雷霽霖，黃 濱，劉 濱，徐志方，顏闊秋，翟介明

（1.農(nóng)業(yè)部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島市海水魚類種子工程與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東青島 266071；2.海爾集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心，山東青島 266103；3.金貝兒（福建）水環(huán)境工程有限公司，福建寧德 352100；4.萊州明波水產(chǎn)有限公司，山東煙臺(tái) 264000）

1 前言

近年來，健康養(yǎng)殖、生態(tài)養(yǎng)殖、工業(yè)化養(yǎng)殖和福利養(yǎng)殖等關(guān)鍵詞[1～4]已經(jīng)在水產(chǎn)界廣為流傳，并成為國人關(guān)注的熱點(diǎn)。究其原因，主要是人們經(jīng)?？梢月牭交蛞姷叫笄輼I(yè)發(fā)生災(zāi)情，如暴發(fā)人畜共患禽流感、豬鏈球菌病、流感等嚴(yán)重疫病，有的已經(jīng)直接危及人類生命安全，致使廣大消費(fèi)者對(duì)頻發(fā)的食品安全問題表現(xiàn)出越來越多的擔(dān)憂，并引起業(yè)內(nèi)專家、各級(jí)政府和國際社會(huì)的高度重視。大量研究表明，如果養(yǎng)殖動(dòng)物的生存環(huán)境得不到基本保障，如飼養(yǎng)密度過高、動(dòng)物活動(dòng)受限、養(yǎng)殖環(huán)境日益惡化等，則會(huì)造成動(dòng)物機(jī)體抵抗力下降，為疫病的流行和傳播創(chuàng)造條件。對(duì)于養(yǎng)殖魚類而言，如果賴以生存的水環(huán)境日益惡化，則會(huì)產(chǎn)生環(huán)境脅迫而出現(xiàn)經(jīng)常性的應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致飼料轉(zhuǎn)化率降低，魚體健康狀況下降，死亡率不斷上升。上述現(xiàn)象如果頻發(fā)且盲目用藥，則會(huì)導(dǎo)致藥物殘留或毒素在魚體內(nèi)積累，從而使養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量和食用安全受到嚴(yán)重影響。

動(dòng)物福利是指在集約化養(yǎng)殖條件下，首先要保障養(yǎng)殖動(dòng)物的基本生存條件，進(jìn)而要求盡量提高養(yǎng)殖動(dòng)物的福利水平，才能保證養(yǎng)殖對(duì)象的持續(xù)健康，最終達(dá)到向市場提供優(yōu)質(zhì)、安全食品的要求。因此為了達(dá)到環(huán)境友好、優(yōu)質(zhì)高效的生產(chǎn)目標(biāo)，就必須構(gòu)建一種養(yǎng)殖環(huán)境高度可控、動(dòng)物福利條件優(yōu)越的高端養(yǎng)殖系統(tǒng)或模式，方可不斷提高養(yǎng)殖水平。目前，我國現(xiàn)行的陸基工廠化養(yǎng)殖大多數(shù)尚停留在開放式生產(chǎn)水平，養(yǎng)殖設(shè)施落后，水資源浪費(fèi)大，廢水未經(jīng)處理直接排放入海，內(nèi)外環(huán)境難以控制，動(dòng)物福利無法保障，因而導(dǎo)致病害頻發(fā)，產(chǎn)量、質(zhì)量、效益以及食品安全的信譽(yù)度下降，嚴(yán)重制約著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此擺在我們面前的是理念與技術(shù)的挑戰(zhàn)。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，雷霽霖等積極投入陸基工廠化提升至工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖模式的研究，為實(shí)施水產(chǎn)福利養(yǎng)殖提供了可靠載體。工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖是一種養(yǎng)殖技術(shù)精準(zhǔn)化、環(huán)境綜合條件高度可控的先進(jìn)養(yǎng)殖模式，即在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上集成了多種先進(jìn)設(shè)施與技術(shù)，可按各種魚類生理、生態(tài)需求，自動(dòng)調(diào)控水溫、水質(zhì)，使養(yǎng)殖魚類雖在集約化生產(chǎn)狀態(tài)下，但水質(zhì)環(huán)境完全處于物聯(lián)網(wǎng)智能化調(diào)控之中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈安全可靠運(yùn)行，養(yǎng)殖魚類的福利條件能夠持續(xù)得到滿足。由于這種養(yǎng)殖系統(tǒng)還具有節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能、減排等特點(diǎn)，可以大幅度提高生產(chǎn)效率，是當(dāng)前養(yǎng)殖生產(chǎn)中工業(yè)化技術(shù)應(yīng)用水平最高的一種模式，被國際公認(rèn)為現(xiàn)代化海水養(yǎng)殖的發(fā)展方向[5]。因此，在大力推行工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖的今天，應(yīng)當(dāng)廣泛開展福利養(yǎng)殖相關(guān)學(xué)科的研究，建立福利評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為構(gòu)建更高層次的福利養(yǎng)殖模式提供更多的前沿技術(shù)，將成為今后維系養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展與國民食品安全的頭等大事。

