水产养殖水质检测技术

导读:天津津腾实验设备有限公司了解发现水质的实时监测和调控是水产养殖过程中的关键环节，是保证水产品品质的重要措施。

来源：未知发布日期：2019-08-02 10:21【大中小】

本文天津津腾实验设备有限公司在分析国外先进水产养殖技术的基础上，结合国内水产养殖多为池塘、网箱等封闭水质环境的特点，从水质控制系统构架角度，分别对现有的水产养殖领域水质传统检测方法、无线通讯技术、水质重要参数的预测建模方法和智能控制技术加以综述分析，并对水质监测与控制技术的发展趋势进行展望。

1水产养殖水质检测技术
水产养殖过程中水质的变化将直接影响鱼类的生长和收获时间，水质是水产养殖是否成功的关键，因此需要对养殖水体的水质进行实时监控，并能预测水质变化的趋势，及时采取措施对水质进行调整。

1.1水质重要参数及传统检测技术
影响水产养殖环境的关键参数包括溶解氧含量、水温、pH值、氨氮含量、盐度、化学需氧量、亚硝酸盐含量、重金属含量、浊度等，其中水温、溶解氧含量和pH值尤为关键。养殖种类的不同对水质参数的需求也不相同，不同国家和地区对养殖水质参数的范围指定了相应的标准。水温:养殖水域的温度变化不仅影响鱼类的食欲和新陈代谢，也影响鱼类的繁殖活动。另外，水温还影响水中的溶解氧、有毒物质的化学反应和氨的毒性等。

1.2基于光谱分析的水质参数检测技术
光谱分析法，又称光谱法，是基于朗伯比尔定律，利用物质的光谱来鉴定物质及其化学组成和相对含量的方法。光谱法可分为吸收光谱法、发射光谱法和散射光谱。其中红外光谱法、近红外光谱法、紫外-可见光分光光度法、原子吸收光谱法等属于吸收光谱法;原子发射光谱法、分子荧光光谱法、原子荧光光谱法等属于发射光谱法;拉曼光谱法属于散射光谱。相应的实验设备有近红外光谱仪、紫外光谱仪、紫外可见光分光光度计、离子色谱仪、拉曼光谱仪等。与传统方法相比，基于光谱法的水质监测技术具有快速、灵敏、无损等优点，是水质参数检测的一个重要发展方向。在利用光谱法进行水质检测方面，国内外已有大量学者开展了研究。可利用光谱法进行检测的常见水质参数有溶解氧含量、pH值、化学需氧量、总氮含量、总磷含量、重金属含量、有机物含量等。

1.3传感器在水质重要参数监测中的应用
传统的水质参数检测和基于光谱分析的水质参数检测技术均较难实现对水产养殖水质的实时在线监测。根据传输方式的不同，传感器可分为有线传感器和无线传感器两种。有线传感器故障率低、抗干扰能力强，可以保证传感器数据的可靠传输，相应技术比较成熟，是农业物联网关键节点间信息传输的必备技术。但在水产养殖领域中存在范围比较广，需要测不同位置和不同深度的水质参数，有线传感器的安装和维护存在很大的局限性。随着学者们在无线传感器节点和网络技术研究的不断深入，无线传感器的应用领域越来越广泛。

2发展趋势展望
天津津腾实验设备有限公司了解发现水产养殖区往往位于偏远地区，环境比较恶劣，特别是随着海洋水产养殖业的扩大并进一步向深海和深远海转移，使水产养殖水质检测系统不同于普通的陆上物联网系统。水产养殖水质监测系统应具有方便部署、低功耗、无人操作、少维护、需远距离传输等特点。

(1)在水质检测技术方面，基于光谱技术的水质检测方法可同时实现多个参数的预测，并具有快速、无损等特点，已成为水质检测领域新的研究方向。将光谱技术与在线监测技术相结合，实现水质的在线实时监测，将对水产养殖领域水质监测具有重要意义。

(2)根据水产养殖水质检测系统的特点，不需要定期维护或更换电池，或者利用太阳能、风能或潮汐能等可再生资源解决无线传感器的长期待机是目前急需解决的问题。

(3)基于数据融合技术的多参数传感器是水产养殖水质监测未来的发展趋势。首先，在水产养环境下，特别是海水养殖，多参数传感器可减少系统部署和维护的工作量。其次，数据融合技术可以对传感器数据进行预处理，提高传感器的精度和稳定性。同时，可以去除冗余信息，减小所需传输的数据量，提高无线通道的利用率。

(4)养殖水质重要参数预测、预警仍将是水产养殖领域的重点研究方向，随着数据的不断积累和深度学习技术的发展，构建增量式在线预测模型将成为未来的研究热点。

(5)未来应将NB-IoT、LaRa等低功耗广域网技术以及IPv6技术应用于水产养殖水质监控和控制系统中。

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