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物联网技术在水产养殖中的实际应用

来源:一卡通世界      作者:高月红 陈爱华      2014-7-11 16:26:57

  摘 要:为了探讨物联网技术在水产养殖中的实际应用,文章分析了物联网技术的起源和特点,同时分析了物联网技术在水产养殖信息化系统中应用的必要性,给出了物联网技术在水产养殖中的应用不足之处以及具体的应用建议。

  0 引 言

  “十二五”时期,是江苏全面实现小康并向基本实现现代化迈进的重要时期,也是加快转变发展方式、推动经济转型升级的关键阶段。为贯彻落实江苏省委、省政府又好又快推进“两个率先”的重大战略决策部署,以转变农业发展方式,提高农业规模化、产业化、标准化、集约化、信息化水平为目标,构建以物联网技术装备为基础、高新科技为支撑、现代经营为特征,劳动生产率高、综合效益高的现代农业产业体系,加快江苏农业现代化进程。本文以水产养殖为例,分析思考了以物联网技术为代表的现代信息技术与本行业结合发展的必要性及未来发展方向,以期推动水产养殖的现代化。

  1 物联网的概念

  物联网(The Internet of things)最早是1999 年由Ashton教授研究射频识别(RFID)时提出的一个概念,2005 年国际电信联盟(ITU)在突尼斯信息社会世界峰会上进一步拓展了物联网概念并正式提出。而真正预示着其作为一场新的科技革命的到来则是在国际金融危机之后,物联网成为了全球瞩目的关键词。我国是以2009 年温家宝总理的《让科技引领中国可持续发展》及“感知中国”的提出为标志,确立了物联网作为国家五大新兴战略性产业之一的地位,并被写入政府工作报告。之后,物联网技术便在社会生活各领域有了快速发展。

  物联网是以感知、识别、传递、分析、测控等技术手段实现智能化活动的新一代信息化技术,其特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息,结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互,采用智能计算技术对信息进行分析处理,从而提高对物质世界的感知能力,实现智能化的决策和控制[1]。在水产养殖领域,发展物联网技术的意义就是使其智能化,实现管理者、渔民、水产科技人员等“人与人”相连,进而拓展到养殖品种、水、电、饵料、养殖环境、仓储和物流等“人与物”互联,以及水产数字化机械、环境监测预警等“物与物”之间相联,并实现即时感知、互联互通和高度智能化。

  2 水产养殖信息化势在必行

  其实,农业部2006 年就已下发了《农业部关于进一步加强农业信息化建设的意见》,强调了信息化建设在渔业现代化中的作用[2]。随着信息化浪潮的大势所趋,《江苏省政府关于加强农业科技创新与推广工作的意见》明确提出实施智能农业技术创新计划,开展设施人工智能生产技术、精准监测控制技术、农产品质量可追溯等信息技术创新,完善农业信息服务体系,建立一批智能农业示范点,提高农业智能化和精确化管理水平[3]。水产养殖作为大农业的一部分,与农林牧副一样,融合运用物联网技术,是科技协同创新的时代需要。与过去相比,21 世纪是学科相互渗透,行业领域相互叉的时代。本学科、本领域取得的技术创新如果仅局限在自身圈子里,威力有限;相反,将新的技术成果创新推出去,谋求学科间、行业间的协同创新,将更有利于快速转化成现实生产力,实现多赢的局面。近年来,《江苏省“十二五”科技发展规划》等一批政府文件及各级科技项目申报指南中对此均有所体现,并积极鼓励跨单位联合申报科研项目。因此,水产和信息技术的跨学科合作是适应时代发展的需要。

