物联网的内涵
物联网（“TheInternetofthings”，简称IOT），从英文上翻译即为物物相连的互联网。所谓物联网，是指基于新一代的信息技术，将物体与互联网相连接，通过信息交换和信息通信实现高效、先进和智能服务的一种网络技术。具体来说，物联网是运用光学识别、传感器、射频识别、全球定位系统激光扫描器等新一代的信息技术，实时采集需要的信息，如某一物体或某一过程的有关声、光、热等各种信息，通过与互联网的连接进行信息的交换和传递，实现对物品或过程的智能化感知、识别、监管的一种网络。它有两层涵义：其一，物联网是互联网的扩展和延伸，其核心和基础仍然是互联网；其二，物联网的用户端具有延伸性，任何物体之间可以进行信息的交换与共享。物联网具备以下三个特征：一是全面感知，通过相关技术可以随时随地获取信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，实时准确地将物体的信息传递出去；三是智能处理，通过运用大数据、云计算等各种智能计算技术，分析和处理海量的数据和信息，实现对物体的智能化控制。
农业物联网关键性技术
农业物联网被划分为三个层次——信息感知层、信息传输层和信息应用层。基于这个层次划分，可以将物联网关键性技术概括为对应的三大类：
（一）信息感知技术
它应用于信息感知层，是物联网链条上最基础的环节，由各种传感器节点组成，主要涉及传感器技术、RFID技术、GPS技术等。在水产养殖业中，传感器技术被用于测定光照度、水体温度、溶解氧、ph值、氨氮含量、浊度等参数，而这些参数指标都会对养殖对象的生长发育、繁殖周期、产量及质量等方面产生重要的影响。RFID技术（RadioFrequencyIdentification）即射频识别，俗称电子标签，是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关的数据，主要应用于水产品的质量追溯。GPS技术则是基于新一代的卫星导航与定位系统，可以进行海、陆、空全方位的、实时的三维导航和定位，具备自动化、高精度、高效益等显著特点。在渔业中，GPS技术可以应用于水产品物流销售环节及质量保障体系，对养殖情况、产量、产品流向等进行实时描述和跟踪。
（二）信息传输技术
它应用于物联网信息传输层，是信息传输的必经路径。传感器通过有线或无线方式，根据多种通信协议向局域网、广域网发布所获取的各类数据。目前运用最广泛的是无线传感网络（WSN），它是以无线通信方式形成的一个自组织的网络系统，由部署在监测区域内大量的传感器节点组成，负责采集和发送网络覆盖区域中被感知对象的信息。
（三）信息处理技术
它是实现渔业自动化控制的基础，主要涉及云计算、专家系统、决策支持、地理信息系统等，应用于信息应用系统，负责对数据进行融合与处理，帮助信息使用者做出科学的管理决策，从而对农业生产过程进行有效控制。其中，云计算（CloudComputing）是指将计算任务分布在大量由计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取存储空间和计算能力，以提供各种软件服务。专家系统（ExpertSystem，简称ES）指运用特定领域的专业知识，通过推理来模拟人类专家，解决各种具体而复杂问题的计算机智能程序系统。决策支持系统（DecisionSupportSystem，简称DSS）是通过数据、相关模型及知识，以人机交互方式来辅助决策者进行半结构化或非结构化决策的一种计算机应用系统。地理信息系统（GeographicInformationSystem，简称GIS）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算以及分析等运用的技术系统，属于一种特定的重要空间信息系统，主要用于空间信息数据库和进行空间信息的地理统计处理、图形转换与表达等，在渔业上可运用于质量追溯、物流跟踪等方面。目前，智能信息处理技术研究内容主要包括4个方面：1、人工智能的理论研究。它包括信息获取的形式化方法、海量信息处理的理论、方法、机器学习以及模式识别等。2、人——机交互技术与系统研究，即声音、视频、图形以及文字处理等。3、智能控制技术与系统研究。通过智能化手段，以实现人与物、物与物之间的互动与联系，如可以准确地对目标进行定位和跟踪等。4、智能信号处理的研究，具体包括信息特征识别和数据融合技术。
