摘 要 随着全球人口增长和经济发展，传统水产养殖业面临水资源消耗和环境污染的挑战，高效生态循环水技术和智能管控技术应运而生。为进一步推动养殖业高效、环保和可持续发展，简要介绍高效生态循环水技术的关键环节、工厂化养殖智能管控技术的系统架构及关键技术，提出将高效生态循环水技术与智能管控技术相融合的方案。
关键词 水产养殖；工厂化养殖；生态循环水；智能管控技术
中图分类号：S951.2 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.02.048
高效生态循环水技术和智能管控技术作为当前水产养殖技术革新的两大热点，正日益受到业界的关注。推广应用高效生态循环水技术能够有效节约水资源，同时减少养殖废水的排放，从而实现环境的可持续发展。而推广应用智能管控技术则能够通过精准的数据监测和智能决策，提高养殖效率，降低运营成本。深入探讨这两种技术的融合应用，以期借助智能化手段提升水产养殖效率和环保水平，引领水产养殖业高效、可持续发展。
1 高效生态循环水技术
高效生态循环水技术是近年来水产养殖业中出现的一项重要技术，其核心原理在于构建一个闭环的水循环系统，利用先进的生物过滤和水质监测技术，实现水资源的最大化利用和水产养殖环境的优化。该技术的应用不仅可提高养殖效率，而且可显著降低水产养殖活动对环境造成不良的影响。
生物过滤是高效生态循环水技术的关键环节之一。在传统的水产养殖方式中，大量的养殖废水往往被直接排放，不仅浪费了宝贵的水资源，还对周围环境造成了污染。而生物过滤技术的引入，使得养殖废水得以有效处理和再利用。具体而言，生物过滤器内部填充有特定的生物滤料，这些滤料上附着有大量的微生物。当废水流过生物过滤器时，微生物通过生物降解作用将废水中的有机物分解为无害的物质，从而达到净化水质的目的。这种生物过滤技术不仅去除了废水中的有害物质，还为水产养殖水体提供了稳定的生态环境[1]。
除生物过滤之外，水质监测与调节也是高效生态循环水技术的重要组成部分。在传统的水产养殖模式中，水质的监测和调节往往依赖人工，不仅效率低下，而且难以及时准确掌握水质状况。然而，在高效生态循环水系统中，通过安装先进的水质监测设备，系统可以实时监测水体的pH值、溶解氧含量、氨氮含量、亚硝酸盐含量等关键指标。一旦水质出现异常，系统会自动报警，并通过调节设备如增氧机、水泵等及时调整水质，确保养殖动物健康生长。
2 工厂化养殖智能管控技术
2.1 智能管控系统架构
智能管控系统的基本框架是一个高度集成的体系，其以数据采集为起点，通过各种传感器如温湿度传感器、水质传感器等，实时捕获水产养殖环境中的关键参数，为后续的分析和决策提供坚实基础。采集到的数据通过无线网络，如4G、5G、Wi-Fi或有线网络，被迅速且准确地传输到中央处理系统，确保数据的实时性和准确性，对系统的即时响应起着至关重要的作用[2]。中央处理系统将数据进行清洗、整合和深度分析，这一阶段常常借助大数据分析技术，以从海量的数据中提炼出对水产养殖实践有指导意义的信息。这些经过精心处理的数据被最终应用于实际水产养殖操作，如自动调整养殖环境参数、预测潜在的疾病风险及优化饲料的投喂策略等，从而提升养殖效率和质量。
2.2 关键技术剖析
物联网技术作为实现智能管控的核心，通过无缝连接各类设备和传感器，确保能够实时、精确地收集和传输水产养殖环境的多种参数，从而显著提升水产养殖过程的透明度和可控性。同时，大数据分析技术在处理养殖过程中产生的大量数据时，展现出强大的能力，其能够深入挖掘数据背后的规律和趋势，为水产养殖决策提供科学依据，例如，通过深入分析历史数据，系统可以精准预测某种鱼类的最佳生长环境，进而对养殖环境进行优化。此外，云计算技术为智能管控系统赋予了强大的计算和存储功能，使得水产养殖户能随时随地访问并管理养殖数据，实现远程监控。云计算技术具有弹性资源分配特性，其应用有助于有效应对水产养殖过程中可能出现的各种突发状况。
3 高效生态循环水与智能管控技术融合方案
3.1 构建智能化的生态循环水系统
在构建智能化的生态循环水系统过程中，关键在于如何将高效生态循环水技术与智能管控技术紧密结合，以创造出一个既环保又高效的水产养殖环境。这一系统的构建，远非简单地将两种技术相加，而是需要进行深度的技术整合与优化（见图1）。
1）智能化的生态循环水系统应配备先进的智能传感器网络，这些传感器能够高精度地监测水质参数，如pH值、溶解氧含量、氨氮含量、浊度及有害物质含量等。这些传感器应被布置在养殖池的关键位置，以确保数据的全面性和准确性。传感器的选择应考虑其稳定性、响应时间和长期可靠性，以保证系统能够持续、稳定地运行。2）数据的采集与传输是智能化系统的核心环节[3]。为了确保数据的实时性和准确性，应采用高速、稳定的数据传输技术，如无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）或物联网（Internet of Things，IoT）技术。这些数据通过安全可靠的通信协议传输到中央控制系统，以供进一步的分析和处理。在中央控制系统中，智能算法和模型发挥着重要作用。这些算法和模型能够对收集到的数据进行深度挖掘和分析，以识别水质变化的趋势和潜在风险。例如，通过机器学习算法，系统可以学习并预测水质参数的变化规律，从而提前进行必要的调整和优化。3）智能化的生态循环水系统应具备自动调节和控制功能。当系统检测到水质参数偏离预设范围时，其应能够自动触发相应的控制机制，如调整水泵的流量、增氧机的运行时间或生物过滤器的处理效率等，以确保水质迅速恢复到最佳状态。这种自动调节和控制功能不仅可提高水质管理的效率，还可大幅降低对人为干预的需求和错误率。
