智慧渔业产业图谱,一文看懂物联网、大数据驱动下渔业新模式

不久前,央视一篇题为“海参水‘深’!养海参整箱放敌敌畏,南方海参冒充北方海参”的报道将墨海参养殖业推上了风口浪尖。后续,山东省农业农村厅通报称,山东全省已排查海参育苗、生产单位2150家,暂未发现在养殖前清塘和养殖过程中违法违规使用投入品问题。

上述新闻报道引发了全国人民的关注和讨论,也将我们的视野拉到了水产养殖业。水产养殖业发展现状如何?35斗整理形成了智慧渔业产业图谱。

数据来源:公司官网,35斗整理

水产养殖业是一个市场广阔的产业,在人口基数大、发展速度快的中国更是如此。我国是水产品生产和消费大国,安全健康的水产品既有利于塑造我国的国际形象,同时也决定了我国水产养殖业在国际上的话语权。因此,加快水产养殖业绿色发展是必然趋势,这也意味着我们需要不断推进水产养殖技术和模式创新。

资料来源:国家渔业大数据统计平台 35斗整理

水产养殖业的发展历程,传统养殖模式亟待革新

进入新世纪以来,水产养殖业发生着巨大变化,从农户散养逐渐向规模化、科学化的生产管理发展。我国水产养殖的发展历程,大致可以分为四个阶段:

第一阶段:传统渔业时期(水产1.0时代:手工劳动)。这一阶段的水产养殖受到自然条件极大的束缚,主要通过人力进行劳作,是一种简单粗放的养殖模式;

第二阶段:设施渔业时期(水产2.0时代:机械化、设施化、工厂化)。这一时期,水产养殖实现了机械与人力的结合,出现了陆基工厂、网箱等装备技术;

第三阶段:数字渔业时期(水产3.0时代:数字化、自动化、信息化)。信息化技术在水产养殖场景中的应用,提高了水产养殖效率;

第四阶段:智能渔业时期(水产4.0时代:智能化)。智能水产养殖是当下正在发展和创新的新模式,它将物联网和大数据运用到水产养殖的过程中,有利于弥补传统水产养殖的短板。

水产养殖发展阶段概览

我国土地资源日渐紧缺,水产养殖的养殖环境老化,病虫害等问题多发。传统的水产养殖依赖于人工观察,信息记录非实时进行,调控不及时,反馈较慢。随着养殖规模不断扩大,水产养殖过程中的信息处理要求越来越高,人工记录数据的准确性和可靠性更是大大降低。此外,传统水产养殖以散户居多,生产管理方式粗放,个体生产能力不足,产品品质难以保障。

针对传统水产养殖的痛点,早先推出的信息化管理方式给出了促进行业标准化的部分解决方案。随着智能水产养殖的到来和发展,传统水产养殖主体意识到转型升级的重要性,水产养殖的模式、管理方法和相关技术不断汇入创新力量,规模化、精准化、智能化的现代水产养殖正在进行时。

智能水产养殖得到了国家政策支持。《国家中长期科学和科技发展规划纲要(2006-2020)》已明确将“农业精准作业和信息化”,“水产健康养殖与疾病防控”纳入优先主题,建设现代化的水产养殖业,发展农村经济和提高水产养殖业在国际市场的竞争力成为我国当前和今后相当一段时间内水产发展的重要任务。

今年年初,我国首个针对水产养殖业的意见出台,支持发展深远海绿色养殖,鼓励深远海大型智能化养殖渔场建设,引导物联网、大数据、人工智能等现代信息技术与水产养殖生产深度融合。

智慧水产养殖模式创新,提供全新解决方案

有效的管理方式和丰富可靠的数据是可持续渔业发展的两大支撑,但是,在渔业实际管理的过程中,相关数据的数量和可靠性不足往往导致渔业生产难以实现预期效果。我们需要在数据极端有限的情况下,通过利用恰当的数据实现可持续的渔业管理和评估。因此,利用最新技术,促进渔业智能化发展十分重要。

物联网与大数据相辅相成,可谓是现代渔业核心支撑技术。物联网全面感知养殖环境信息,给大数据提供数据来源,大数据给水产养殖提供科学决策,实现实时诊断和可追溯的质量管理。

养殖场中的设施设备与互联网、物联网技术进行连接,将养殖户从繁重的体力劳动中解放出来的同时,促进了养殖精准化、管理可视化、决策智能化。在智能水产养殖模式下,无论是投喂饵料,还是调节养殖场水质,管理者都能在手机、电脑等智能设备上完成。这得益于智能水产养殖模式提供的解决方案,相关方案一般包括水产养殖管理平台、无线通信设备、水质监测终端设备以及视频监控系统等部分。

智能水产养殖解决方案

在智能水产养殖模式下,通过传感器、卫星图像、无人机和其他技术可以提高数据的数量和质量;通过机器学习、人工智能,能达到更好的数据存储效果;基于云计算能力和其他技术的进步,可以不断提高数据输入和分析能力;智能手机和物联网等更好的工具则可以用来部署和传达信息。此外,在过去的十年中,借助深度学习的图像识别和对象检测工具,智慧渔业发展取得了重大飞跃。

与传统的养殖方式相比,智能水产养殖模式优势突出。智能系统不仅能够监测水质参数、控制设备,还能够自动分析数据,在发现问题之后解决问题,定期为养殖户提供改进方案;传感器提供的精确数据有利于生产过程精准化,提高生产效率,并保证水产品的品质。向新型智能水产养殖模式转型已是箭在弦上,其中不少企业走在先行者行列,已经做出了一定成绩。

