关键词：水产养殖；水质检测；控制技术
引言
在水产养殖中，水质好坏直接关系着养殖对象的生长发育，水质若能满足要求，养殖对象则能正常生长发育，如果水质中的某些指标超出养殖对象的适应和忍耐范围，轻者不能正常生长，重者可能造成养殖对象大批死亡，造成严重的经济损失。同时，在水产养殖中，由于水质恶化造成经济损失的案例非常多，据统计，有85%的水产病害是由水质问题引起的，因此水质管理是水产养殖的关键。
1水产养殖水质的影响因素
1.1化学因素
水质化学响因素调控方式是由于水产养殖的生物种类不同而有不同，不同的原因主要是生物种类对水质条件的需求有差异。以鱼类、蟹类和虾类进行比较，当水产养殖水质的总体PH=6～9时，鱼类、蟹类和虾类分别为PH=7.5～8.5、PH=7.6～8和PH=7.8～8.6，如果水质偏酸或偏碱，都会对水产养殖的效果存在干扰，其结果就会导致生物死亡。PH是水质调控技术中的主要化学因子，其直接影响水产养殖的环境。
1.2物理因素
通常而言，在水产养殖过程中，水体的透明度、水体温度以及水体的颜色等这些因素都是影响水体健康的重要物理要素，如果哪一个因素出现问题都会对水产养殖产生一定的影响，这是因为在水产养殖过程中，优良的水质是不可或缺的重要保障，它关系到水产的存活和成长。具体到养殖水生物过程中，应当密切关注整个水质环境的变化，并实时的针对水质情况进行全面的调控，保证良好的水质要求。水生物的存活时限、生长能力以及其他要素本质上都是由物理要素决定的，因此，物理要素在影响水质的各种要素中占据非常重要的地位。应当重点进行关注。对于养殖水产的养殖户而言，应当密切关注物理要素对水质的影响，并密切结合水生物的状态来调控物理因子，保证良好的水质，进而为水生物提供所需的良好环境，使其更好地生长。
1.3生物因素
对水域内生物因素进行调控，也是对水质调控的一项重要内容。生物因素主要是指对水产养殖生存构成不利影响的其他生物。同一养殖水域内，如果存在水产生物的天敌，那么就会对其生长发育造成较大的威胁；或者两者间没有直接构成生存威胁，但是会在同一区域争夺食物，这样也会使得水产生物因为食物不能完全获得利用，导致其发育缓慢甚至停滞。
2水产养殖水质检测技术
2.1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。
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2.2应用传感器
无线传感器通常由感知模块、中央处理单元、无线收发模块和电源模块组成。感知模块执行数据的采集，将待测信息转换成电信号，可由一个或多个传感器和传感处理模块组成;中央处理单元负责对接收到的数据执行处理和存储等操作;无线收发模块负责无线通信，可采用Wi-Fi、ZigBee等无线通信技术;电源模块由电池和电源管理系统组成，为整个传感器提供连续稳定的电源。与陆地环境不同，水下环境更加恶劣和复杂，对于长期部署在水下的传感器除能满足水下设备间无线通信的复杂性外，还应具有低维护、可实现长期监测的特点。水质传感器主要包括化学传感器、物理传感器、生物传感器、光学传感器等。水产养殖领域的水质参数传感器宜尽量选用物理传感器，不宜选择化学传感器或光学传感器。在选用光学传感器时传感器应具有自动清洗功能。如水产养殖中的水下温度传感器常采用RTD导体电阻、NTC热敏电阻或IC传感器;盐度传感器常采用电感法;浊度的自动检测方法包括:利用光学效应和声学的多普勒效应两种方法，但声学传感器通常比光学传感器成本高、能耗高，因此，光学方法更适合水产养殖中浊度的监测;溶解氧传感器常采用荧光淬灭法或Clark电极法，如In-situ公司的RDO光学溶解氧传感器、HACH公司LDO溶解氧传感器采用的是荧光淬灭法;HACH公司的GLI、日本FIGARO公司的KDS采用的是Clark电极法。其中Clark电极法需要定期清洗，因此基于荧光淬灭法的传感器更为常见。但这两种方法均需要定期维护或更换，目前没有其他更好的方法供选择。
3水产养殖水质控制技术
3.1现场水质调控设备智能控制
现场设备控制应具有就地控制和远程控制两种模式。就地模式是指独立于控制中心，由现场控制装置直接实现调控设备的控制。就地模式又可分为就地手动控制和就地自动控制模式。就地手动控制是利用现场控制装置上的控制开关或按钮，以人工手动的方式对设备进行启/停控制。就地自动控制是利用现场控制装置上内置的控制流程或简单算法(如阈值、PID、定时)实现设备自动运行和停止。远方控制即由控制中心的控制软件通过GPRS向现场控制装置发生控制命令，实现对调控装置的远程控制。
3.2水质调节措施及设备
水产养殖水质调控主要有物理调控、化学调控和生物调控等方式。其中，物理调控方式见效快，不产生二次污染，但可持续性差;化学调控见效快，但易产生二次污染;生物调控无毒害，但见效慢，操控复杂。因此实际调控中应多种方式综合使用，有效提高调控性能，但尚缺乏统一有效的调控标准。常见的溶解氧含量的调控措施有启动增氧机、换水、投放增氧剂或沸石等。增加水体中的溶解氧含量的同时可达到调节亚硝酸盐含量和硫化氢含量等参数的目的;pH值的常见调控措施有换水或投放酸性或碱性药物等;氨氮含量的调控可采用换水、加溶剂和臭氧等措施。可自动化控制的调控设备主要有增氧设备、循环泵、压缩机及部分调温设备和水质净化设备等。其中增氧设备是规模化水产养殖的必备设备，其主要用途是通过搅拌水体，促进水体上下循环，达到增加水中溶氧量的目的。增氧设备的研究向节能低耗、高效可控方向发展。常见的增氧设备主要有叶轮增氧机、水车式增氧机、喷水式增氧机、射流式增氧机、涡流式增氧机、充气式增氧机、微孔曝气增氧机等。目前我国水产养殖中以叶轮式、水车式增氧机为主。国外增氧技术的研究以富(纯)氧增氧为主，富(纯)氧增氧设备具有结构简单、节电、增氧效率高等优点。
结语
总之，水质检测与控制技术是水产养殖业发展的重要手段，其有利于维持水系统的生态平衡，要想水质达到规范、标准的状态，就要主动及时去调控水质参数，已成为水产养殖行业稳定发展重要保证。
参考文献
［1］刘碧涛，王艺颖．深海养殖装备现状及我国发展策略［J］．船舶物资与市场，2018(2):39－44．
［2］方建光，李钟杰，蒋增杰，等．水产生态养殖与新养殖模式发展战略研究［J］．中国工程科学，2016(3):22－28．
论文作者:高世超，俄泽琛，王丹阳，牟启铭，李宏祥，贾朔，高海鑫，李奥璞
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2月第5期
论文发表时间:2020/5/9