一、基本情况

近几年，随着《关于加快水产养殖机械化发展的意见》、《“十四五”全国渔业发展规划》、《“十四五”全国农业农村信息化发展规划》、《关于加强海水养殖污染生态环境监管的意见（征求意见稿）》等政策的相继出台。明确了在十四五期间，我国将把发展智慧农业（包括智慧渔业）作为“十四五”时期农业农村信息化发展的主攻方向，加快提升水产养殖业的机械化、自动化、智能化、信息化水平，发展智慧渔业，推进全产业链数字化管理，目标到2035年基本实现渔业现代化。

我国作为世界水产养殖大国，水产养殖产量占到了全世界的70％左右，水产养殖在改善民生、增加农民收入方面发挥了重要作用。但目前水产养殖业仍沿用大量消耗资源和粗放式经营的传统方式，依赖人工经验，靠天吃饭。集约化养殖、标准化生产、规范化操作、信息化管理的智能化健康养殖方式是今后水产养殖业发展的必然方向。

厦门斯坦道科学仪器股份有限公司自成立以来，一直专注于在线水质监测智能传感器的研发，产品完全自主创新，实现100%的国产化。我司数字化水产养殖智能管理系统是集成无线传输、传感器、软件开发等技术，来实现水产养殖的水质监控、设备控制、智能投喂等功能的智能化养殖模式。系统以技术为基础，以数据为核心，以设备为载体，以精细化养殖、可视化管理、智能化决策为手段，通过物联网管理平台，可实现对养殖环境的远程监控、提前预警、设备自动化控制，最终实现降本增效。目前，数字化水产养殖智能管理系统已针对精准水质在线监测、精准化监控等技术瓶颈进行了大程度优化，产品已在福建省多个重点养殖基地投入使用，涵盖鱼、虾、贝、藻等养殖品种，并且已经成功运行1-2年，产品成熟度高。

二、应用场景

2.1建设内容

2.1.1水产养殖系统概述

斯坦道专项团队集合物联网、互联网、大数据、云计算、人工智能等技术，自主研发出的一套数字化水产养殖智能管理系统。它面向规模化、集约化的养殖基地，充分发挥物联网在养殖过程中的作用，采集生产端各项数据，并进行数据分析统计，帮助水产养殖实现增产增收。

系统配套在线水质监测设备，涵盖多项指标监测（包括溶解氧、温度、pH、浊度、电导率、氨氮、亚硝酸盐氮等等），监测数值能够实时上传至APP及平台端，另针对养殖生产过程运行的增氧机、水泵、投饵机等设备，实现远程联动控制，减少人工操作，提高设备运行转化率。手机APP可进行生产管理过程（进苗、放苗、进料、用料、进药、用药、销售管理）等信息的电子化记录，平台端可查看各数值指标趋势分析图，通过可视化大屏展示实时导览追踪养殖现场风险状况，助力政府监管。

数字化系统整体集成三个部分：①感知层（传感器、控制器和采集器）：采集养殖过程溶解氧、温度、pH、盐度传感器等数据，感知数据计算结果直接控制增氧机、投饵机、水泵等设备；采集尾水检测仪水质监测数据。②网络层（数据传输）：为系统提供实时的网络服务，保证网络分组的实时可靠。③应用控制层（数字化）：数据分析与预警，结合养殖过程数据，用药用料，鱼病、气象等全量全要素数据累积，实现鱼虾贝藻等种类养殖管理数字化。

2.1.2水产养殖过程水质在线监测

能够检测包括溶解氧、温度、PH、电导率、叶绿素、氨氮、亚硝酸盐氮等在内的水质参数，涵盖海水/淡水各项养殖过程监测指标，实现养殖过程水质实时监控。

海水养殖在线监测仪 原位多参数水质分析仪

养殖过程水质监测数据自动上传至数字化水产养殖管理平台；用户可根据养殖品种特点设定适宜其生存的标准阈值范围。系统依据参数阈值判定水质监测数据超标情况，可根据不同的颜色标识判断水质环境是否正常，通过数据图表展示整体养殖过程的参数变化情况。

