表有限公司）。
1.3 方法
k2feo4在整个ph范围内都具有强氧化性[11]，在酸性溶液中其标准电极电位为2.20 v，在碱性溶液中为0.72 v。虽然k2feo4在酸性溶液中具有很强的氧化性，但是其发挥氧化作用后所生成的fe3+在酸性条件下不能够发生有效的絮凝作用，在废水处理过程中需要将水体ph调节到弱碱性进行絮凝沉淀，操作较为繁琐，且增加了使用成本。试验中所采集的养殖废水ph为弱碱性，考虑到在养殖废水处理过程中的便利性，因此试验过程中未调节试验水体的ph，而是直接使用k2feo4进行处理。试验采用烧杯混凝试验方法[9]，分别称取不同剂量的k2feo4（调节终浓度分别为1、2、4、8、12、16、20 mg/l）加入到盛有水产养殖废水的烧杯中，快速搅拌（200 r/min）2 min后慢速搅拌（40 r/min）15 min，沉降1 h。在上清液面下3 mm处吸取上清液，测其菌落总数、cod、硫化物、亚硝酸盐、氨氮、浊度。
2 结果与分析
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2.1 k2feo4对菌落总数的去除效果
k2feo4在养殖水体环境中，fe6+发生氧化作用，强氧化性有效破坏细菌的细胞壁、细胞膜以及细胞结构中的酶，抑制蛋白质及核酸的合成，阻碍菌体的生长和繁殖，进而对水体中的菌落起到去除作用。k2feo4对菌落总数去除效果如图1所示。由图1可知，当k2feo4的投入量小于8 mg/l时，养殖废水中菌落总数去除率随着k2feo4使用量的增加快速增加；当k2feo4投入量达到8 mg/l时，菌落总数去除率达到最大，为98.80%；继续增加k2feo4的投入量，菌落总数去除率几乎不变。因此，针对菌落总数的去除，k2feo4 的最佳投入量选择为8 mg/l。
2.2 k2feo4对cod和浊度的去除效果
在水处理过程中，k2feo4首先发挥强的氧化作用，氧化养殖水体中易于被氧化的cod来源的小分子物质，尤其是小分子的有机化合物，再利用新生成fe3+的絮凝沉降作用除去一些高分子的有机化合物，进而有效地降低cod。同时，fe3+的絮凝作用能够沉降水体中悬浮的物质，对浊度具有非常好的改善作用[12]。 k2feo4对cod和浊度的去除效果如图2所示。由图2可知，图2中曲线与图1曲线具有相似的规律，当k2feo4投入量达到8 mg/l时，对养殖废水中cod的去除率达到92.16%，对浊度去除率达到98.42%。继续增加k2feo4的投入量，cod和浊度的去除率变化较小。结合k2feo4对养殖水体中菌落总数的去除规律，对cod和浊度的去除选择k2feo4投入量为8 mg/l。
2.3 k2feo4对养殖水体中硫化物的去除效果
在集约化的水产养殖过程中，水体中各种有机和无机肥料、水生生物的排泄物和尸体共同处于同一水体中，产生有毒害的硫化物，从而对养殖水体产生污染，严重影响水体的自净化能力[13]。为此，研究k2feo4对养殖水体中硫化物的去除效果具有重要的意义。在试验养殖水体ph条件下，k2feo4 发挥氧化作用后形成fe3+，可与s2-形成fe2s3的胶体沉淀[14]，借助于fe3+在此时形成的多核羟基络合物的网捕作用能达到很好的除硫效果。
k2feo4对养殖水体中硫化物的去除效果如图3所示。由图3可知，当k2feo4投入量为4 mg/l时，对养殖废水中硫化物的去除率为96.16%；投入量为8 mg/l时，对养殖废水中硫化物的去除率达98.78%，当k2feo4的投入量为12 mg/l时，对养殖废水中硫化物的去除率可达99.00%，继续增大投入量，去除率基本不变。综合上述k2feo4对菌落总数、cod和浊度的去除效果，对硫化物的去除选择k2feo4投入量为8 mg/l，可满足大多数养殖废水处理要求。
2.4 k2feo4对养殖水体中氨氮的去除效果