渔业物联网的应用意义
大力发展渔业信息化，推动信息技术与传统渔业深度融合，不断提高渔业生产经营的标准化、智能化、集约化、产业化和组织化水平，努力提升资源利用率、劳动生产率和经营管理效率，是我国渔业突破资源环境约束、实现发展方式转变和产业升级的重要出路。渔业物联网作为渔业信息化的一项关键技术，在产业发展中的应用已经起步，技术示范和应用的实践证明，渔业物联网技术可以有效地实现从手工操作向智能自动化操作转变，从粗放型、资源消耗型、数量型向精准型、资源节约型、质量型发展方向转变，对促进水产养殖集约、高效、生态和可持续发展具有重大意义。其主要作用表现在以下几点:
（一）降低人工成本
通过物联网技术和远程控制终端设备，实现了养殖设备运行的自动化和智能化。养殖人员可以随时随地获取养殖的相关信息，不必亲临现场就能实现24小时不间断地对多项指标进行实时监控，简化了日常养殖管理工作，节省了劳动力，降低了劳动强度。案例：湖北省洪湖市六合水产开发有限公司第一期建成的水产养殖物联网示范基地面积1500亩，安装了水产养殖生产环节视频监控管理系统和水质在线监测系统两个组成部分。包含8个子系统：基地视频监控管理系统、物联网监控总部总控中心和养殖基地分控中心、水质传感器采集系统、大型自动气象宏观环境监测系统、水产养殖智能化控制系统、告警子系统、防雷系统和通讯无线系统。主要示范特色养殖和蟹苗培育。经过养殖基地管理人员实验，该技术的使用，降低劳动量40%。
（二）提高经济效益
借助于相关养殖模型（如最佳养殖参数模型等）、疾病预测预警系统、专家知识库系统等，养殖人员可以更加科学合理地控制饲料的投喂量，并及时预防和控制各种疾病灾害，有效提高了经济效益。案例：安徽张林渔业有限公司建有标准化鱼塘31个，循环流水生产池5个，养殖水面达325亩，是农业部健康养殖示范场。主养黄颡鱼和翘嘴红鲌。2014年6月起，示范应用水产物联网技术，使用物联网智能投饵技术，减少饲料浪费15%；使用物联网智能增氧技术，减少电费20%，使用物联网水质在线监测技术，提高成活率30%。
（三）减少水产养殖污染
通过物联网技术的运用可以合理控制水质相关参数指标和饲料的投喂量等等，有效降低投入品消耗，减少水体污染物排放。案例：江苏泗洪县金水特种水产养殖有限公司养殖面积1.35万亩。养殖品种以河蟹为主。2013年相继完成了养殖基地的水质在线监测物联网系统，养殖过程中药物使用量降低了30%，降低了饲料投喂量，减少了因养殖水体排放对环境造成的污染，降低了养殖风险。（四）提高管理效率随着物联网的不断发展，水产养殖生产中的相关信息可以实时、快速、便捷的收集、获取和分析利用，广泛应用于水产养殖生产环境监测、生产信息管理、产品销售、质量安全追溯、加工运输、信息查询及服务等方面，有利于提高管理效率。
渔业物联网的示范与应用
（一）养殖水质环境自动监测和智能控制
良好的水质是水产养殖的必要条件，它紧密关系着水产养殖的产量、质量以及经济效益。同时，水产养殖水质环境的管理决定着水产养殖集约化程度。养殖水质环境因素主要包括水温、溶解氧、盐度、PH值、氨氮含量和浊度等。借助于各式传感器，养殖户可以实时获取水质环境的相关参数。同时，基于智能传感、无线传感网、通信、智能处理等物联网技术，可以实现集水质环境参数在线采集、无线传输、远程与自动控制等功能于一体的水产养殖物联网系统，使养殖户可以通过手机、PDA、计算机等信息终端，随时随地掌握养殖水质环境信息，并可以根据水质监测结果实时调整控制设备，进行科学水产养殖与管理。
（二）智能投喂和疾病预警诊断
就水产养殖而言，饲料的科学投喂无论是对养殖对象的良好生长、人类的健康饮食，还是生态环境的保护都具有重要意义。投喂量不足或者饲料搭配不合理必然会影响水生动物对饲料营养的需求，阻碍其正常的代谢繁殖，同时还会导致疾病发病率增高。不仅提升了养殖成本，还给水产品的质量安全带来一定的隐患。饲料投喂过度，则会造成水体环境的恶化，对生态环境造成污染。基于物联网、云计算、大数据等现代信息技术的运用，可建立起水产养殖精细投喂系统，对养殖模式、养殖环节、每日投喂量、投喂次数及投喂时段等进行最优化。根据传感器实时采集的相关数据，如光照、水温、溶氧量、浊度、氨氮等，可分析养殖环境因素与饲料摄取量之间的关系，以及不同养殖品种各生长阶段对营养成分的需求情况，从而建立起养殖对象在不同生长阶段的最佳投喂模式，实现按需投喂、最优化养殖。