智慧水產(chǎn)概述第1章1.1智慧水產(chǎn)的概念和特征1.2智慧水產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu) 1.3智慧水產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù) 1.4智慧水產(chǎn)養(yǎng)殖管理模式 1.5智慧水產(chǎn)相關(guān)政策 1.1智慧水產(chǎn)的概念和特征智慧水產(chǎn)是指運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT）、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)行優(yōu)化升級，涉及養(yǎng)殖管理、產(chǎn)品加工、物流配送、產(chǎn)品銷售、質(zhì)量溯源等環(huán)節(jié)，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低養(yǎng)殖風(fēng)險、防止資源浪費(fèi)、重構(gòu)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等目的。智慧水產(chǎn)以集約化、規(guī)模化為基礎(chǔ)，將養(yǎng)殖技術(shù)、裝備技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合，通過廣泛采集、深度挖掘、充分利用水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的信息資源，替代傳統(tǒng)粗放的生產(chǎn)管理模式，全面提升水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)管理能力。智慧水產(chǎn)原理圖如圖1-1所示。1.1智慧水產(chǎn)的概念和特征智慧水產(chǎn)的特征主要包括：（1）養(yǎng)殖終端設(shè)備實(shí)時在線化。智慧水產(chǎn)以物聯(lián)網(wǎng)、人工智能及大數(shù)據(jù)作為前端技術(shù)，搭建水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)使得水產(chǎn)養(yǎng)殖各類信息能夠被實(shí)時低成本、大范圍感知、可靠傳輸和精確處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的數(shù)字化和智能化。各類傳感器、養(yǎng)殖智能終端設(shè)備、通信設(shè)施、控制系統(tǒng)等共同組成完善的智慧網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖環(huán)境、水產(chǎn)生物、養(yǎng)殖設(shè)備、現(xiàn)場作業(yè)、水產(chǎn)品質(zhì)量等的實(shí)時監(jiān)測和在線管理，使得養(yǎng)殖設(shè)備、水產(chǎn)品、養(yǎng)殖戶和消費(fèi)者之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。（2）信息技術(shù)集成化。新一代信息技術(shù)（如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等）是發(fā)展智慧水產(chǎn)的關(guān)鍵，多種跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的綜合技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了真正意義上的互聯(lián)互通和智慧化管控，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈上的各類信息資源得以有機(jī)協(xié)同和多方共享，整個智慧水產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行也因此變得更加智能和高效。（3）業(yè)務(wù)應(yīng)用全程化。智慧水產(chǎn)不是水產(chǎn)養(yǎng)殖某一環(huán)節(jié)的智慧化，而是覆蓋水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈上的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、服務(wù)等各個環(huán)節(jié)，通過綜合應(yīng)用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)種苗管理、環(huán)境調(diào)控、智能投喂、疾病防治、產(chǎn)品加工、產(chǎn)品銷售、物流配送、質(zhì)量溯源等功能，形成高度融合的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式，全面提高水產(chǎn)養(yǎng)殖質(zhì)量和效率。1.2智慧水產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu)智慧水產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu)如圖所示，包含感知層、傳輸層、處理層和應(yīng)用層。1.感知層通過傳感器、RFID、二維碼等技術(shù)采集與水產(chǎn)相關(guān)的實(shí)時數(shù)據(jù)，為智慧水產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2.傳輸層利用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)感知層和處理層之間的信息傳遞，使用各種通信技術(shù)解決不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸問題。3.處理層對來自感知層的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理和分析，運(yùn)用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)滿足應(yīng)用層各種需求。4.