我们可看一些案例。

托普云农智能水产养殖系统,全方位监测管理

托普云农智能水产养殖系统也叫水产养殖智能监控系统,该系统集成智能水质传感器、无线传感网、无线通信、智能管理系统和视频监控系统等专业技术,可对养殖环境、水质、鱼类生长状况等进行全方位监测管理,达到省电、增产增收的目标。托普云农智能水产养殖系统的重要组成部分包括:

1.水产养殖智能监测系统

采用具有自识别功能的监测传感器,对水质、水环境信息(温度、光照、余氯、PH值、溶解氧、浊度、盐度、氨氮含量等)进行实时采集,实时监测养殖环境信息,预警异常情况,及时采取措施,降低损失。

2.水产养殖智能管理系统

依据水产品在各养殖阶段的长度与重量关系,养殖环境因素与饵料养分的吸收能力、摄取量的关系建立数据库,进行细致分析,根据水产品的生长过程,分阶段针对性的投放饲料,实现精细化饲养,降低成本。

托普云农水产养殖管理系统 图源:托普云农官网

3.水产养殖视频监控系统

在养殖区域内设置可移动监控设备,可实现现场环境实时查看,远程实时监控。视频信息可回看、传输和存储,及时发现养殖过程中碰到的问题,查找分析原因,确保安全生产。

4.手机远程管理系统

手机控制是农业物联网控制系统的另一种便捷控制方式,用户预先在智能手机上下载物联网系统,通过手机上的客户端,用户可以远程查看设施环境数据和设备运行情况,还可以分析数据,方便灵活管理。

5.智能化控制系统

可实现根据养殖预设条件,自动控制换水、增氧、增温、喂料等设备的运行,满足严苛的水产养殖环境条件要求,减少不必要的损失,同时可以节省用电,降低生产成本。

6.信息管理平台

各省、市相关单位通过该信息管理平台可科学化、全方位的进行职能部署,有效减轻管理人员工作量,提升监管工作的及时性、准确性和有效性。

京东数科智能水产养殖方案实现“无人化”养殖场

京东数字科技集团提供的数字水产解决方案通过智能水产养殖方案来实现“无人化”养殖场,应用AI技术,监控水产品上下游,可降低养殖风险、提高产品品质,并为产品可追溯提供依据,对养殖全产业链条的贯通帮助农民获取稳定收入,在养殖过程中不间断监控预警,大大减少养殖企业的工作量,降低养殖门槛。京东数科相关产品有:

1.SaaS 系统

智能养殖管理平台可进行养殖作业监控,控制智能设备,提高养殖作业效率;实时监控养殖环境和水生动物健康状态,统计分析生产数据,优化指导养殖过程。

2.水下监控系统

应用AI相机智能识别水生动物的健康状态和生长趋势,积累水产养殖大数据,为养殖各环节提供优化决策,并为食品安全可追溯提供依据。

京东数科集装箱养殖智能化方案 图源:科技快报网

3.智能巡检系统

通过巡检设备可对整个养殖区域进行视频监控,应用AI图像算法识别水生动物的活动状态,并实时监控其病害情况,监控指导养殖人员作业。

4.智能投喂系统

通过智能投喂系统控制饲养区的投喂量;结合专业知识和养殖大数据,AI相机评估水生动物的生长曲线,智能调控投喂量,确保高效率投喂。

嘉吉、Yield、XpertSea Solutions寻求智能水产养殖创新突破

根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的数据显示,2014年,全球水产养殖供应了超过50%的人类食用,市场价值约为1600亿美元。据AgFunder News报道,2016年海产和水产养殖科技初创公司收入超过1.93亿美元,比2014年和2015年的5200万美元增长了271%。所以,不仅国内企业正在智能水产养殖领域做突破,国外一些大型企业和创新公司亦在寻求创新发展。

2018年,嘉吉宣布将发布一个名为iQShrimp的预测软件平台,该平台使用机器学习、移动设备、传感器和自动投食器收集虾的大小、水质、喂食模式和天气状况数据。结合其他数据,这些算法能够给养殖户提供诸如饲养管理策略和最佳收获时期等建议。

澳大利亚科技公司Yield的Sensing+Aqua IoT平台主要用于牡蛎养殖业。Yield公司的传感器可以收集诸多重要数据,包括盐度、水温、深度、气压和海潮高度。数据收集完成将被传输到Yield的微软云平台,其中人工智能和其他分析软件会将其转换为当地天气和收获条件的三天情况预测,帮助养殖户生产决策。Yield表示,其预测性物联网系统可以减少30%的收获损失。

加拿大XpertSea Solutions水产公司成立于2009年,其高科技XperCount铲斗采用人工智能和计算机视觉系统来计算虾类幼虫等生物的数量和大小。该设备支持物联网技术,连接到一个门户网站后,客户可以在网站上访问数据和分析。

小结

我国水产养殖市场空间大,发展迅速,但在精准养殖、科学管理、产品安全等方面一直存在很大的成长空间,这些因素直接影响着我国水产品在国际市场上的竞争力。在国家持续鼓励发展现代农业和智能化养殖的政策利好之下,相关企业推进智能水产养殖系统的建设与应用具有重大的行业和社会意义。

随着生活水平提升,人们的消费观也有了不同程度的转变,愈渐关注食品安全和品质。越是市场对水产品的需求旺盛,建立可控制可追溯的发展体系、健全水产品供应链就越为关键。进入该领域的科技巨头或初创企业,正在探索和开发包括智能传感器、物联网技术、卫星数据采集等技术,希望用一套完整的智能系统提高水产养殖的效率和精准化程度。未来,关键技术的突破创新依旧是智能水产养殖发展推广所面临的挑战。

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