在疾病预警预测部分，可利用采集的数据对水环境趋势进行预测。通过调查和参考有关专家的意见，确定水质参数的各种边界值（如无警、中警、重警的边界点），进而可以确定每个警级的区间并进行预警。这样，养殖户便可以在第一时间获取相关养殖环境信息并及时作出处理，起到预防作用。此外，还可建立相关的疾病诊断和决策系统，针对养殖户在实际养殖生产过程中出现的病害症状进行分析，并提供相应的解决办法和处理措施。通过知识库和专家库的建立，实现资源和信息的共享及利用。一方面可以随时查询关于水产养殖的有关知识，包括水产品品种常见疾病及症状、对应处理措施以及药品信息等；另一方面还可通过与专家的在线沟通互动，及时获取相关帮助与服务。
（三）全程质量追溯和数字化
养殖管理可追溯是指通过记录的标识，对某个实体的历史、用途或者位置给予追踪的能力。水产品的质量安全可追溯主要是基于射频识别、条形码及温度传感等先进技术的应用，通过唯一的、可识别的码，对水产品从育苗、养殖、加工到物流以及销售的全过程进行信息化的管理，实现对水产品整条产业链信息的快速识别与溯源管理。水产品全过程质量追溯可具体分为以下几个系统：1.水产品智能养殖管理系统。主要针对养殖饲料的投喂、药品的使用、水产品的出入库的登记管理等；2.水产品加工管理系统。包括登记和管理水产品的来源信息、相关检疫信息和加工后的出厂信息等。3.水产品冷链物流管理系统。通过RFID温度采集标签和无线网络服务终端，采集和读取在物流过程中的水产品相关信息，并进行传输和储存。4.水产品交易零售管理系统。主要记录水产品的卖方、买方、交易场所、交易时间、交易价格等信息。5.水产品溯源查询系统。通过建立水产品质量查询追溯平台，消费者可根据购买凭证，查询到水产品从生产到销售各个环节的相关信息。
渔业物联网发展的相关思考
（一）渔业物联网发展的目标用以物联网为核心的信息技术改造、融合、渗透渔业，促进产业升级和现代渔业建设。具体的分析有以下几个具体目标。1.物联网技术和关键产品要国产化。2.降低物联网技术系统和产品的价格。3.熟化技术和产品，不断提高质量，整体技术和应用走入世界前列。4.主要通过市场对基础资源的配置作用，形成研发、制造、应用服务的渔业物联网产业。5.通过物联网技术的应用，养殖户普遍降本、减耗、增效。
（二）渔业物联网技术优势和差距我国渔业物联网技术与发达国家相比有的方面技术领先，有的方面技术落后：1.在信息感知技术方面，主要涉及传感器技术、RFID技术、GPS技术等，整体上我国还存在着一定的差距。在水产养殖生产中使用的传感器主要有两类，一类是电化学传感器，另一类是光学传感器。电化学传感器中水温、盐度、pH值的传感器达到了国际先进水平，溶氧传感器随着我国四电极脉冲激励溶解氧测量方法的发明和多元水质信息矩阵式补偿校正模型和自诊断、自识别智能变送方法的发明，达到了国际领先水平，氨氮传感器还有一定差距。光学传感器中水温、溶氧、盐度、pH值、氨氮的传感器差距还比较大，稳定性差、准确性低、维护成本较高的问题急需得到解决。2.在信息传输技术方面，为水产养殖生产服务的无线传感网络（WSN）技术和应用，达到世界先进水平。3.在信息应用系统方面，养殖对象应用控制系统和养殖设施智能化控制技术，具有世界领先水平。4.在大数据平台建设及应用方面还存在一定差距。
（三）渔业物联网发展建议我国渔业物联网技术应用正处于起步阶段。随着现代养殖业逐步向规模化、集约化方向发展，以物联网为代表的信息技术在养殖环境监控、精细投喂、疾病预防与诊断、养殖过程可跟踪与产品质量可溯源等方面所存在的应用潜力正受到越来越多的关注。开展水产养殖物联网应用系统示范的条件已经具备。因此建议：一是加强政府和产业管理部门的引导和扶持，当前应重点加强渔业物联网规划、渔业物联网技术标准、渔业物联网大数据平台、渔业物联网示范基地建设工作。二是加大科研攻关力度，组建专家团队对渔业物联网核心设备和技术以及控制应用系统进一步攻关，提升产业装备和应用水平。三是广泛吸收各种社会力量推进渔业物联网的发展。利用市场配置渔业物联网的基础资源，扩大渔业物联网的建设力量和支撑力量。四是利用多种渠道开展系统性的物联网技术培训，提高系统工作人员和养殖生产人员的职业技能和专业素养。
作者：田建中 李可心 胡蝶 单位：河北省水产技术推广站 全国水产技术推广总站