應(yīng)用層直接面向用戶，通過人機(jī)交互界面展示數(shù)據(jù)、聲音、視頻等信息，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測、預(yù)警、設(shè)備控制、生物管理、產(chǎn)品溯源等應(yīng)用服務(wù)。1.3智慧水產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)信息化技術(shù)是發(fā)展智慧水產(chǎn)的核心，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等是發(fā)展智慧水產(chǎn)的必要條件，這些技術(shù)相輔相成，共同維系智慧水產(chǎn)體系的正常運(yùn)行。1.水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)是將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖管理，通過傳感器等設(shè)備采集信息，利用云計算和數(shù)據(jù)處理技術(shù)形成服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智慧水產(chǎn)應(yīng)用。2.水產(chǎn)養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)是將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖管理，對采集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，構(gòu)建智能模型和決策支持系統(tǒng)，用于水產(chǎn)養(yǎng)殖決策、預(yù)警和控制。3.水產(chǎn)養(yǎng)殖人工智能水產(chǎn)養(yǎng)殖人工智能應(yīng)用了機(jī)器學(xué)習(xí)、計算機(jī)視覺等技術(shù)，使物聯(lián)網(wǎng)具備智能應(yīng)用，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中可用于設(shè)施智能化、疾病診斷、銷售分析等領(lǐng)域，推動水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)型升級。1.4智慧水產(chǎn)養(yǎng)殖管理模式根據(jù)智慧水產(chǎn)所覆蓋業(yè)務(wù)類型的不同，可以將智慧水產(chǎn)養(yǎng)殖管理模式劃分為三種類型，第一種是水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智慧化，第二種是水產(chǎn)養(yǎng)殖管理領(lǐng)域的智慧化，第三種是水產(chǎn)養(yǎng)殖服務(wù)領(lǐng)域的智慧化。具體來說，相對完善的智慧水產(chǎn)養(yǎng)殖管理模式包含以下幾個相輔相成的部分。（1）完善的硬件、軟件設(shè)備。（2）數(shù)據(jù)自動采集與傳輸。（3）設(shè)備自動控制與作業(yè)。（4）以大數(shù)據(jù)指導(dǎo)養(yǎng)殖生產(chǎn)。（5）實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源。（6）打造水產(chǎn)品電子商務(wù)流通渠道。（7）構(gòu)建水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。（8）發(fā)展水產(chǎn)業(yè)金融。1.5智慧水產(chǎn)相關(guān)政策國家有關(guān)部門先后發(fā)布了

《農(nóng)業(yè)部辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)漁業(yè)信息化建設(shè)的意見》

《關(guān)于加快推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展的若干意見》

《“十四五”全國漁業(yè)發(fā)展規(guī)劃》

《農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化示范區(qū)數(shù)字化建設(shè)指南》……為智慧水產(chǎn)發(fā)展提供政策保障。智慧水產(chǎn)的發(fā)展第2章2.1智慧水產(chǎn)在國外的發(fā)展2.2智慧水產(chǎn)在國內(nèi)的發(fā)展 2.1智慧水產(chǎn)在國外的發(fā)展2.1.1國外智慧水產(chǎn)應(yīng)用國際上發(fā)達(dá)水產(chǎn)養(yǎng)殖國家從上世紀(jì)50年代開始將信息技術(shù)引入水產(chǎn)養(yǎng)殖，通過傳感器、電子技術(shù)、自動化和信息處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了顯著的業(yè)界發(fā)展。美國、日本、挪威等國在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域廣泛應(yīng)用智能技術(shù)，提高了養(yǎng)殖規(guī)模和效率，達(dá)到了提質(zhì)降本增效的目標(biāo)。這些國家通過建立綜合應(yīng)用系統(tǒng)，覆蓋了養(yǎng)殖生產(chǎn)和管理的各個環(huán)節(jié)，并對養(yǎng)殖模式進(jìn)行了優(yōu)化。在養(yǎng)殖生產(chǎn)方面，英國等國使用在線監(jiān)測設(shè)備對水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，取得了顯著效益。其他國家采用時域和頻域分析方法，建立了自動化水質(zhì)監(jiān)測和調(diào)控系統(tǒng)。澳大利亞等國發(fā)展了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提高了養(yǎng)殖管理效率。德國等國應(yīng)用實(shí)時監(jiān)測、疾病診斷、災(zāi)害預(yù)警和遠(yuǎn)程控制等功能的監(jiān)測服務(wù)平臺。在養(yǎng)殖管理方面，美國將養(yǎng)殖理論、設(shè)施管理、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和健康管理納入養(yǎng)殖管理系統(tǒng)，全面保障了魚類養(yǎng)殖的穩(wěn)健發(fā)展。