2 水產(chǎn)動(dòng)物福利養(yǎng)殖的基本概念和實(shí)踐意義

動(dòng)物福利（animalwelfare）一詞，20世紀(jì)60年代初源自英國，主要針對(duì)畜牧業(yè)在集約化生產(chǎn)中出現(xiàn)諸如疾病增多、機(jī)體損傷加劇、死淘率上升、異常行為頻發(fā)等，人們?yōu)榇颂岢鰬?yīng)該在保證畜禽正常生產(chǎn)的同時(shí)，充分重視畜禽的福利狀況，以提高畜禽在生產(chǎn)過程中的福利水平[6]。為了定義理想的動(dòng)物福利狀態(tài)，世界養(yǎng)殖動(dòng)物福利協(xié)會(huì)（FAWC）建立了享有“五大自由”的標(biāo)準(zhǔn)框架[7]。其分別為：“享有不受饑渴的自由，享有生活舒適的自由，享有不受疼痛、傷害和疾病的自由，享有生活無恐懼和悲傷感的自由，享有表達(dá)其正常行為的自由”。動(dòng)物身體健康、舒適是被普遍認(rèn)同為最能衡量福利是否良好的一個(gè)必要條件[8]。福利應(yīng)側(cè)重于動(dòng)物自身感受、強(qiáng)調(diào)動(dòng)物的健康生長。因此，福利養(yǎng)殖理念是健康養(yǎng)殖的核心和基礎(chǔ)，研究養(yǎng)殖福利應(yīng)以研究健康養(yǎng)殖模式為前提。

“水產(chǎn)動(dòng)物福利養(yǎng)殖”的概念涉及影響?zhàn)B殖動(dòng)物的所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)[9，10]，如養(yǎng)殖基地建設(shè)、養(yǎng)殖過程、產(chǎn)品收獲、運(yùn)輸、加工與營銷策略等各個(gè)方面，具體涉及的主要內(nèi)容包括以下4個(gè)方面。

1）養(yǎng)殖水環(huán)境。集約化養(yǎng)殖條件下的水環(huán)境，是直接對(duì)魚類產(chǎn)生脅迫的最重要因素，包括水質(zhì)條件和環(huán)境條件。水質(zhì)條件指水體中所含有的氨氮、亞氮、化學(xué)需氧量（COD）、pH、溶解氧（DO）、氧化還原電位（OPR）、鹽度等指標(biāo)；環(huán)境條件主要指溫度、流速（變速）、流態(tài)、聲、光、電等。水質(zhì)條件差，特別是氨氮、亞氮指標(biāo)高時(shí)，對(duì)養(yǎng)殖魚類的危害最嚴(yán)重，相當(dāng)于人類生活在污染較嚴(yán)重的環(huán)境之中，會(huì)直接導(dǎo)致健康水平的下降和疾病的入侵。從養(yǎng)殖魚類感受的角度來看，如果水環(huán)境惡化，則會(huì)表現(xiàn)為活力減弱、生長緩慢、病害頻發(fā)、成活率下降。因此，改善和優(yōu)化養(yǎng)殖水質(zhì)條件是提高福利養(yǎng)殖的首要條件。

