千噸萬人水產養(yǎng)殖領域監(jiān)測設備

細數各大應用在水產養(yǎng)殖領域中的傳感器

水產養(yǎng)殖是以人工控制為前提下繁殖、施肥培育和撒網收獲水生動植物的生產活動。一般包括在人工飼養(yǎng)管理下從苗種養(yǎng)成水產品的全過程。廣義上也可包括水產資源增殖。水產養(yǎng)殖有有以下三大養(yǎng)殖方式。粗養(yǎng)是在中、小型自然形成的水域中投放苗種，*靠大自然中的天然餌料養(yǎng)成水產品，如湖泊水庫養(yǎng)魚和淺海養(yǎng)貝等。精養(yǎng)是在較封閉和體積較小的水體中用投餌、人工施肥等方法養(yǎng)殖水生動植物，如池塘養(yǎng)魚、圈網養(yǎng)魚和圍欄養(yǎng)殖等。高密度精養(yǎng)采用流水、控溫、增氧和投喂優(yōu)質餌料等方法，在小水體中進行高密度養(yǎng)殖，從而獲得高產，如流水高密度養(yǎng)魚、蝦等。

20世紀70年代以來世界水產養(yǎng)殖產量增長迅速，在水產業(yè)中的比重也正在日益提高。中國淡水養(yǎng)殖歷史可追溯到公元前11世紀。公元前5世紀已有《養(yǎng)魚經》問世。淡水養(yǎng)殖主要有兩種類型:一是池塘精養(yǎng)鯉科魚類，以投餌、施肥取得高產，并將各種不同食性的魚類進行混養(yǎng)，以充分發(fā)揮水體生產力。另一類型是在湖泊、水庫、河溝、水稻田等大、中型水域中放養(yǎng)苗種，主要依靠天然餌料獲得水產品。1986年全國淡水養(yǎng)殖面積約4600萬畝(約占可養(yǎng)面積的61%)，其中池塘占35%，集中在長江中下游和珠江三角洲;湖泊占17%，主要在長江中、下游和東北、內蒙古地區(qū);水庫占37%，分布全國;河溝占9%，主要在江蘇、浙江水網地區(qū)。淡水養(yǎng)殖總產量多年來一直居世界首，以22%左右的速度遞增，1986年產量為295萬噸，占全國水產總產量的36%。其中池塘占74%，水庫占8%，其余為湖泊、河溝和水稻田的產量。

水產養(yǎng)殖常用傳感器有溫度傳感器、水質ph傳感器和溶解氧傳感器。它們都是水產養(yǎng)殖水體檢測不可少的儀器。

一、Ph傳感器工作原理

pH定義為介質中氫離子活度的負對數值，用于衡量介質酸堿程度。氫離子(H+)選擇性滲透通過外層膜，產生電化學電位，即電化學分界層的電位。生成的電化學電位取決于介質的pH值。電極內置Ag/AgCl作為參比電極，其電位穩(wěn)定，不受介質酸堿度影響。變送器基于能斯特方程(Nernst) 將測量電壓轉換成相應的pH值。

二、熒光溶解氧傳感器工作原理

溶解氧是表征溶解在水中分子態(tài)氧含量的指標。極譜法溶解氧電極由陽極、陰極、電解質和溶氧膜組成。氧分子滲透通過溶氧膜，在陰極還原成氫氧根離子；在陽極銀被氧化形成鹵化銀層。陰極釋放電子，陽極接收電子，形成的回路電流與介質中溶解氧濃度成比例關系。變送器將電流信號轉換成溶解氧濃度、氧飽和度或氧分壓值。

光學溶解氧電極使用465nm光源作為激發(fā)光，照射敏感膜片產生620nm熒光。在水中溶解氧的作用下發(fā)生熒光猝滅效應，猝滅程度與溶解氧濃度成線性關系。