2.1.3养殖生产过程可追溯

水产养殖过程记录全部纳入水产品质量安全和可追溯系统，保证水产品的安全有效供给。系统记录养殖生产过程中的数据，包含饲料投喂数据、鱼药使用数据、放苗数据、打样数据、损失数据、销售数据等，以完善影响养殖品种生长的相关生产数据，规范养殖生产过程。

2.1.4养殖设施及设备智能化联动

通过APP进行养殖过程生产设备（增氧机、水泵、投饵机等）的自动启闭计划，解放人工，数字化指导生产设备运行。系统可查看养殖单位设备运行周期计划，设备自动化运行效率，若发生特殊情况，可人工远程控制连接养殖设备的开关，并生成远程控制日志，方便追溯控制操作历史。

自动精准启闭增氧机：当设备监测溶解氧值过低时，增氧机自动开启，当溶解氧达到合理数值时，增氧机自动关闭；

自动定时投料：每天定时定量投饵、投饵记录自动生成记录，无需人工录入；

自动启闭水泵或其他设备：可自定义设置设备的开启和关闭时间及多个时间段的设置。

2.1.5养殖数据管理与分析

（1）数据概览

平台可快速切换查看辖区内养殖基地的整体数据，包含养殖基地的水质数据、实时气象数据，设备运行数据统计，以及各养殖池的数据告警情况，对有告警的养殖池进行着重显示。

（2）数据分析

单参数趋势：可展示水质数据和气象数据在具体时间点是否超过预警值或危险值以及在时间变化上各指标对应的数值变化趋势曲线；各生产设备投饵机、增氧机等在具体时间的工作时长，养殖生产数据（饲料、鱼药等）的投放量。

2.1.6养殖基地视频监控

手机APP实时预览、查看回放养殖基地视频等。平台端支持多点视频监控查看，最多支持16个监控点同时查看，可对监控点进行视频回放、抓图、录像、等操作。

2.1.7系统实时预警机制

系统能够对系统发生的各类异常情况（水质数据告警、气象数据告警、设备告警、控制器告警等）通过短信、电话、邮件等方式进行告警，数据恢复正常系统自动消警，告警历史信息存档便后续的溯源查看与数据统计。若养殖单位执行人未进行预警风险处理，预警信息将推送至基地负责人或监管部门，倒逼规范化养殖。

2.1.8大屏公示综合管理

通过可视化大屏实时了养殖基地各项数据，包括养殖品种类型、养殖产量、环境数据（水质数据、气象数据）、生产数据、设备数据等。多维度进行养殖数据分析，以图表形式直观对比展示各数据量级。根据数据大屏综合了解区域水产养殖业的发展状况，不断推进智慧化、数字化绿色水产养殖发展，助力养殖监管单位智慧水产技术推广工作。

2.2运行模式

数字化水产养殖智能管理系统采用设备自动运行自主数据传输+运维服务模式。系统根据不同的养殖环境配置相应的监测设备及部署方案，针对不同的项目量身定制详细的运维方案，配备具有丰富的养殖物联网维护经验的运维技术人员，通过规范化的运维管理以及专业的技术服务，确保运行服务的质量得到有效保障，满足项目运行服务要求。

运行维护主要包括远程运行维护、现场运行维护和应急运行维护等工作，保证监测数据质量，并对维护过程进行详细数据表记录归档，有据可循。

远程运行维护对平台监测数据和设备运行情况进行日常审核，通过系统运维管理待办日志查看现场运行维护情况，结合数据提高运维效率，并统计故障概率。现场运行维护包括对养殖环境检查、仪器与系统检查、易损件更换、耗材更换、试剂更换、管路清洗、系统设备周边环境检查等工作。针对突发情况，制定了应急运行维护方案，包括针对数据异常、自然灾害、水电检修/临时停电、被偷盗破坏、疫情防控社会因素等情况的应急处理，确保整个系统的正常运行。

我司具有多年的运维服务经验，能够整合运维服务资源，规范运维行为，确保服务质效，形成统一管理、集约高效的一体化运维服务质量保障体系。

2.3解决问题

通过物联网相关技术的应用，推动现代信息技术与水产养殖生产技术的深度融合，加快利用信息技术改造传统渔业的步伐，促进传统养殖向现代数字化养殖转型，不断解决行业市场面临的问题，提高对水产养殖生产要素科学化设计、智能化控制、精准化运行、数字化管理的水平。