2）養(yǎng)殖管理。對(duì)于高度集約化的養(yǎng)殖模式而言，養(yǎng)殖密度的制定一直以來是值得從業(yè)者深入探討的棘手問題。選擇適宜的養(yǎng)殖密度可以減少養(yǎng)殖魚體過度接觸而造成傷害，降低采食時(shí)的相互干擾和爭搶概率，減少因躲避而發(fā)生碰撞和疾病傳播機(jī)會(huì)。另外，要減少因人為驚擾而產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，就必須提高從業(yè)人員技能和素質(zhì)，善待養(yǎng)殖動(dòng)物，提高科學(xué)投飼策略，保持良好的環(huán)境衛(wèi)生和嚴(yán)格執(zhí)行養(yǎng)殖規(guī)程等，如一方面要主動(dòng)調(diào)動(dòng)養(yǎng)殖魚類的食欲，滿足其溫飽福利，另一方面要避免過度投喂影響水質(zhì)惡化，引發(fā)病害發(fā)生。

3）飼料與營養(yǎng)?，F(xiàn)在養(yǎng)殖魚類的溫飽雖已不再是集約化養(yǎng)殖的突出問題，但飼料與營養(yǎng)卻永遠(yuǎn)是一個(gè)關(guān)系到養(yǎng)殖魚類健康、快樂成長的重要福利因素。

4）病害防治。毋庸置疑，病害是水產(chǎn)養(yǎng)殖的關(guān)鍵點(diǎn)，養(yǎng)殖魚類遭受疼痛、傷害之苦，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到養(yǎng)殖成活率，甚至導(dǎo)致養(yǎng)殖的完全失敗。對(duì)于水生養(yǎng)殖動(dòng)物而言，病害侵襲似乎難以完全避免，但是作為管理者最重要的責(zé)任應(yīng)該是要做好防疫、預(yù)警、免疫預(yù)防和及時(shí)診治的工作，以便有效減少疾病的發(fā)生。

因此，對(duì)水產(chǎn)福利養(yǎng)殖可以定義為：在集約化養(yǎng)殖模式下，為養(yǎng)殖動(dòng)物提供一個(gè)符合其生物學(xué)習(xí)性、適于生長和極少有脅迫感的軟硬件養(yǎng)殖環(huán)境，并保障飼料供應(yīng)充足、疾病防控措施嚴(yán)密和控管規(guī)程精準(zhǔn)的一種高端養(yǎng)殖生產(chǎn)模式。也就是說，福利養(yǎng)殖所追求的終極目標(biāo)是：規(guī)避各種脅迫帶來的生理、生化和行為等一系列壓力，以保障養(yǎng)殖動(dòng)物健康、安全成長。因此，評(píng)估降低應(yīng)激反應(yīng)的方法成為今日水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)界一個(gè)非?；钴S的研究課題。大量研究證明，水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物特別是魚類，對(duì)外界的脅迫因子都會(huì)產(chǎn)生生理、生化反應(yīng)[11～15]，故尋找脅迫反應(yīng)信息的各種途徑被視為動(dòng)物福利研究的重要內(nèi)容。例如，脅迫應(yīng)激反應(yīng)會(huì)引起魚體血液中多種激素水平的變化，其中較常見的激素有皮質(zhì)醇、腎上腺素、生長激素、性腺激素等[16～28]；此外，血液中的紅細(xì)胞數(shù)量、白細(xì)胞數(shù)量、血紅蛋白含量、細(xì)胞脆性及細(xì)胞直徑等血液生理指標(biāo)，也會(huì)在脅迫因素影響下發(fā)生一定的變化[20]；血漿中的葡萄糖和乳酸的水平經(jīng)常與皮質(zhì)醇一同用于評(píng)估脅迫應(yīng)激水平[21，22]；血清中的許多酶成分也是反映魚體脅迫狀況的重要指標(biāo)，包括超氧化物歧化酶（SOD）、堿性磷酸酶、溶菌酶、轉(zhuǎn)氨酶等[20]。近年來，通過研究魚體內(nèi)與脅迫相關(guān)基因的表達(dá)，進(jìn)而篩選敏感的生物標(biāo)志物用于評(píng)估脅迫應(yīng)激程度以改善魚類福利，已經(jīng)成為新的研究熱點(diǎn)；熱激蛋白、生長激素和抗菌肽家族等重要脅迫相關(guān)基因已經(jīng)成功地被應(yīng)用于評(píng)價(jià)海鱸、鯛、鰨等養(yǎng)殖魚類的動(dòng)物福利[23～25]。

