物联网技术在山东现代渔业发展中的应用研究

撰文
7 S  I! h2 O1 l7 L陈笑冰 潘秀莲 丁金强
渔业物联网技术的研究和应用对提升现代渔业信息化水平、加快渔业现代化建设进程有重要的现实和长远意义。“互联网+现代渔业”近年来被许多业内专家认为是渔业转型升级的必由之路，用现代物联网技术全面改造和装备渔业，对渔业生产的各种要素进行集成化设计，实现智能数字化控制、精准集约化管理，能够有效降低人力成本和环境压力，促进渔业绿色高质量发展。本文结合山东省物联网技术发展现状和应用实践，对物联网技术在现代渔业上的融合应用进行了探索研究，并提出了发展渔业物联网技术的思路和措施。
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渔业物联网技术概述

                               
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（一）渔业物联网的作用
在水产养殖中，物联网技术可应用于养殖环境、养殖设备、水生动物行为等信息的感知、传输和智能处理，并通过与公共信息服务平台相结合，对渔业生产环境信息进行监测，实现对渔业生产参数的准确检测、精准处理和智能控制，实现渔业精准化生产与管理。
! J* e2 Z& Z. _# _$ g（二）渔业物联网的体系架构
根据信息的生成、传输、处理和应用原则，可以把渔业物联网分为数据采集系统、信息传输系统、信息处理系统和分析应用系统。使用感知设备，完成数据采集，通过互联网、移动通讯和无线传输等技术进行数据传输，经过系统数据处理和智能决策，最后实现对渔业生产行为的全面感知，智能处理和科学管理（见图1）。
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图1 渔业物联网架构图

数据采集系统是让物品对话的先决条件，即以传感器（如溶解氧、氨氮、pH、盐度等各类水质探头）、RFID（无线射频识别技术）、GPS（全球定位系统）、条码技术等，采集信息和数据，包括各类水质参数、产品标识、位置信息、水产品投入品信息等数据，实现对养殖环境和养殖关键环节数据的即时采集。
信息传输系统负责将感知设备采集的渔业生产信息传送到服务器，并通过远程访问应用于整个信息处理系统的各个终端，提供生产数据的传输通道。通过现有的网络技术（wifi、4G/5GLTE、Internet等），实现远距离、大范围通信，确保数据迅速、安全、可靠地进行传输。
信息处理系统是信息技术与渔业深度融合的关键，通过使用大数据、云计算、数据挖掘、行为识别等智能计算技术，实现水产养殖水环境信息的协同分析，产前、产中、产后等各环节的互联互通，完成生物量和鱼类行为模式监测统计、病害信息的预警预测、养殖设施的智能控制、投入品信息的追溯等海量数据处理。
9 u( C- f: S, N" P* i分析应用系统是面向不同养殖用户需求搭建的软件平台，主要负责提供数据分析、精准控制、决策指导等服务，以提高渔业资源利用效率和生产管理效能，并推动产品高效流通及食用水产品安全溯源，促进渔业高产、优质、高效、生态、安全。
) ^6 L8 Q' w8 k- K" z2 T7 z8 k（三）发展渔业物联网的意义
现代渔业发展离不开科技进步和先进的渔业设施装备，物联网技术所提供的大量精确渔业数据、全新服务模式、先进设备和技术手段，能够加速改造、提升并优化传统渔业结构，促进渔场管理效率提升、各种资源和生产要素的高效合理利用，确保养殖品种在最适条件下生长，更好发挥渔业生产潜力。同时，使渔业生产对养殖环境的控制能力提升到数字化水平，降低了渔业污染和碳排放，推进渔业可持续和绿色健康发展及渔业现代化进程，在未来渔业经济发展中有着广泛的应用前景，智能化、可视化、网络化和集约化将成为渔业产业发展的新趋势。
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山东省渔业物联网技术的应用实践
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/ `1 f* j+ H3 p  Z1 O0 {（一）在智慧渔业建设方面的应用实践
( Z$ Y) @3 z- H; n8 S7 E0 F山东省积极开展渔业物联网的应用实践，切实与公共信息服务平台相结合，建设完成“渔业通”信息化综合管理服务系统（见图2），集成渔业政务管理、技术推广服务和养殖生产等多重功能，实现了渔业技术“一张图”远程服务与管理、水产品质量在线追溯、水生动物病害远程诊断等“互联网＋渔业”产业化应用。