（1）精准水质在线监测技术

在水产养殖中，养殖水体的水质安全监测数据是整个养殖智能化管理和调控的基础。由于养殖水循环利用，水体成分十分复杂，复杂的养殖水环境背景会导致多数传感器性能不稳定，同时监测指标单一。为解决这一问题，我司自主研发的水质在线监测设备不断优化，能够同时进行多项指标在线监测，针对各种养殖模式，可解决在高有机物含量、高营养盐浓度环境下海水养殖水质指标监测结果发生数据漂移、结果不准确的问题。

（2）精准化监控技术模型

我国的渔业养殖监控自动化、数字化技术主要是对养殖池塘水质参数、增氧机、投饵机进行监测和控制，但其应用水平还处于物理性的监测和控制，更多基于人工控制。数字化水产养殖智能管理系统可实现计划运行生产设备，释放人力，规范化管理生产养殖记录，基于养殖品种、饲料投量、鱼药使用等环节进行电子化记录，通过养殖数据对比形成长期高效的养殖指导决策。亦可对接现场环境视频，随时随地线上查看养殖环境情况。

（3）水产养殖过程转型升级

数字化水产养殖智能管理系统通过采用水质信息智能感知、无线传输、智能信息处理、智能控制、视频集成等物联网技术，建立水产养殖企业管理平台，转变传统的养殖观念，实现对水产品养殖全过程的自动监控与精细管理，有效增加水产品产量，提升水产品质量，减少养殖风险，降低生产成本。

2.4主要创新

智能海水养殖管理系统是基于“信息物理系统”理念，面向集约化、工厂化现代养殖企业，对高效、生态、绿色养殖方式的需求，集成智能传感、IOT物联网、通信、结合其他过程数据，逐步形成数字化管理，促进海水水产养殖业实现健康、可持续发展。

信息化：在数据采集、传输规范统一的基础上，将所有水产养殖数据系统的各类信息，传输存储到统一的数据库中；实时采集与展示养殖环境气象、水质、视频、设备运行等数据，养殖生产过程数据实现电子化记录。

智能化：联动增氧机、投饵机、水泵等养殖设备的自动化运行，支持灵活的远程运行设置，也全部支持手动远程控制；其中增氧机可根据水质分析仪监测的溶解氧数值高低自动开启/关闭增氧机。实时监控各项数据指标，出现问题即时告警，进行突出展示并即时发出告警通知到相关人员，方便相关人员对突发事故做出及时反应。

效益化：对养殖企业与养殖户：由于设备的自动运行与数据实时监控告警，可实现解放人力的同时降低风险，提高养殖效益与成功率；还可积累养殖数据，实现养殖数据的自我复盘与数据共享，不断提高自身的养殖效益；最终基于优质的养殖数据实现水产品带来更高的附加值；

u对监管端：可依据养殖数据，实现对养殖企业和个人更有针对性的管控；

u对消费者：买到的水产品关联的养殖数据均可溯源，更加放心；

u对研究所：通过对积累的养殖大数据的研究，可研究总结出各类苗种最科学的养殖数据，提高行业整体的养殖效益。

2.5项目实施

我司自主研发的数字化水产养殖智能管理系统，目前已在福建省漳州港、诏安市、宁德霞浦、龙海市、福清市等多个重点养殖场成功投入使用，对于鱼、虾、贝、藻等不同养殖品种的养殖模式等有了一定经验，并且该套系统适用于池塘养殖、工厂化循环水养殖等不同养殖方式，操作简单、规范化、标准化，效益化，贴合市场需求，可复制推广规模化部署。

2.5.1漳州港鱼类数字化海水养殖系统工程

漳州港位于福建省南端，地处南亚热带，沿海气候温、雨量充沛，对发展海水养殖有天时地利之优势。漳州港池塘养殖石斑鱼，石斑鱼对水环境条件的变化很敏感，需要对养殖水质指标严格把控，并要求日变化幅度不能过大。基地部署智能监控管理系统，实时在线监测池塘养殖水的溶解氧、温度、盐度、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、叶绿素指标，对各指标适宜石斑鱼养殖的标准阈值进行设定，数值超标进行预警，目前系统运行稳定，成功实现该养殖场从传统养殖到数字化养殖的转变。