由于各種水產(chǎn)動(dòng)物的養(yǎng)殖福利是生活在復(fù)雜多樣或特定的生態(tài)條件下的，其生理、生化和行為等方面均會(huì)產(chǎn)生一系列微妙變化，甚至產(chǎn)生較大的差異。因此截至目前，尚無一種可靠的方法能夠準(zhǔn)確評(píng)估水生養(yǎng)殖動(dòng)物的福利水平[26，27]。但是，隨著養(yǎng)殖設(shè)施、養(yǎng)殖技術(shù)以及生物學(xué)研究的不斷深入，在一個(gè)設(shè)施裝備精良、環(huán)境條件穩(wěn)定的封閉式循環(huán)水工廠化養(yǎng)殖條件下，深入闡釋水生養(yǎng)殖動(dòng)物福利將成為可能[28]。今后，基于福利養(yǎng)殖理念，構(gòu)建一個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的健康評(píng)價(jià)機(jī)制，實(shí)時(shí)或定期監(jiān)測水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物和環(huán)境的主要代表性指標(biāo)，通過對(duì)照經(jīng)過科學(xué)篩選而設(shè)定的動(dòng)物健康和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)偏離標(biāo)準(zhǔn)較大的指標(biāo)采取調(diào)控相關(guān)的環(huán)境和營養(yǎng)參數(shù)，實(shí)施精準(zhǔn)管控，使養(yǎng)殖動(dòng)物回歸到健康生長狀態(tài)是完全可以做到的。

3“理念與技術(shù)”高度融合的工業(yè)化循環(huán)水福利養(yǎng)殖模式

3.1 我國工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖模式與智能化技術(shù)開發(fā)概況

目前，中國是全球第一水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，但養(yǎng)殖理念和模式較為傳統(tǒng)，陸基工廠化養(yǎng)魚起步較晚，技術(shù)裝備較落后，近年來循環(huán)系統(tǒng)養(yǎng)殖雖有所發(fā)展，但仍以室內(nèi)高密度流水養(yǎng)殖為主體。至2008年，工廠化養(yǎng)殖總面積達(dá)到2.991 9×107m2，平均單產(chǎn)為7.4 kg/m3，其中淡水工廠化養(yǎng)殖面積為1.6428×107m2，平均單產(chǎn)為8.2 kg/m3；海水工廠化養(yǎng)殖面積為1.367 1×107m2，平均單產(chǎn)為6.4 kg/m3。雖然我國工廠化養(yǎng)殖規(guī)模不小，但養(yǎng)殖環(huán)境可控性差，盲目追求養(yǎng)殖產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，急功近利明顯，尤其水產(chǎn)福利養(yǎng)殖未得到應(yīng)有的重視，嚴(yán)重制約了養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。預(yù)測如果今后大力推進(jìn)高起點(diǎn)、智能化的陸基循環(huán)水福利養(yǎng)殖，則可以收到“軟件與硬件合一、理念與技術(shù)融合”的健康養(yǎng)殖效果，就必然受到業(yè)界的認(rèn)同，而成為建設(shè)現(xiàn)代漁業(yè)的主體養(yǎng)殖模式。