氨氮浓度也是衡量水产养殖中水体污染的重要指标[15]，氨氮中非离子氨对水生生物产生重要的危害，非离子氨进入水生生物体内后对生物体内的酶水解反应和膜稳定性产生明显影响，严重时可导致养殖生物大批死亡，造成经济损失[14]。k2feo4对氨氮去除效果如图4所示。由图4可知，k2feo4对养殖水体中氨氮的去除率随着k2feo4投入量的增加逐渐增大，且当k2feo4投入量达到16 mg/l时达到最大去除率，为24.87%。继续增加k2feo4的投入量，水体中氨氮的去除率不再增大，去除效果不理想。造成k2feo4对水体中氨氮去除效果不好的原因可能与k2feo4对氨氮的作用机理有关。k2feo4在水体中依靠其强氧化性与氨氮发生反应，产生氮气[16]，达到去除氨氮的目的。但是这个氧化所需的时间较长，导致大量的k2feo4在一定时间内不能够对氨氮实行有效的氧化，而与水中其他的还原剂[10]发生了氧化还原反应。
2.5 k2feo4对养殖水体中亚硝酸盐的去除效果
在集约化的水产养殖中，一个普遍存在的问题就是亚硝酸盐的去除。过量的亚硝酸盐会引起水生生物血液携氧不足， 引起生物体体质下降， 严重的可导致中毒症状[17]。k2feo4对亚硝酸盐去除效果如图5所示。亚硝酸盐属于还原性物质，在水体中与k2feo4发生氧化还原反应，将 no2-氧化成no3-，进而起到去除作用[18]。由图5可知，k2feo4对养殖水体中亚硝酸盐的去除率随着k2feo4投入量的增加逐渐增大，且当 k2feo4投入量达到12 mg/l时达到最大去除率，为44.61%。继续增加k2feo4的投入量，水体中亚硝酸盐的去除率不再增大，去除效果不理想，原因与k2feo4对硫化物的去除作用机理类似，均是由于多种氧化-还原反应的竞争所造成。
3 小结与讨论
研究发现，k2feo4对养殖水体的作用是利用自身的强氧化性对水体中的cod、氨氮和亚硝酸盐发生氧
化作用，进而实现去除作用，且 k2feo4的氧化作用能够破坏细菌和藻类的细胞结构，有效抑制水体内细菌和藻类的生长。刘乾甫等[19]发现k2feo4对温和气单胞菌（aeromonas sobria）、鲁克氏耶尔森菌（lukeshi yersinia）、嗜水气单胞菌（aeromonas hydrophila）、河弧菌（vibrio fluvialis）、点状产气单胞菌点状亚种（aeromonas punctata subsp. punctata）、荧光假单胞菌（pseudomonas fluorescence）、弧菌ⅰ组淡水亚组弧菌（cholerae vibrio group ⅰ freshwater subgroup）、肠型点状产气单胞菌（aeromonas punctata f. intedtinalis）8种常见鱼类病原菌具有很好的杀灭作用。王凯娟等[20]发现k2feo4对大肠杆菌（escherichia coli）和金黄色葡萄球菌（staphylococcus aureus）也表现出良好的消灭效果。此次试验结果表明，使用k2feo4作为养殖废水的处理剂能够实现对菌落总数、cod、硫化物、浊度的有效去除，并且对亚硝酸盐和氨氮总量也具有一定的去除效果。k2feo4使用量达到8 mg/l时，对菌落总数的去除率高达98.80%、cod去除率为92.16%、硫化物去除率为98.78%、浊度的去除率为98.42%；使用量达到 12 mg/l时，亚硝酸盐的去除率最大，为44.61%；使用量为16 mg/l时，氨氮总量的去除率最大，为24.87%。
此外，k2feo4作为处理剂净化养殖水体产生的伴生物，如fe3+、fe（oh）3、fe2o3等均不产生任何致癌、致突变效果，具有高度的生物安全性，且在使用过程中，生成的fe3+与水分子形成的fe（oh）3是多核羟基络合物，其中含有大量的氧原子，而氧原子中孤电子对可与重金属离子形成化学配位的作用[17]，有利于重金属离子的捕捉，进而能够对养殖水体中的重金属离子实现有效地去除。总之，使用k2feo4作为养殖废水的净化剂具有重要的理论意义和实际应用价值，具有广阔的发展前景，研究结果将为k2feo4在处理养殖废水中的应用提供一定的理论指导意义。 参考文献：