  2.1 在水产养殖中应用物联网技术可解决劳动力资源紧缺

  当下,各用人单位连连爆出招工困难,其导致的生产无法正常开展现象已经在工业等技术集成度相对较高的行业出现,而一些像水产养殖一样仍主要依赖人力、属粗放型的行业招工更加困难。水产养殖历来被视为艰苦、薪酬低、社会评价不高的职业,陈旧的社会偏见对农业院校特别是本身学水产养殖的学生及其亲人的心里产生了巨大冲击,这些学生本科毕业后在自身畏惧心里及其家人劝阻之下,大部分转向了饲料营销等非养殖一线行业,还有相当部分转向了跟水产风马牛不相及的行业;更不用说其他专业毕业生会投身这个行业。随着近年来高等教育大众化模式的发展,研究生连年扩招,水产养殖专业的研究生数量连年递增,呈一抓一把之势,但这部分生源未来大部分流向高校科研院所或是生物试剂公司工作这就造成了一线水产养殖严重缺乏人才的局面,特别是从中高层面阻断了水产养殖的技术人才的储备;另一方面,随着经济水平的发展,农村作为水产养殖一线技术工人可能的主要来源,也发生着巨变。如今在农村找到40 ~ 50 岁的劳动力还有可能,40 岁以下的已几乎没有;原因在于40 岁以下这个年龄段除上学接受高等教育后落户城市之外,那部分没有升学的也早早进入城市从事他们看来较轻松的第二三行业。这又从根本上阻断了底层水产养殖的技术工人来源。而目前这批40 ~ 50 岁的劳动力再从业20 年左右,也终将因为年老体衰退出这一行业,到那时,水产养殖何以维系?因此,只有提升行业内技术装备,打“技术牌”,吸引从业者是我们走出困境的方法。欧美的大型养殖场在人力成本高昂的情况下,通过集成现代信息技术,构建养殖的物联网平台,只要定期维护便可实现1 ~ 2 人管理全场所有事物的局面,这种良性运作养殖业的方法值得我们借鉴。

  2.2 在水产养殖中应用物联网技术可转变水产养殖的发展模式

  长久以来,以低洼盐碱地和荒滩荒水等资源改造进行养殖是我国传统养殖方式,技术成熟、操作简便、投入适中,适合我国农村以农民承包经营的经济发展水平。但是其周期长、劳动强度大、生产效率低。因此,减轻劳动强度,提高生产效率是渔民多年来的梦想,也是新时期对渔业现代化的必然要求。从现有从业者的养殖模式及新兴技术结合度来看,粗略地将其划分成三类。一是以个人、个人合伙、家庭经营等为主的“散户”,资金有限,限于小规模养殖,只要投入理想的品种,管理合理,一年至少有10 ~ 20 万以上收入;二较大的养殖公司承包大片的养殖区域,除部分自养外,有相当一部分转包给“散户”养殖,收取塘租,利润不菲,三是资金雄厚的大公司,侧重于工厂化、设施化高效养殖,设施成本投入大,但凡这类公司均是集产销加工一条龙,以海外市场为主的出口企业,最终经济效益丰厚。相比第一、二类执着于传统粗放式的养殖,第三类在具有一定规模的条件下更倾向于采用高新技术使水产养殖趋于现代化,进一步做大做强。以第三类的工厂化养鱼为代表的现代渔业,其核心内容就是养殖的自动化,这将是未来水产养殖业发展的一个大方向:通过把人工智能系统和相关的仪器、仪表相结合,通过计算机控制实现加水、控温、增氧、投饵、捕捞等自动化管理,减少了人力物力的投入,同时也减少了人为误差造成的损失。目前,越来越多的水产养殖户走向联合,各种行业协会、水产组织孕育而生,就是要形成上述第三类的规模条件,形成集群效应,有利于采用高新技术装备发展现代渔业。

  2.3 在水产养殖中应用物联网技术可推动水产养殖现代化

  当前,我国水产养殖业发展正处于一个新的历史阶段,热别是深化水产养殖业结构调整,稳定增加农民收入,提高水产品市场竞争力,对推进水产养殖业信息化的要求比以往任何时候都显得更为紧迫。大力推进水产养殖信息化,以信息化带动我国水产养殖业现代化,对于促进农业和水产养殖业的发展,提高渔民生活质量具有重要意义。充分认识信息化对我国水产养殖业发展的重要作用,利用信息技术,加快养殖科技成果和先进技术转化为现实生产力,促进水产养殖业科技进步,建立水产养殖业检测、预警、安全和标准体系,加快传统水产养殖业改进与升级,实现水产养殖自动化、信息化、高效益化,已是提高我国水产养殖业生产率、降低生产成本,规范生产管理,实现渔业经济可持续发展的必然。