水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)字化研究與應(yīng)用，從“十一五”開始進(jìn)入國家“863”計(jì)劃，取得了初步進(jìn)展。但在自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化等高新技術(shù)應(yīng)用上基本停留在簡單的、局部的養(yǎng)殖監(jiān)控層次，除對(duì)單項(xiàng)水質(zhì)因子實(shí)行監(jiān)控和簡單的疾病預(yù)檢之外，尚缺乏對(duì)復(fù)雜環(huán)境因子，特別是與魚類生理、生化，以及行為學(xué)信息相關(guān)的監(jiān)控，更缺乏系統(tǒng)性和整體性的裝備系統(tǒng)運(yùn)行，這方面與國外相比存在較大差距。近年來，少數(shù)龍頭企業(yè)對(duì)前沿技術(shù)進(jìn)行了追蹤，但除個(gè)別廠家外僅限于部分養(yǎng)殖車間的在線監(jiān)測，尚未形成覆蓋整個(gè)養(yǎng)殖場區(qū)的數(shù)字化監(jiān)管系統(tǒng)，因而尚不能發(fā)揮整體效果；同時(shí)還存在重視硬件建設(shè)而忽視軟件開發(fā)的傾向，導(dǎo)致數(shù)字化模型缺失和配套技術(shù)中存在的問題無法獲得權(quán)威性的解決方案。因此，今后應(yīng)當(dāng)大力構(gòu)建基于福利養(yǎng)殖理念的高端工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖模式，以適應(yīng)我國現(xiàn)代漁業(yè)建設(shè)的戰(zhàn)略需要。

3.2 構(gòu)建工業(yè)化循環(huán)水福利養(yǎng)殖模式的策略

目前，我國的封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)可以分為設(shè)施型和設(shè)備型兩大類。隨著工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，這種分類方法略顯簡單，對(duì)于一般的養(yǎng)殖企業(yè)或個(gè)體養(yǎng)殖業(yè)戶來說，尚難根據(jù)自身?xiàng)l件來選定所需要的系統(tǒng)裝備，因此希望有單一和組合型的裝備以供選擇。為了滿足不同規(guī)模、不同層次用戶對(duì)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的需求，建議制造商和營運(yùn)商今后應(yīng)當(dāng)從循環(huán)水系統(tǒng)的產(chǎn)能和建造成本上對(duì)其系列產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)定，以幫助用戶比較容易地從型號(hào)和類型上甄別出這些系統(tǒng)的特征和水平，同時(shí)有利于引導(dǎo)我國的循環(huán)水養(yǎng)殖裝備制造工業(yè)朝著標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的方向發(fā)展。

1）按系統(tǒng)產(chǎn)能標(biāo)定。以構(gòu)建年產(chǎn)5噸級(jí)、10噸級(jí)、20噸級(jí)的封閉循環(huán)水標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖單元系統(tǒng)為基礎(chǔ)，配套生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化的設(shè)施與裝備，進(jìn)一步可按不同規(guī)模需求進(jìn)行單元組合，如組裝年產(chǎn)50噸級(jí)、100噸級(jí)，甚至可以組裝任何級(jí)別的封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖工廠。

2）按系統(tǒng)造價(jià)標(biāo)定。設(shè)計(jì)出簡約經(jīng)濟(jì)型、節(jié)能實(shí)用型、高端智能型3種不同類型的封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，供不同經(jīng)濟(jì)實(shí)力的養(yǎng)殖企業(yè)和個(gè)體業(yè)戶選擇。

亦可采用產(chǎn)能和造價(jià)綜合標(biāo)定方法，建造10噸級(jí)或更高級(jí)別的高端智能型封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)等系列產(chǎn)品。