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水产养殖研究范文4
关键词：物联网；监管系统；水产养殖
中图分类号：S951.2 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）08-0001-04
物联网是物联化、互联化、智能化的网络，能够将信息的获取延伸到池塘的每一个角落，并通过信息网络实现更广域的互联互通[1]。农业物联网是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。物联网技术正在逐步改变传统水产养殖业亲自到池塘边进行观察、采集、检测获取环境信息和现场管理的模式。传统模式不但耗时长，还会造成生产措施的延后，造成一定的经济损失。本文提出并构建了水产养殖生产过程中的4个系统：水产养殖环境监控系统、水产品健康养殖智能化管理系统、水产养殖对象个体行为视频监测系统、“气象预报式”信息服务系统。其中，水产养殖环境监控系统是对养殖环境的测控；水产品健康养殖智能化管理系统可以进行精细投喂和水产品的疾病诊断；水产养殖对象个体行为视频监测系统可以对水产品个体行为进行远程测控，进行动物行为诊断；“气象预报式”信息服务系统可以为水产养殖进行天气预报式的预测和采取防范措施。水产物联网可以有效解决传统水产养殖在养殖业中的不足，实现降低养殖风险、提高水产质量和水质的目标。
1我国水产养殖现状与对物联网技术的需求
我国是水产养殖大国，同时又是一个水产弱国。水产养殖业主要沿用消耗大量资源和粗放式经营的传统方式[2]。水产养殖产量占到了全世界的73%。养殖过程中不合理投喂和用药极大地恶化了水质环境，影响水产品质量，加剧水产病害的发生，使得水产品质量安全、水环境污染、养殖风险等问题非常严重[3]。同时，缺少水产养殖规范，虽然农业部制定了一批无公害水产养殖的规范，但是由于我国水产养殖的现状无法确切地执行，导致养殖过程中无法按照标准规程实行喂养、渔药等[4]。
当前在水产养殖过程中对物联网技术的需求突出表现在以下4个方面：①水产品养殖场缺乏有效信息监测技术和手段，水质在线监测和控制水平低，实现对水质和环境信息的实时在线监测、水质异常报警与预警等是迫切需求；②国内水产养殖相关传感器应用较多，但存在稳定性差、准确性低、维护成本较高的问题；③水产品病害发生情况严重，相关技术人员缺乏，实现水产品精细喂养与疾病预测、建设水产品健康养殖智能化管理系统将在一定程度上解决这个问题；④目前尽管有农业网站、农林电视节目等资源，但没有将信息充分整合到一起，养殖户也缺乏“天气预报式”的服务。
2水产养殖物联网系统总体架构（图1）
针对水产品养殖场缺乏有效信息监测技术和手段，水质在线监测和控制水平低等问题，采用智能水质传感器、无线传感网、3G、IPV6、智能控制等技术，建设水产养殖环境监控系统，实现对水质和环境信息的实时在线监测、水质异常报警与预警，通过无线传感网、互联网、通信网等信息传输通道，以计算机、手机等不同的终端设备，将水质异常报警信息及水质预警信息及时通知养殖管理人员和专业技术人员。同时根据水质监测结果，实时调整控制措施，自动启动增氧机等控制设备，保持水质稳定，为水产品创造健康的水质环境，确保水产品养殖的环境安全。
2.1水产养殖环境监控系统
主要包括以下几个方面的建设内容：
2.1.1基于智能感知技术的水质及环境信息智能感知技术采用具有自识别、自标定、自校正、自动补偿功能的智能传感器，对水质和环境信息进行实时采集，全面感知养殖环境的实际情况。
2.1.2基于无线传感器网络的水质及环境信息无线传输技术当前无线传感网络对环境的监控基本处于成熟阶段[5，6]，可运用无线通信技术、嵌入式测控技术和计算机技术，实现短距离通讯和无线通信；研制系列无线采集节点、无线控制节点和无线监控中心，开发无线网络管理软件，构建适合集约化水产养殖应用的水质及环境信息无线传输系统，将有效解决水产养殖领域应用覆盖范围大、能耗约束强、环境恶劣和维护能力差等条件下信息的可靠传输难题。
