[01521434]水产养殖物联网关键技术及装备

江苏是中国水产养殖大省强省，水产养殖在全省农业经济的地位举足轻重，然而庞大的养殖产量背后隐藏着严重的水资源污染、巨大的疫情疫病风险、繁重的人工投入与水产品质量安全隐患等突出问题，同时江苏省正处于传统渔业向现代渔业升级的关键时期，劳动力紧缺、资源环境约束等问题突出，迫切需要通过物联网技术实现养殖水质实时监控、养殖过程精细管理、疫情疫病实时预防、养殖作业自动操控提高水产养殖自动化、智能化程度，大幅提升劳动生产率、资源利用率、降低生产风险，确保水产品质量安全。江苏中农物联网科技有限公司、中国农业大学等单位在国家863计划、国家发改委农业物联网示范工程、国家重大科技专项、江苏省双创人才计划等项目支持下，经过多年产学研联合攻关，取得如下成果：（1）发明了适于中国水产养殖水体水质的多参数长期原位在线检测方法，开发出了系列传感器并实现国产化。首次发明了精确定时控制极化时间和频率的快速脉冲测量方法，提出了基于原位高频四环电导电极的电导率智能检测方法，建立了在线检测智能补偿矫正模型，提出了散射与透射相结合的水质多参数光学测量新方法，改进了传感器结构和制造工艺，研制出了溶解氧、电导率、pH等8类15种型号智能传感器，解决了不同水质条件下多参数高精度、高可靠性长时间原位在线检测难题，并实现了国产化，填补了水产养殖水质长期原位在线传感器国内空白。（2）发明了水产养殖信息可靠传输方法，开发了系列水产养殖无线采集控制终端并产业化应用。针对中国水产养殖池塘类型多、环境复杂、低成本需求突出的基本需求，发明了太阳能/交流/锂电多级电压输出的电源装置和整网协调同步休眠算法，发明了兼容Wifi/GSM/GPRS多模式通讯功能的无线信息汇聚节点与水质多参数信息融合方法，开发了水产养殖功能模块化无线采集节点和无线控制终端，解决了长期困扰中国的国产养殖装备设施的远程监控难题。（3）构建了水产养殖智能信息处理模型和知识库系统，开发了水产养殖物联网平台并规模化应用。水环境因子间、投喂量与环境、疾病与水环境作用机理复杂，精准测控极其困难，针对这一难题，发明了水质多传感器信息与视觉信息融合模型及多参数组合优化方法，面向河蟹、大菱鲆、海参等31类养殖品种、3种养殖模式生产需求，构建了水质预测预警、精准饲喂、疾病预警诊断、水产品溯源与质量安全控制等模型体系及知识库系统，开发了水产养殖生产经营管理服务智能手机WAP平台和电脑综合管理WEB平台，进行了大规模应用。（4）发明了适于中国水产养殖的系列数字化监控成套装备。首次提出了根据不同养殖水质的模数转换参数、温度补偿参数和溶解氧零点值配合的信息采集方法；研制了低成本溶解氧单参数远程监控智能装备；发明了融合智能传感器、无线传感网络、智能信息处理模型于一体的水产养殖物联网系统,并在江苏及全国开展了规模化应用，解决了长期困扰中国的养殖现场自动化作业与信息服务手段缺乏的难题。该成果已获授权国家发明专利19项，实用新型专利17项，软件著作权26项，出版专著3部，发表论文162篇（SCI收录 82篇，EI 收录45篇）。产品在6家企业进行了转化，2个进入江苏省农机补贴目录，江苏省地方标准1项，水产行业标准3项，国家新产品证书1项。在16个省、市、自治区进行了大规模推广应用。近10年累计推广工厂化养殖面积200万平米，池塘及近海养殖面积135万亩，新增经济效益28亿元。