  从这几年的发展来看,倡导的工厂化、设施化、高效化养殖除繁养技术本身以外的其他技术集成度尚显不够,还有待进一步提升发展。目前,随着技术的不断发展,农业精准作业技术与装备成为了“十二五”国家863 计划现代农业技术领域的主题,精准技术可以成为贯穿工厂化、设施化、高效化的核心技术,有利于将工厂化、设施化、高效化过程中成功经验集成,推进水产养殖现代化,使水产养殖朝着养殖工业化方向发展。而精准技术体系中最为重要的就是引入了物联网等信息技术,以此实现规模化数字化管理与精准决策,极大地提升了人员效率。

  3 智能水产养殖的可行性

  稍加留意,物联网技术的踪迹其实已在我们身边,诸如智能交通、政府工作、环境保护、公共安全、智能消防、平安家居、工业监测、个人健康、老人护理等多个领域已普遍应用物联网技术。那么,水产养殖领域应用物联网技术是否可行呢?江苏省宜兴高塍物联网河蟹养殖、无锡锡山区鹅湖镇物联网智能养鱼、苏州昆山阳澄湖物联网渔业等一批水产养殖智能化平台的建立显著提升了水产品的口味质感,使得每亩增产 10% ~ 15%,增效1 000 元以上,标志着物联网技术与水产养殖的成功结合[4-6]。其中,宜兴物联网农业项目是宜兴农林部门与中国农业大学合作项目,由此建立了我省首个物联网水产养殖示范基地,2010 年获得了国家农业部、工信部联合主办的“信息化与现代农业博览会”优秀案例三等奖。受其鼓舞并切实看到了物联网技术在水产养殖中应用的实际效果,基于物联网技术开展水产养殖的项目逐渐升温。

  物联网技术的应用是水产养殖技术的一场革命,是实现渔业现代化的重要途径。从现有的成功案例看,利用物联网技术达到了预期效果,可以实现智能化管理。首先,对池塘养殖环境进行量化管理,可实现科学养殖;其次,可以减轻从业人员的劳动强度,提高劳动效率;第三是可实现节能减排,由于对各项指标能精确测量与控制,做到精准增氧精准投喂,减少换水次数与用电量;另外,也可以提高产品品质,由于水质的改善,病害明显减少,产品品质将有明显提升。

  4 现有实际运用的不足和建议

  目前,在水产养殖中应用物联网技术还没有成熟,尚处于摸索和尝试阶段。问题主要来自两个方面。一是物联网技术本身还需发展,如统一物联网的技术标准,提升传感器的研发水平等;二是水产养殖的特点给应用物联网提出了更高的要求。如实施地点相对分散,基础条件不同,有些现场的网络通信条件和电力供应条件比较差,对系统的稳定性造成影响;水产养殖一般要求低成本、高实用性、高通用性等集为一体,但由于物联网是新兴技术,低成本和高通用性暂时还不能得到满足。另外,水产养殖包括了人工育苗、苗种培育、成体养成等阶段及换水、投饵等多种操作过程,目前国内数字智能化方面的研究较少,大多集中在某一环节如水质检测、自动投饵等,覆盖面还很窄,从另一个角度而言,研究开发的空间很大。未来,可以在水产养殖的工厂化信息管理系统、精细养殖、设施养殖、水产品物流与市场信息、水产品安全可追溯系统等等领域取得进展。

  鉴于以上分析,在水产养殖领域引入物联网技术等新兴的信息化技术手段,发展渔业智能化,不光是水产科技工作者或是信息技术人员的事情,而且是在各自领域技术积累以后走向融合协作的事情。未来的渔业智能化中,水产科技工作者少了信息技术人员的信息化技术支撑,水产养殖仍是传统粗放型,现代化将是空谈;而信息技术人员少了水产科技工作者,在水产养殖领域,新兴的信息技术将无所依托,研究不出适合水产的技术装备,先进的信息理论创新只是一张废纸,转化不成现实生产力。

  5 结 语

  基于本文的分析,我们应当鼓励水产科技工作者和信息技术人员相互交流,特别是既懂水产又懂信息技术的人员创新,共同促进水产养殖的现代化进程,提高水产养殖生产管理和渔业管理信息化水平,促进渔业生产方式转变,实现节能降耗、绿色环保、 增产增收的目标。《物联网技术》杂志授权发布,严禁转载。

  作者简介:

  高月红(1982—),女,汉,江苏海安人,讲师,硕士研究生。主要研究方向为信息通讯技术及物联网协同创新。

  陈爱华(1966—),女,汉,江苏海安人,研究员。主要研究方向为水产经济品种的增养殖技术。

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