工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖魚類的福利狀況，通常由養(yǎng)殖水環(huán)境、營養(yǎng)飼料、病害防治和日常養(yǎng)殖管理四大影響因子決定。這四大影響因子與世界養(yǎng)殖動(dòng)物福利協(xié)會(huì)所提的“五大自由”標(biāo)準(zhǔn)基本相符，因此應(yīng)當(dāng)全面分析這些影響因子的可控性及其相互間的耦合性，巧妙運(yùn)用工程化技術(shù)手段使其實(shí)現(xiàn)智能化聯(lián)動(dòng)調(diào)控，就能基本保障養(yǎng)殖動(dòng)物達(dá)到良好的福利狀況。根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)魚類主養(yǎng)品種的生物學(xué)特性，結(jié)合我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、養(yǎng)殖技術(shù)和裝備制造水平，以及養(yǎng)殖從業(yè)人員的素質(zhì)和技能狀況，探索構(gòu)建適合我國國情的、理念與技術(shù)高度融合的工業(yè)化循環(huán)水養(yǎng)殖模式，這就是我們當(dāng)前有效推進(jìn)工業(yè)化循環(huán)水福利養(yǎng)殖戰(zhàn)略的基本保證。

3.3 工業(yè)化福利養(yǎng)殖系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)智能化管控平臺(tái)的構(gòu)建

數(shù)字化、智能化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)化養(yǎng)殖模式上的應(yīng)用，是現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展到一個(gè)全新階段的突出標(biāo)志。工業(yè)化水產(chǎn)福利養(yǎng)殖對(duì)信息實(shí)時(shí)獲取和智能化處理的要求很高。智能化管控平臺(tái)具體可以分為：基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)、報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、智能數(shù)據(jù)處理中心和手持移動(dòng)終端等5個(gè)主要組成部分。

物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)主要由ZigBee通信的各種傳感器網(wǎng)絡(luò)組成，可對(duì)包括水質(zhì)指標(biāo)中的溫度、pH、DO、氨氮、亞硝酸氮、鹽度和氧化還原電位等關(guān)鍵參數(shù)實(shí)施在線監(jiān)控。該網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是自組織、低成本、低能耗、近距離、低復(fù)雜度。每一個(gè)zigbee節(jié)點(diǎn)都可以作為路由節(jié)點(diǎn)，中繼其他節(jié)點(diǎn)的無線電信號(hào)。每一個(gè)ZigBee群組，如一個(gè)水箱配備一臺(tái)Zig-Bee可編程邏輯控制器（PLC），該P(yáng)LC將ZigBee傳輸來的傳感器數(shù)據(jù)打包，并通過工業(yè)現(xiàn)場總線（如CAN總線、Profibus）發(fā)送到智能數(shù)據(jù)處理中心。

報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)，主要由網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議（IP）高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、安防監(jiān)控系統(tǒng)等組成。每一臺(tái)IP攝像機(jī)都有一個(gè)獨(dú)立的IP和域名，其采集的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)授權(quán)后可在全球任意電腦上用Web直接查看。視頻數(shù)據(jù)會(huì)矩陣式實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控中心大屏幕上。安防監(jiān)控系統(tǒng)主要由紅外、設(shè)備故障、火警、入侵防范等部分組成，一旦有警情發(fā)生，監(jiān)控大廳會(huì)立即響起警報(bào)，并在地圖上標(biāo)明警情的坐標(biāo)，大屏幕會(huì)自動(dòng)切換到警情所在監(jiān)控區(qū)域。現(xiàn)場的工作人員手持終端也會(huì)實(shí)時(shí)收到報(bào)警消息，指引其立即處理。

通信網(wǎng)絡(luò)，主要由ZigBee PLC、工業(yè)現(xiàn)場總線、交換機(jī)、路由器、光纖、機(jī)柜等組成。ZigBee PLC將收到的ZigBee數(shù)據(jù)通過工業(yè)現(xiàn)場總線發(fā)送到監(jiān)控中心，并最終實(shí)時(shí)顯示到監(jiān)控軟件。監(jiān)控的視頻、語音數(shù)據(jù)將通過交換機(jī)、光纖等組成的以太網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