2.1.3水质管理决策模型建设水质好坏影响水产品的生长速度和健康水平，最终影响水产品的质量，严重的会导致水产养殖的重大损失。养殖环境信息、水质信息、养殖措施和养殖生物量间的定量关系描述是水产养殖数字化、精细化管理的前提和难题。本系统将根据气温对水温的影响，饵料及水产品的代谢物对养殖水体pH值的影响，养殖密度对日增重量、日生长量和成活率的影响，水体增氧对养殖水体中溶氧量和氨氮的影响，氨氮、亚硝态氮对化学需氧量（COD）的影响，氨氮、亚硝态氮对葡萄糖吸收能力的影响，残饵、粪便对水质的影响等，建立水质参数预测、生物增长等系列定量关系动力学模型，解决水质动态预测问题，为水质预警控制、饲料投喂和疾病预防预警提供数据支持。
2.1.4基于智能控制技术的环境设备控制技术针对现有养殖设备（如增氧机）工作效率低、能耗高、难以用精确数学模型描述等问题，通过分析研究控制措施与参数动态变化规律，动态调整环境控制措施，实现养殖设备的智能控制，以降低能量消耗，节约成本。
2.2水产品健康养殖智能化管理系统
整合水产品精细喂养与疾病预测、诊断决策等子系统，建设水产品健康养殖智能化管理系统，形成一套包括硬件装置和软件系统的集约化水产养殖场健康养殖数字化平台，实现水产养殖全过程可视化、自动化、科学化管理。主要建设内容包括：
2.2.1水产品精细投喂智能决策系统依水产品在各养殖阶段营养成分需求，根据各养殖品种长度与重量的关系，光照度、水温、溶氧量、养殖密度等因素与鱼饵料营养成分的吸收能力、饵料摄取量的关系，借助养殖专家经验建立不同养殖品种的生长阶段与投喂率、投喂量间定量关系模型。利用数据库建库技术，对水产品精细饲养相关的环境、群体信息进行管理，建立适合不同水产品的精细投喂决策系统，解决喂什么、喂多少、喂几次等精细喂养问题，精细投喂系统也可以为水产品质量追溯提供基础数据。
2.2.2自动化投饲系统利用监控软件和网络技术，通过局域网、手机等工具，实现远程异地监控。在人员不在养殖现场的情况下，能实时掌握投料情况、养殖产品的进食情况。利用远程控制系统，进行定时定量精准投喂控制，实现自动化定时精准投料养殖，减少饲料损耗。在相对集中的养殖场所建立监控平台，在零星养殖场所可通过手机进行监控。
2.2.3水产品疾病诊治系统水产品用药很多，要对症下药才可以[7]。从水产品疾病早预防、早诊治的角度出发，在对气候环境、水环境和病源与水产品疾病发生关系研究的基础上，确定各类病因预警指标及其对疾病发生影响的可能程度，建立水产品预警指标体系，根据预警指标的等级和疾病的危害程度，建立水产品疾病预警模型；建立疾病诊断推理网络关系模型，建立水产品典型病虫害图像特征数据库，实现水产品疾病的早预防、及时预警和精确诊治。
2.3水产养殖对象个体行为视频监测系统
养殖场视频监控系统主要实现对水产品养殖环境的远程监测管理。现代水产养殖场采用全封闭管理方式，有利于水产品的安全生产，可有效杜绝外界环境对水产品的不利影响，为了方便外界人员观看水产品养殖加工的实时情况，在水产养殖及加工场地内设置可移动的监控设备，利用视频摄像头的动态可视化特点，将水产养殖及生产加工环节予以实时监控。主要建设内容包括：
①水产环境视频采集系统，实现现场环境的采集功能；②传输系统；③远程监测系统；④移动终端，通过手机等移动终端可以异地监测水产养殖场的情况。
2.4“气象预报式”信息服务系统
整合当地热线、农业信息网站资源等的水产养殖技术、水产养殖行业新闻及市场动态信息，利用网格技术、数据库异构分布技术、中间件技术、云计算技术、人工智能等技术充分融合现有的水产信息资源，采用三网融合技术，为养殖企业和养殖户提供水产养殖信息服务，解决生产管理、养殖技术推广、市场信息服务等问题。采用手机报、惠农短信、农林电视节目等信息技术手段，为养殖户提供适时的水质环境预测预报、应急防范、技术咨询服务。
3物联网技术在水产养殖方面的应用前景