                               
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图2 “渔业通”信息化综合管理服务系统拓扑图

该系统在山东省应用广泛，有市级平台11个、县级平台103个、手机APP用户23000余人，还包括山东省渔场在线信息采集点1.1万余个。
( h( y+ k4 t9 L) Y% w3 C  R系统改变了以往依靠习惯和经验的生产、管理方式，重点集成、应用、推广水体环境实时监控、饵料自动投喂、水产养殖病害监测预警与专家在线诊断、生产设备控制、产品质量追溯等信息化技术，实现水产养殖企业数据统计分析和质量全程可追溯。对个人用户而言，系统减轻了渔业劳动强度和人力投入成本，提高了人均产出率，降低了4G/5G视频在线监测设备、无线数据采集器等信息技术产品成本和养殖成本。
（二）在数字海洋牧场建设方面的应用实践
山东省海洋牧场示范区主要分布在沿海7市，目前，已建成的国家级和省级海洋牧场示范区数量分别为44个和61个，均居全国首位。海洋牧场建设作为推进产业转型升级和落实海洋强省战略的重要举措，已成为山东省海洋经济新的增长点。
4 T3 N! F0 x' _  ~山东省相关部门建设了“山东省现代化海洋牧场综合管理平台”，并在海洋牧场示范区建设了一批海洋牧场观测站，对重点养殖海域的生态、生物资源、生产作业、运营管理等信息数据完成采集、存储、分析和应用，并及时向海洋牧场建设单位、各级渔业主管部门、应急管理部门等发布生态环境状况信息及灾害预警，为政府决策、企业生产和科学研究等提供数据支持，大幅提升山东省海洋牧场的信息化水平和建管能力。
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山东省现代化海洋牧场综合管理平台