智能數(shù)據(jù)處理中心由工業(yè)組態(tài)軟件、智能分析服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、監(jiān)控終端等組成。工業(yè)組態(tài)軟件如iFIX、組態(tài)王等在組態(tài)畫面上實(shí)時(shí)顯示各個(gè)傳感器的參數(shù)，并按照編程規(guī)則對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。智能分析服務(wù)器，具有一定的人工智能，可對(duì)傳感器、視頻、安防等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，如可以根據(jù)監(jiān)控圖像分析魚群的行為、活力、狀態(tài)等感觀性狀。智能數(shù)據(jù)處理中心，通過數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析及智能化處理，在實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖全過程的自動(dòng)控制與智能化管理的同時(shí)，形成對(duì)魚類各種影響因子與飼料投喂量的數(shù)據(jù)庫，結(jié)合科學(xué)的動(dòng)物健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可對(duì)大量養(yǎng)殖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理挖掘，分析影響動(dòng)物健康的各種指標(biāo)、參數(shù)，探索其最經(jīng)濟(jì)、最健康的福利養(yǎng)殖控制參數(shù)，并可進(jìn)行最佳配合，從而組合形成工業(yè)化福利養(yǎng)殖的高端模式，不斷改進(jìn)自動(dòng)控制與智能化管理水平，以提高養(yǎng)殖魚類的幸福指數(shù)、循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益和推進(jìn)福利養(yǎng)殖事業(yè)的發(fā)展。手持移動(dòng)終端，由專用的手機(jī)硬件和軟件組成，通過W I-FI或3G信號(hào)與智能數(shù)據(jù)處理中心直接通信，根據(jù)授權(quán)級(jí)別在手持移動(dòng)終端上可以實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、監(jiān)控視頻、視頻通話、設(shè)備控制等功能即時(shí)讀取。工廠管理者和現(xiàn)場工人通過手持終端機(jī)可以隨時(shí)隨地掌控現(xiàn)場的局勢。

由物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)裝配的智能化水產(chǎn)福利養(yǎng)殖管控平臺(tái)，集成了遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)、準(zhǔn)確識(shí)別技術(shù)、水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)、自動(dòng)精準(zhǔn)投喂技術(shù)、設(shè)備遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)、設(shè)備故障自動(dòng)報(bào)警、專家遠(yuǎn)程診斷、決策管控技術(shù)以及病害預(yù)警防控等技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖全過程的自動(dòng)化控制與智能化管理。該系統(tǒng)如果與物聯(lián)網(wǎng)物流體系相結(jié)合，則可形成從養(yǎng)殖、運(yùn)輸、營銷到餐桌的商品魚質(zhì)量安全追蹤體系，構(gòu)成一體化的管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)魚類福利養(yǎng)殖的終極目標(biāo)——保障人類健康安全和呵護(hù)人與動(dòng)物和諧相處的生態(tài)環(huán)境。

3.4 發(fā)展工業(yè)化循環(huán)水福利養(yǎng)殖的技術(shù)路線

工業(yè)化水產(chǎn)福利養(yǎng)殖，是由多種先進(jìn)裝備配套、組裝而成的一種封閉式循環(huán)水系統(tǒng)。它的裝備綜合性能很強(qiáng)，涉及裝備制造、防腐材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)控制、生物技術(shù)、水質(zhì)處理、紫外線殺菌、營養(yǎng)飼料、病害防治、智能化管理等諸多行業(yè)，顯現(xiàn)科技與產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)與工程技術(shù)的關(guān)聯(lián)度很高。根據(jù)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)工藝流程的運(yùn)行特點(diǎn)，尤其當(dāng)福利養(yǎng)殖理念注入系統(tǒng)內(nèi)核之時(shí)，構(gòu)建高端的、人性化的工業(yè)化養(yǎng)殖模式，發(fā)展新概念養(yǎng)殖戰(zhàn)略就會(huì)成為從業(yè)者的必然選擇。為了實(shí)現(xiàn)上述福利養(yǎng)殖方案，擬采取如圖1所示的技術(shù)路線。

圖1 實(shí)施福利養(yǎng)殖的技術(shù)路線與集成方案框圖Fig.1 The flow chartof technical route and integrated program ofwelfare culture