三、氨氮傳感器工作原理：

氨氮是工業(yè)、農業(yè)和生活廢水中常見的一種污染物。氨氮會消耗水體中的溶解氧，導致水體富營養(yǎng)化。AMT-PA300基于離子選擇法測量銨離子，由工作電極、參比電極、離子選擇膜和電解液組成。只有待測銨離子可以遷移通過離子選擇膜，并發(fā)生電荷變化，在工作電極上產生電位，電位值與離子濃度成比例，參比電極電位恒定不變。變送器基于能斯特方程，測量工作電極與參比電極之間的電位差并轉換成氨氮濃度，基于電位法測量原理，不受色度和濁度的影響。

智能化水產養(yǎng)殖管理，主要是通過傳感器，無線傳感網、無線通信、智能管理系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等專業(yè)技術，對水體溫度、pH 值、溶解氧、鹽度、濁度、氨氮、亞硝酸鹽等對水產品生長環(huán)境有較大影響的水質參數及環(huán)境參數，魚類生長狀況進行方位的檢測管理外加遠程控制系統(tǒng)可以操作增氧機投食機等聯動設備，進而為水質控制提供科學依據，同時又達到高效、增產增收的目標。

系統(tǒng)組成：

水產養(yǎng)殖智能監(jiān)測系統(tǒng)

1、采用具有自識別功能的監(jiān)測傳感器，對水質、水環(huán)境信息（溫度、光照、余氯、PH值、溶解氧、濁度、鹽度、氨氮含量等）進行實時采集，實時監(jiān)測養(yǎng)殖環(huán)境信息，預警異常情況，及時采取措施，降低損失。

2、智能化控制系統(tǒng)

可實現根據養(yǎng)殖預設條件，自動控制換水、增氧、增溫、喂料等設備的運行，滿足嚴苛的水產養(yǎng)殖環(huán)境條件要求，減少比不要的損失，同時可以節(jié)省用電，降低生產成本

3、顯示監(jiān)控平臺

電腦、手機控制是農業(yè)物聯網控制系統(tǒng)的另一種便捷控制方式，用戶可在電腦或者智能手機上登錄物聯網系統(tǒng)，通過手機上的客戶端，用戶可以遠程查看設施環(huán)境數據和設備運行情況，還可以分析數據，方便靈活管理。

養(yǎng)殖池塘水體中溶氧的變化規(guī)律：

水中溶氧的分布與變化既呈現出復雜多變的態(tài)勢，又具有相對的規(guī)律性。

（1）晝夜變化

在沒有人工增氧作用的養(yǎng)殖池塘中，上層水的溶氧晝夜變化十分明顯。通常情況，下午高于早晨，白天高于夜間。白天隨著藻類光合作用的進行溶氧逐漸上升，至下午日落前達到大值，夜間由于藻類不能進行光合作用，而各種耗氧作用依然進行，因此水體溶氧會持續(xù)下降，至清晨日出前達到低水平。但隨著水層深度的增加，特別是在補償深度以下，溶氧的晝夜變化也趨于減弱甚至停滯。

（2）季節(jié)變化

冬春兩季溫度較低，藻類生長受到抑制，光合作用弱，產生的氧氣少，而此時水中生物量低，呼吸作用和化學耗氧下降，因此溶氧相對較低且變化較小。夏秋兩季水溫高、光照強烈，藻類生長快，光合作用旺盛，釋放大量氧氣，水體增氧作用明顯；但夏秋兩季也是水體生物量、糞便、殘餌、死亡的動植物尸體等各種有機廢物含量高、耗氧強烈的季節(jié)，因而此時水體溶氧變化大，并會經常出現溶氧過飽和水區(qū)，低氧甚至無氧水區(qū)等溶氧水平，是水產養(yǎng)殖最容易出現溶氧問題的季節(jié)。

（3）垂直變化

溶氧在水中的分布呈現出從上到下垂直遞減狀態(tài)，藻類只能在有光線的水層中生長并進行光合放氧，而耗氧作用卻在每一個深度都不停地進行，從而使水體溶氧形成上層高、下層低、非均勻遞減的垂直分布，這種現象常見于高溫季節(jié)的深水池塘。

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