2.5.2霞浦海带苗数字化海水养殖系统工程

霞浦位于福建省宁德市，地处福建省东北部，沿海经济开放县，是福建最早开放的对台贸易口岸，是“中国海带之乡”、“中国紫菜之乡”，素有“闽浙要冲”、“鱼米之乡”、“海滨邹鲁”的美誊。霞浦海带苗工厂化养殖场通过智能监控管理系统实时在线监测溶解氧、温度、盐度、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、叶绿素指标，保证海带苗生长水环境的稳定性。

2.5.3龙海虾苗工厂化养殖系统工程

龙海位于福建省漳州市东部，金刚虾养殖要求在水质质量高、交通便利、用电稳定、生产资料（饲料、药品等）供给方便、养殖污水处理排放不破坏自然环境的区域建场。智能监控管理系统对养殖水质进行溶解氧、温度、盐度、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、叶绿素指标在线监测。虾苗基地因为定期更换养殖池塘口，系统在线监测设备随时移动，保持虾苗养殖水体的实时监测。

2.5.4漳州诏安贝类养殖系统工程

诏安位于福建省漳州市，智能监控管理系统针对养殖水质进行溶解氧、温度、盐度、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、叶绿素指标在线监测，由于诏安地区风向以东南，西南风为主，西北风次之。7-9月为台风季节，台风暴雨为境内主要灾害，系统部署了气象设备实时采集温度、湿度、风速、风向、气压、降水量，光照度，实时上传至云端，通过手机APP端可进行远程实时观察养殖基地状况，提前布防监测养殖基地自然状况。

2.5.5养殖尾水在线监测应用案例

为解决养殖尾水在线监测问题，我司养殖尾水在线监测仪已试点应用漳州当地的水产开发有限公司，实现尾水总磷的全天候在线监测，目前设备运行良好，水质数据实时上传，异常情况实时预警，帮助水产养殖企业进行养殖尾水自检。

三、经验总结

数字化水产养殖智能管理系统从开发到部署建设以来，不断新提升性能，从用户角度及部署运行维护方面不断总结相关经验，积极拓展未来水产养殖项目，提高系统部署便利性。

系统运行经验

①产品安全性：从产品升级角度，水质监测产品设备降低功耗，运行过程避免对养殖环境造成污染及安全隐患。②产品经济适用性：能够提供经济可行的养殖监管部署方案，减少对现有的养殖基地环境的调整，系统整体运行简单易懂，满足线上数据共享查看，数据指导养殖过程管理。③数据稳定性：运用物联网技术对养殖过程及尾水排放进行连续不间断自动化监测、记录，可视化动态展示，保证数据稳定上传。出现异常情况实时预警，通知到对应人员，提前预判，避免水产养殖事故发生。软件平台具有接收并处理大批量数据的能力，支持快速水平扩展实现高并发访问。

市场大环境导向

水产移动物联网面对着极大的市场发展空间，同时也面临着巨大挑战。近年来，水产物联网整体解决方案的供应商层出不穷，但总体上，我国水产物联网与大数据的技术研究相对落后，特别是在渔业用智能传感器等感知设备的研发和制造方面，许多应用项目还主要依赖进口感知设备，而一些国内水质监测产品也存在使用寿命，监测准确度问题，应提高国产化设备运用及技术升级，能够确保产品使用过程及测量结果的精确性、稳定性，养殖技术，设备监测，数据指导三维协同，推动水产养殖行业数字化转型升级。

养殖理念转型必要性

我国养殖企业多数是小散户，这些企业生产设备技术落后、产业联动不强，应对危机不足，缺乏智能化、数字化能力。水产养殖业数字化未能全面覆盖，长期忽略利于产业发展的各类因素，比如数据积累，经验积攒，水质质量水平等等。从养殖示范点到区域复制推广，逐步转变养殖理念。

厦门斯坦道将不断进行产学研用深度融合，探索不同新型养殖模式与养殖品种的技术适用性，完善产品系统方案，打造企业核心竞争力，为渔业信息化发展助力。