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渔业物联网发展面临的主要问题
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（一）缺少统一规划布局
6 }; D# @5 M1 v. ^: A6 g# o渔业物联网建设缺乏顶层设计，规范化和制度化不足，没有形成统筹整合发展的态势，各部门、各企业间单兵作战、各自为政的现象较多。物联网企业往往按照自己的标准生产相关产品，在渔业的应用中难以实现全线产品兼容和系统集成。有些建成的平台系统和设备无法满足渔业多方位、深层次的需求，不能充分发挥信息技术的作用，所采集的信息资源也存在一定程度上的闲置浪费。
（二）研发推广投入不足
渔业物联网应用尚处在试点示范的初级阶段，很多配套技术还尚未完全成熟，但相关研发推广资金投入却远远不足。如水下环境的复杂性和多变性，客观上造成了渔业水质传感器技术开发、项目实施和维护更新成本居高不下。国产水质传感器元器件等关键设备准确性和稳定性较差，大多需依赖进口。产品和服务质量上不去、成本下不来，难以实现物联网大规模普遍应用和长期稳定运行。过高的运行成本还使得企业创新升级动力不足，难以进一步形成完整的产业链条。
（三）配套设施存在缺陷
# b' M; {) I, l* N. o* f虽然越来越多农村地区逐渐普及4G和5G等移动通讯服务以及固定宽带服务等，但由于水产养殖区域往往较为偏远，仍存在网络信号时断时续或无信号覆盖的问题，难以支撑物联网技术的普及应用。
- c' n: H# M: ?0 M. B; S0 n2 d5 O: s" F（四）渔业物联网人才缺乏
6 j$ d3 O: b  O( Q* m作为一种新兴技术，渔业行业的部分管理、技术人员和绝大部分渔民用户缺乏对渔业物联网基本知识的储备，接受和运用物联网技术的能力普遍较弱，需要创造多个渠道对其进行长期系统的宣传和培训。物联网技术本身存在多种技术集成和跨行业的特点，一定程度上也增加了技术人员的培训成本和难度。
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$ W1 k5 f4 S$ ?; W7 q8 {+ j1 Y发展渔业物联网技术的建议及对策
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（一）优化产业环境，制定发展规划和相关扶持政策
  O- u7 E* B5 v0 ^  {$ V/ D一是组织编制省级渔业物联网发展规划。建议政府有关部门制定鼓励和推动渔业物联网发展的各项政策与“物联网+渔业”建设标准体系，建立健全推广应用工作制度，促进渔业物联网建设规范化、制度化发展。二是积极争取各级各类财政支持。借鉴农机补贴的经验，研究渔业物联网设施设备补贴政策，争取将其纳入国家强农惠农政策中，使广大渔民能够享受到先进的科技成果。争取和发挥国家信息化示范省的有关政策、资源优势，充分利用省级财政扶持专项并适当争取增加资金规模。有效利用“智能制造”建设的有利时机，积极组织动员社会力量广泛参与，吸引和融入更多社会资金，促进资金投入多元化、多渠道。三是设立渔业物联网推广专项资金。对示范基地建设、信息服务平台优化、关键性技术开发、人才培训等重要环节进行补贴补助，对实现渔业物联网重大技术突破和辐射带动作用强的示范区给予大力宣传。
（二）加强技术合作，组建区域性渔业物联网产业联盟
3 t6 D% P; A- }# T) {物联网技术涉及多门学科，行业交叉性强，单一行业主管难以有效实现多功能需求系统的开发和应用，需要加强各行业主管部门、科研机构、渔业技术推广机构、物联网企业及用户之间的协调与合作，组建区域性渔业物联网产业联盟，协作攻关，保障渔业物联网产业的顺利发展。加强财政、科技、工商、电信、渔业等行业主管部门的合作，整合现有海洋与渔业各类监管平台，实现信息资源共享，构建渔业物联网产业发展平台。积极与省内外高校、技术团队、科研院所联合开展物联网相关项目研发，推动物联网科技创新，引导有实力的企业开发具有渔业特色的信息化产品，进行技术成果转化。
- l. l; @5 V1 B1 x# d（三）创新运营模式，发挥手机终端的信息资源优势
- I+ o; y* R2 l1 C" {9 T通讯技术和移动互联网技术的不断成熟，为促进我国渔业物联网发展提供了重大机遇。推进以智能手机作为重要信息终端的发展模式，加大信息资源库建设力度，为渔民提供渔业生产远程管理与控制、技术咨询、天气资讯、市场资讯等各类服务，有效解决渔业生产场区PC普及率低、互联网覆盖率低、定点监测效率低、无法长期实时监测等问题。进一步加强4G/5G移动通讯服务，逐步优化养殖现场无线传输网络，提高近海海域和偏远地区信号覆盖率。
4 \) g8 T$ V9 o1 U7 O# G（四）建立示范基地，大力推广渔业物联网技术成果
鼓励企业参与山东省渔业物联网示范基地创建活动，重点选择省级现代渔业园区、渔业龙头企业、渔业技术推广试验示范基地、规模化渔业合作组织等单位，建立省级渔业物联网示范基地，推广应用物联网技术成果。一是发挥好现代渔业园区的作用。利用现代渔业园区的资源集聚优势，加快培育渔业物联网相关产业，打造省级渔业物联网核心示范基地，明确发展重心，形成特色产品，完善服务流程，建立产业链条，升级改造传统渔业，并提升信息化服务水平，积极申请加入国家物联网应用示范工程，为物联网技术在山东省渔业行业的示范推广奠定基础。二是发挥好渔技推广体系的作用。以物联网技术为标志的现代渔业管理模式，本质和核心是提供渔业技术与服务。应充分发挥渔业技术推广体系的主体作用，借助物联网的先进技术手段，积极建立国家、省、市、县、乡五级联动机制，创建渔业专家、技术员、养殖户三级互动及渔业推广部门和龙头企业双向调节的服务管理机制，在技术、信息服务等方面形成完整的体系网络。充分利用各种培训渠道，培养渔业物联网专业技术人才，及时对渔民用户进行培训和实地指导，延伸和扩展其服务功能。
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