1）以工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖條件為基礎(chǔ)，開展不同福利水平下，各種影響因子對(duì)魚類生理指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度分析和敏感性試驗(yàn)。對(duì)能夠充分體現(xiàn)養(yǎng)殖魚類福利的健康生理指標(biāo)進(jìn)行篩查、優(yōu)選、評(píng)定，建立起工廠化循環(huán)水模式下，海水魚類福利養(yǎng)殖的生理指標(biāo)評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)合理地確定海水魚類在工廠化福利養(yǎng)殖條件下可供參照的生理指標(biāo)。

2）以提升海水工廠化福利養(yǎng)殖水平為目標(biāo)，確定工廠化循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和工藝；以參照性強(qiáng)的福利養(yǎng)殖生理指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)與水環(huán)境調(diào)控關(guān)聯(lián)度較高的物理過濾和生物過濾等關(guān)鍵設(shè)備；研發(fā)高效生物功能菌的篩選與快速擴(kuò)繁掛膜技術(shù)；構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化的裝備制造標(biāo)準(zhǔn)體系。

3）在已有魚類配合飼料研制基礎(chǔ)上，根據(jù)封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖環(huán)境條件和特點(diǎn)，進(jìn)行配方改進(jìn)，開發(fā)不易離散且可改善魚類肌肉品質(zhì)的營養(yǎng)配方；進(jìn)行投喂策略和精準(zhǔn)投喂技術(shù)與裝備的研究。

4）利用變頻技術(shù)和智能調(diào)控技術(shù)，對(duì)水泵、微濾機(jī)、氣浮機(jī)、生物濾器（或?yàn)V池）、羅茨風(fēng)機(jī)、純氧、臭氧、調(diào)溫、紫外、自動(dòng)投餌、在線監(jiān)測、電動(dòng)閥門等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)機(jī)運(yùn)行或兼容性升級(jí)改造，形成機(jī)械化與自動(dòng)化水平較高的工業(yè)化循環(huán)水系列設(shè)施與裝備。

5）通過觀察記錄、檢測試紙和視頻等手段，收集病魚早期行為表征等資料，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室臨床觀察和疫病的癥狀分析，開發(fā)快速診斷技術(shù)，或建立遠(yuǎn)程疾病診斷和預(yù)警系統(tǒng)，盡力提高診斷速度和效果。在工廠化循環(huán)水系統(tǒng)基礎(chǔ)上，研究單池回水管路旁通隔離阻斷病原的設(shè)計(jì)方案，將有早期帶病者的養(yǎng)殖池從循環(huán)系統(tǒng)中隔離出去，實(shí)施臨時(shí)的流水養(yǎng)殖，并可對(duì)癥施藥，形成循環(huán)系統(tǒng)病害預(yù)警與隔離防控體系。

6）對(duì)水質(zhì)環(huán)境、養(yǎng)殖密度、水循環(huán)速率、氣水比、營養(yǎng)飼料與投飼策略、病害免疫防控、智能化監(jiān)測等與養(yǎng)殖魚類福利有關(guān)的影響因子進(jìn)行定量和定性分析研究；結(jié)合水質(zhì)自動(dòng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，集成循環(huán)水系統(tǒng)所有設(shè)施裝備，利用物聯(lián)網(wǎng)智能化、信息化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)多種設(shè)備、多種技術(shù)的智能化聯(lián)機(jī)調(diào)控，以達(dá)到海水工廠化福利養(yǎng)殖系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建。

綜上所述，本文以鲆鰈類工業(yè)化養(yǎng)殖為樣板，運(yùn)用制造業(yè)、工程化、信息化和自動(dòng)化等多種先進(jìn)技術(shù)，將其統(tǒng)一在福利養(yǎng)殖理念之下，形成一個(gè)先進(jìn)的、完備的裝備系統(tǒng)，使其所有技術(shù)內(nèi)涵均與魚類的福利需求實(shí)現(xiàn)高度融合。那么，在我國成功構(gòu)建具有節(jié)能減排、優(yōu)質(zhì)高效，形成魚與系統(tǒng)和諧運(yùn)轉(zhuǎn)的、工業(yè)化形態(tài)的高端水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，就必定能夠成為現(xiàn)實(shí)。

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