虽然当前物联网在水产养殖中还未广泛应用，仅处于试验阶段，但江苏无锡市山区鹅湖镇物联网智能养鱼、苏州昆山阳澄湖渔业产业园、金坛长荡湖渔业科技示范园[8]、无锡宜兴物联网养螃蟹[9]等实验区均取得了可喜的成果，说明物联网在水产养殖方面发展潜力巨大，通过物联网技术支持，水产养殖会发展得更快。物联网是我国未来几年的重点发展产业，得到了政府的大力支持[10]，物联网技术也将在“十二五”期间快速发展，技术体系会更加完善，相关的政策会更加健全。
“十二五”规划中对水产养殖业、增殖渔业、捕捞业、加工业和休闲渔业五大产业体系做出了详细规定。其中，水产养殖在产业中所占比重被再度要求加重[11]。这就要求水产养殖向高密度、集约化发展，这就需要水产物联网技术的支持，在保持水环境质量的基础上，实行标准化养殖，对水产养殖的过程进行全程监控，保证水产养殖的规范化、标准化。水产养殖在物联网技术的支持下将会得到更快的发展。
4结语
建立水产养殖物联网系统是现代水产养殖的必然趋势。该系统可以对水产养殖过程进行测控，成为水产养殖的“管家”[12]；还可以对水产环境变化、水质状况进行监测，并准确投喂，及时增氧，对可能出现的水产疾病进行预报，及时采取措施；还可完善水产养殖生产技术，保证养殖生态系统的良性循环，进一步提高水产品质量，应对劳动力成本上升，最终可获得更好的社会效益、经济效益和生态效益。
参考文献：
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水产养殖研究范文5
牡蛎俗称海蛎子，是世界第一大养殖贝类，是人类可利用的重要海洋生物资源之一。除了可食用外，牡蛎也是海洋生态系统的重要成员，对内湾和近海水域藻华的调控具有重要作用。
近年来，基因组学发展迅速，影响越来越大，几乎渗透到生命科学的各个方面。山东海洋科技人员一直致力于海洋生物基因的开发和应用。中国科学院海洋研究所张国范研究员长期研究海产动物遗传与育种研究，特别关注牡蛎等海洋贝类性状的遗传基础和改良方法研究。2008年5月，张国范研究员和美国新泽西州立大学教授郭希明博士联合组成了一支国际牡蛎基因组研究团队，正式发起国际牡蛎基因组计划，拉开了我国水产养殖动物首个基因组研究计划的序幕。
研究人员针对牡蛎基因组的高杂合度问题，开发了短序列片段拼接新算法，开辟了分级组装新手段，为高杂合度物种的基因组测序提供了全新的方法和技术。2010年7月，绘制完成牡蛎基因组序列图谱。这是世界上第一张养殖贝类的全基因组序列图谱，标志着基于短序列的高杂合度基因组拼接和组装技术获得了重大突破，达到国际领先的基因组图谱标准。2012年9月19日，研究组在国际顶级学术刊物《自然》（Nature）杂志在线发表了基于多组学方法揭示的牡蛎对潮间带逆境适应分子机制及贝壳形成复杂性的研究成果。这是我国水产养殖研究成果首次以长篇论文形式登上该刊物。
水产养殖研究范文6
关键词：水产养殖；物联网；数据感知；智能监控
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）34-7826-03
2012年中央一号文件《关于加快推进农业科技创新持续增强农产品供给保障能力的若干意见》中重点强调了科技兴农，依靠科技创新驱动，引领支撑现代农业建设【1】。水产养殖是农业的重要组成部分，如何利用物联网、下一代通信网络、移动互联网等新一代信息技术，提升水产养殖的智能化水平和效率，是当前一个非常重要的课题【2】。
本文针对水产养殖环境对象具有的多变性、多样性、以及分散等特点，提出了一种基于物联网的水产养殖环境智能监控系统，该系统是面向工厂化水产养殖集约、高效、高产、生态的发展需求，基于智能感知、无线传感器网络、智能信息处理与控制等物联网技术开发的，集养殖环境参数远程感知、无线传输、实时存储、智能处理、信息、决策支持与自动控制等功能于一体的水产养殖物联网服务平台。
1 系统框架结构