3.2 提供精准养殖决策支持
在现代水产养殖业中，提供精准养殖决策支持是提升养殖效益和风险管理能力的关键。借助大数据分析技术，可以对水产养殖过程中积累的海量数据进行深度挖掘和分析，从而揭示养殖生物的生长规律、环境因素的影响及疾病发生的先兆等关键信息（见图2）。
大数据分析技术在此领域的应用涉及多个层面。1）在数据采集方面，需要建立一个全面的数据收集系统，以捕获水产养殖过程中的各种数据，包括但不限于水质参数、饲料消耗量、养殖生物的生长数据及疾病的发生情况等。这些数据是进行精准决策的基础。2）在数据处理和分析环节，可以利用高级统计方法和机器学习算法对数据进行深入挖掘。例如，通过时间序列分析，系统可以预测养殖生物的生长趋势；聚类分析可以帮助系统识别不同的养殖群体及其特征；而关联规则挖掘则可以揭示环境因素与养殖生物健康之间的潜在联系。
基于这些分析结果，智能管控系统能够生成具有针对性的养殖决策建议。例如，根据养殖生物的生长曲线和饲料转化率，系统可以制定最优的饲料投喂策略，以实现养殖生物生长速度和饲料利用效率最大化。同时，通过监测水质参数和养殖生物的健康状况，系统可以及时发现异常情况，并推荐相应的预防或治疗措施，从而降低疾病发生的风险[4]。
3.3 打造远程监控与智能化管理平台
在养殖业中，利用云计算技术构建一个远程监控与智能化管理平台，已成为提升管理效率和确保水产养殖过程透明度的关键举措。这一平台不仅集成了数据采集、分析、存储和共享功能，而且为养殖户提供了一个集中化、便捷化的管理工具。
云计算技术的应用使得这一平台具备了强大的数据处理和存储能力。通过利用云计算技术，海量的养殖数据可以被高效存储和分析，从而为水产养殖户提供实时的数据反馈和决策支持。同时，云计算技术的弹性扩展性确保了平台能够应对养殖数据不断增长的需求。在平台的功能设计上，远程监控是一个核心要点。养殖户可以通过手机、电脑等终端设备，随时随地访问平台，查看养殖场的各项实时数据，如水质参数、养殖生物的生长情况、设备运行状态等[5]。这种实时监控功能不仅提高了管理的时效性，也使得养殖户能迅速响应养殖过程中的各种变化。
智能化管理平台的另一个重要特点是具备决策支持功能。基于云计算的大数据分析技术，平台能够对养殖数据进行深入挖掘，为养殖户提供科学的决策建议。这些建议可能涉及饲料投喂策略、水质调节方案、疾病预防措施等多个方面，有助于养殖户做出更加精准和高效的决策。
3.4 探索智能化的疾病预防与控制机制
在高效生态循环水与智能管控技术相结合的水产养殖模式中，疾病预防与控制机制的智能化显得尤为重要。在传统的水产养殖方式中，疾病的预防和控制大多依赖水产养殖户的经验观察和判断，存在反应滞后和判断主观性强的问题。而在智能化技术的支持下，可以构建一个更加精准、高效的疾病预防与控制体系。
智能化的疾病预防与控制机制的核心在于实时监测与数据分析。通过安装在水产养殖池中的传感器，系统可以实时监测水质参数如溶解氧含量、pH值、氨氮含量等，以及养殖生物的生长状态和活动情况。这些数据通过无线传输系统实时上传到智能管控系统中，进行存储和分析。智能管控系统利用大数据分析和机器学习算法，对收集到的数据进行处理和分析，以识别异常情况。例如，系统可以通过分析水质参数的变化趋势，预测可能发生的水质问题，并提前进行预警。同时，通过对养殖生物行为模式的识别，系统可以检测到生物的异常行为，如食欲减退、活动减少等，这些可能是疾病发生的早期信号。
一旦智能管控系统检测到异常情况，其将自动触发相应的控制措施。这些措施可能包括调整水质参数，如增加氧气供应、调节pH值等，以改善养殖环境。同时，系统可以根据预设的药物投喂方案，自动投喂治疗药物或预防性药物，以控制疾病的扩散和恶化。
4 结语
高效生态循环水技术与智能管控技术的融合，为水产养殖业带来了一场深刻的变革。通过构建智能化的生态循环水系统，实现精准养殖决策支持，打造远程监控与智能化管理平台，以及探索智能化的疾病预防与控制机制，水产养殖业的生产效率不断提高，而且其对环境的影响显著降低。这些技术的融合应用，标志着水产养殖业正在向更加智能、环保和可持续的方向发展。随着技术的不断进步和应用范围的扩大，可以预见，这种融合将为水产养殖业带来更加广阔的发展前景。
参考文献：
[1] 周辉明，陶志英，邓勇辉，等.淡水池塘循环水养殖模式研究综述[J].江西水产科技，2022（6）：56-64.
[2] 方式，钱志刚，陈慧.集成设施水产养殖智能化模式的探讨[J].江西水产科技，2021（4）：47-50.
[3] 张俊，高阳，陈聪聪，等.工厂化循环水养殖池水动力学研究进展[J].上海海洋大学学报，2023，32（5）：903-910.
[4] 黎永科.鲈鱼陆基循环水生态养殖的智能化管理技术及其应用前景[J].现代畜牧科技，2024（5）：151-154.
[5] 文祖毅.陆基水产养殖技术的研究与探讨[J].河南水产，2023（5）：4-5.
（责任编辑：张春雨）