挪威、丹麥研發(fā)了可遷移性強(qiáng)的智慧水產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全智能化的養(yǎng)殖管理。美國采用電子監(jiān)測系統(tǒng)記錄和監(jiān)控水產(chǎn)捕撈活動，實(shí)現(xiàn)了對水產(chǎn)品種類的高效識別。在養(yǎng)殖模式方面，工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)在美國成為熱門投資項(xiàng)目。丹麥的工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)先歐洲水平，日本技術(shù)成熟，巴西、挪威等國將海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖與智能技術(shù)相結(jié)合。德國和美國引入了“魚菜共生”模式，巴西、挪威通過科學(xué)規(guī)劃和管理進(jìn)行養(yǎng)殖。2.1智慧水產(chǎn)在國外的發(fā)展2.1.2國外智慧水產(chǎn)相關(guān)企業(yè)及應(yīng)用案例國際設(shè)備供應(yīng)商TeledyneMarine將成像、儀器、互聯(lián)、和車輛等技術(shù)結(jié)合在一起，開發(fā)了無人水下解決方案，為海洋漁業(yè)發(fā)展提供整體解決方案，已擁有領(lǐng)先技術(shù)和市場地位。TeledyneMarine全系列監(jiān)控產(chǎn)品包含多波束、淺剖、二維/三維成像聲吶、ROV、無人船、水下高清攝像機(jī)、Caris軟件等。TeledyneMarine針對淺水及海水環(huán)境開發(fā)的無人駕駛海上交通工具，包括ROV（遠(yuǎn)程操作車輛）、AUV（自主無人駕駛車輛）和USV（無人水面車輛），已應(yīng)用與海洋學(xué)、國防安全、石油勘探等領(lǐng)域。2.1智慧水產(chǎn)在國外的發(fā)展2.1.2國外智慧水產(chǎn)相關(guān)企業(yè)及應(yīng)用案例GaviaAUV是一種自主水下航行器，由“即插即用”AUV模塊組成，可在現(xiàn)場組裝和配置。其基礎(chǔ)底座系統(tǒng)直徑為20cm，包含機(jī)頭、電池和控制模塊，可根據(jù)需要組裝聲吶、導(dǎo)航、附加電池等模塊。標(biāo)配GPS、銥星衛(wèi)星通信和無線LAN，水下使用時通過聲學(xué)調(diào)制解調(diào)器通信。可添加各種環(huán)境傳感器，如側(cè)掃聲納、相機(jī)、測深儀等。使用SeeByteAutoTracker軟件進(jìn)行自動管道跟蹤和檢查。模塊化設(shè)計使其靈活、易于運(yùn)輸、維護(hù)和升級，成本效益明顯高于專用船舶或ROV。GaviaAUV軟件系統(tǒng)分為船舶安全航行管理和任務(wù)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)兩個模塊。船舶安全航行管理監(jiān)督船舶運(yùn)行并處理異常情況，任務(wù)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)模塊自主完成任務(wù)，如船舶定位、避障、監(jiān)督硬件運(yùn)行等。控制中心軟件在MicrosoftXP操作系統(tǒng)上運(yùn)行，以圖表形式展示功能模塊，通過控制中心可精確控制任務(wù)參數(shù)，并下載傳感器數(shù)據(jù)存儲在硬盤驅(qū)動器或閃存中。圖2-1GaviaAUV2.1智慧水產(chǎn)在國外的發(fā)展2.1.2國外智慧水產(chǎn)相關(guān)企業(yè)及應(yīng)用案例海洋養(yǎng)殖環(huán)境更為復(fù)雜，對養(yǎng)殖網(wǎng)箱設(shè)計、水產(chǎn)品健康都會產(chǎn)生直接影響，TeledyneMarine公司開發(fā)技術(shù)和方案監(jiān)測海洋環(huán)境，評估養(yǎng)殖安全。TeledyneMarine的聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP，圖2-2）是適合河口、沿海和近海應(yīng)用的精密剖面儀和波浪測量產(chǎn)品，適用于養(yǎng)殖管理全過程，例如在確定養(yǎng)殖場位置時，通過ADCP了解洋流和波浪情況，同時為養(yǎng)殖設(shè)施布置、污染物沖洗、飼喂計劃制定等提供參考。圖2-2TeledyneMarine部分ADCP產(chǎn)品2.2智慧水產(chǎn)在國內(nèi)的發(fā)展2.2.1國內(nèi)發(fā)展智慧水產(chǎn)的必要性1.我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的基本情況我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)入一個相對持續(xù)、穩(wěn)定、健康的發(fā)展階段，對于滿足國內(nèi)水產(chǎn)品需求、保障糧食安全、促進(jìn)勞動就業(yè)、改善進(jìn)出口貿(mào)易平衡等發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，成為了推動農(nóng)業(yè)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。然而，目前我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)與國外水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)相比仍有較為明顯的差距，也相對滯后于國內(nèi)其他產(chǎn)業(yè)。我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)面臨一系列問題：養(yǎng)殖業(yè)勞動密集、基礎(chǔ)設(shè)施簡陋、智能化不足，導(dǎo)致低效生產(chǎn)；水域環(huán)境受到污染，養(yǎng)殖面積減少，產(chǎn)量下降；水體污染引發(fā)病害、種質(zhì)退化、死亡等問題，造成重大損失；缺乏完善的質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)，藥物殘留檢驗(yàn)滯后；產(chǎn)品質(zhì)量不一致，國際市場面臨壁壘；勞動力問題、老齡化和成本上升導(dǎo)致就業(yè)吸引力降低、總體成本提高和經(jīng)營虧損。