基于物联网的水产养殖环境智能监控系统主要通过各类传感器以及视频采集设备实时感知水产养殖现场的水温、溶解氧、pH值、氨氮含量以及相关视频信息，并通过固网、移动网、专网等网络媒介将感知的现场数据信息实时传输到远程的监控中心，由监控中心的上位机监控软件实现对数据的存储、显示、处理、分析等，同时对不达标的水产养殖现场，通过网络媒介将相关控制指令传输到智能网关，由智能网关将控制指令下发到相应控制器，来启动相关设备（如增氧泵、换水系统设备等），从而改善水产养殖现场的各项参数【3】。整个系统的框架结构如图1所示。
2 系统功能模块设计
整个系统主要分为四个功能模块，即：数据感知与传输功能模块、设备控制与指令传输功能模块、数据服务功能模块和远程监控功能模块【4】，如图2所示。
2.1 数据感知与传输功能模块设计
该模块主要利用无线传感器节点实时感知水产养殖现场数据，并通过ZigBee无线通信技术将数据传输到ZigBee主节点，由ZigBee主节点简单处理后经网络媒介传输到数据服务功能模块。
其中无线传感器节点的设计是整个功能模块的核心，在设计时主要考虑以下几个主要因素：（1）能够实时感知养殖现场水的温度、溶解氧、pH值、氨氮含量等数据，并降低开发难度；（2）充分利用ZigBee无线通信技术和农业用低成本传感器技术，实现对现场数据的精确感知、实时传输；（3）低成本、低功耗，并降低安装和维护难度【5】。
出于以上几个主要因素的考虑，无线传感器节点中的各类传感器全部采用农业用低成本数字信号传感器，从而在节点的设计中不用考虑A/D转换，降低了开发难度。同时在节点的设计中采用了TI的低功耗系列单片机MSP430作为主控芯片，并辅助CC2530作为ZigBee无线通信的收发芯片【6】。此外，根据水产养殖的实际情况，节点需要被安装在养殖水域的中心位置，因此提供固定电源的成本会大大增加，所以节点使用太阳能电池板、智能充电模块和蓄电池组成整个节点的供电系统【7】。整个节点的硬件结构如图3所示。
对于现场视频数据的感知则主要通过摄像头等视频设备采集后，经Wifi节点实时传输到数据服务功能模块。
2.2 设备控制与指令传输功能模块设计
远程监控功能模块将无线传感器节点感知的养殖环境实时数据处理后，对不符合生态化养殖环境参数要求的数据，自动下发相应的指令，经网络媒介下发到设备控制与指令传输功能模块，由模块中的物联网智能网关对指令进行解析后，传输到现场被控设备的控制电路，由控制电路来控制中间继电器的开关来启动或关闭被控设备，从而来改善养殖环境，使其达到生态化养殖的标准【8】。
2.3 数据服务功能模块设计
该模块主要实现对无线传感器节点实时感知的养殖现场环境数据进行处理后，供远程监控功能模块调用。模块由一系列具有特定功能的服务器组成，如接口服务器主要负责侦听指定端口，判断并识别数据感知终端发出的TCP/IP Socket连接请求，如属于合法数据则存入指定的数据库；数据管理服务器主要实现对存入指定数据库中的数据进行相应的处理后，进行规范化管理；Web服务器主要为远程监控中心管理系统提供Web服务；移动应用服务器主要智能移动终端的提供WAP服务；应用服务器主要为其他各类系统提供数据接口、权限管理和其他应用服务。
2.4 远程监控功能模块设计
该模块主要是运行在Web/Wap服务器上的网络应用程序，采用B/S模式设计，用户通过远程监控系统客户端或智能移动终端浏览器即可访问，实现对无线传感器节点实时感知的养殖现场环境数据的实时显示、历史查询、数据分析，以及控制指令下发、报表管理和辅助的决策分析等功能。
3 总结
影响水产养殖环境的关键参数是水温、溶解氧、氨氮、ph值等，但目前这些参数的获取主要以手工化学测定为主，基于物联网等新一代信息技术的水产养殖智能监控系统的应用，不但可以避免传统离线检测中存在的数据不全及耗时费力等弊端，还可以实时了解各个关键数据的变化情况，以便为水产养殖人员提供准确、实时的数据，使人们对水产养殖过程的规律有更进一步的认识，从而对养殖环境参数进行最优化控制，降低养殖成本，提高养殖效益，为科学水产养殖的可持续发展奠定基础。
参考文献：
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