据统计，我国水产养殖产量已经连续20多年居世界第一，约占世界总产量的60%。但现实是，我国水产养殖装备数字化程度低，实时精准测控技术缺乏，导致劳动生产率和资源利用率低、劳动强度大、养殖风险高，严重制约了我国水产养殖业的可持续发展。对此，中国农业大学信息与电气工程学院李道亮教授及其团队历经20多年，主持完成了“水产集约化养殖精准测控关键技术与装备”项目。该项目实现了水产养殖专用传感器的国产化，原来的传感器要1万多块钱，传感器实现国产化后，制造成本只需要一两千块钱。
相关水产养殖专用传感器，资料图
据了解，目前，我国水产集约化高效养殖面临三大科学难题：一是我国水产养殖水体富营养化程度高，水生生物富集，对传感器精度的扰动大，现有传感技术难以实现长时间在线准确测量；二是鱼类水质、营养、病害之间耦合关系复杂，鱼类生长精准调控计算难度极大；三是我国水产养殖环境多样、信号干扰大，从信息感知到传输再到处理控制全环节的系统集成复杂度非常高，水产养殖实时精准控制极其困难。
该科研项目根据水产养殖的实际场景，研发出多种自动投喂模型，投饵机和投喂模型的结合，实现了精准变量投喂，以此减少了饵料的浪费和水质的污染。李道亮介绍说，鱼在晚上三四点时最容易缺氧，过去渔民需要起夜巡航，精准增氧后农民就不必起夜巡航了，直接通过手机APP对整个渔场进行风险预警巡航。此外，包含传感器、采集器、云平台、终端等完整的体系，实现了资源的节约，不仅提高了养殖密度，还减少了水质污染，提高了水产品安全。目前，已在全国23个省市推广应用，自主研发的传感器还走向了世界25个国家。
相关水产养殖专用传感器设备，资料图
李道亮教授的重要创新成果及其科学价值或社会经济意义首先在于实现了富营养化养殖水体浊度、叶绿素宽范围、高稳定准确测量；其次，构建了多参数信息融合的传感器自校准、自识别智能变送方法，实现了海水、淡水、半咸水等实现了不同应用场景下传感器精准测量。第三，对富营养水体条件下水质在线精准检测和传感器的国产化有重要理论价值和实际指导意义；第四，为实现水产养殖精准智能调控提供了关键的理论和方法支撑，提升了我国水产养殖精准测控研究的国际影响力；第五，创建了陆基工厂和池塘养殖两种模式从孵化到养成全程实时精准测控系统，开展了大规模实验验证与应用，取得了巨大的经济和社会效益。
2020年，团队将重点在广州南沙区300亩实验基地开展无人渔场技术研究工作，关键技术包括传感器、人工智能、机器人、无人机、5G等新一代信息技术的系统集成，将实现清理、放苗、饲养、管理、收获养殖全程无人化，让新一代农民实现快乐高科技养鱼。
目前，水产物联网面对着极大的市场发展空间，也面临着巨大的挑战。在渔业装备升级过程中，大型制造商的参与程度还很低，表现在没有大型传感器生产制造企业，没有大型的农业装备提供商。以传感器为例，目前市场上的绝大多数传感器存在着机理不清、材料和制造工艺不过关等问题。实现农业物联网核心技术和重大关键技术的突破依旧任重道远。