要提高水產(chǎn)養(yǎng)殖效益，需要徹底改變陳舊的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。2.2智慧水產(chǎn)在國內(nèi)的發(fā)展2.信息技術(shù)驅(qū)動水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)型升級現(xiàn)階段，水產(chǎn)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵階段，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)的充分應(yīng)用將減少粗放生產(chǎn)方式，加快生產(chǎn)信息流通，使各生產(chǎn)環(huán)節(jié)銜接更為順暢，管理覆蓋面更廣，養(yǎng)殖盲目性大大降低，從根本上突破傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式的弊端，推動水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，提高養(yǎng)殖戶收入水平，進(jìn)而作用于整個鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施。2.2.2國內(nèi)智慧水產(chǎn)發(fā)展基本情況隨著國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)也逐漸開始了智能化探索，尋求與科技企業(yè)開展合作，基于自身的養(yǎng)殖發(fā)展需求，應(yīng)用信息技術(shù)對生產(chǎn)管理進(jìn)行智能化改造，實(shí)現(xiàn)智能化管控的目的，從成本、效率、效益等方面對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營狀況產(chǎn)生積極影響。目前國內(nèi)的智慧水產(chǎn)研究和應(yīng)用尚處于起步階段，但發(fā)展趨勢明顯，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈長、涉及面廣，為智慧水產(chǎn)提供了廣闊的應(yīng)用空間，從育苗、養(yǎng)殖、加工、倉儲、物流到最后的銷售，對智能技術(shù)都有應(yīng)用需求。具體來看，現(xiàn)階段國內(nèi)的智慧水產(chǎn)研究和應(yīng)用主要包括智能化養(yǎng)殖、信息系統(tǒng)構(gòu)建、電商服務(wù)和產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展方面，其中智能化養(yǎng)殖的實(shí)際應(yīng)用較多且應(yīng)用效果較為明顯。2.2智慧水產(chǎn)在國內(nèi)的發(fā)展2.2.3國內(nèi)智慧水產(chǎn)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)目前，國內(nèi)智慧水產(chǎn)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)主要包含以下幾點(diǎn)：1.傳統(tǒng)養(yǎng)殖觀念深入人心，養(yǎng)殖戶習(xí)慣憑經(jīng)驗(yàn)養(yǎng)殖，對信息化認(rèn)知不足，不愿意采用新技術(shù)；中小型養(yǎng)殖企業(yè)引入新技術(shù)的資金負(fù)擔(dān)大，且投資回報不確定，設(shè)備維護(hù)和系統(tǒng)升級的持續(xù)投入使成本和收益難以平衡，因此更傾向于保留傳統(tǒng)方式。2.智慧水產(chǎn)基礎(chǔ)薄弱，數(shù)字化應(yīng)用局限于資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計，信息管理缺乏統(tǒng)一發(fā)布中心和完善的共享網(wǎng)絡(luò)。水產(chǎn)設(shè)備、技術(shù)和應(yīng)用尚未成熟，尤其是海洋漁業(yè)信息化基礎(chǔ)薄弱，設(shè)備在惡劣環(huán)境中工作和海洋通信問題亟需解決。智慧水產(chǎn)系統(tǒng)功能單一，數(shù)據(jù)分析滯后，未真正服務(wù)于養(yǎng)殖生產(chǎn)。3.復(fù)合型人才短缺，智慧水產(chǎn)需要融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等多種技術(shù)與水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)知識，但從業(yè)人員知識結(jié)構(gòu)不完善，信息技術(shù)研發(fā)人員缺乏漁業(yè)知識，水產(chǎn)養(yǎng)殖人員對信息技術(shù)理解不深，導(dǎo)致復(fù)合型人才培養(yǎng)難。4.統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)不足，缺乏統(tǒng)一技術(shù)、系統(tǒng)規(guī)范，智慧水產(chǎn)建設(shè)質(zhì)量和效果難以衡量，企業(yè)和管理部門建設(shè)的系統(tǒng)無法共享數(shù)據(jù)，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。2.2智慧水產(chǎn)在國內(nèi)的發(fā)展2.2.4國內(nèi)智慧水產(chǎn)的發(fā)展方向內(nèi)陸?zhàn)B殖和海洋水產(chǎn)都需要加強(qiáng)信息化建設(shè)，以適應(yīng)水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，為此，可以從以下幾方面入手提高智慧水產(chǎn)的發(fā)展水平：1.提高養(yǎng)殖戶對智慧水產(chǎn)的認(rèn)可。通過宣傳和培訓(xùn)，提升養(yǎng)殖人員對智慧水產(chǎn)的認(rèn)知，鼓勵企業(yè)投資智慧水產(chǎn)建設(shè)，納入政策扶持范圍，聘請專業(yè)人員提供技術(shù)指導(dǎo)解決問題