工厂化养殖利用高密度空间和资源，依托现代化设备提高水产养殖效率。然而，养殖环境封闭或半封闭，水质容易因高密度养殖产生废弃物（如饲料残渣、代谢产物）而迅速恶化，可能导致：

• 养殖对象疾病：水质不良容易传播病害，引发大面积死亡。
• 生长缓慢：溶解氧不足、pH异常等直接影响养殖品种的生长速率。
• 经济损失：氨氮、亚硝酸盐、重金属污染等会导致品质下降或死亡率上升。

因此，通过水质实时监测与智能管理系统，实现水质环境可视化、自动化调节，是现代工厂化养殖不可或缺的核心环节。

方案内容

1. 目标设计

系统设计围绕以下四大目标展开：

1. 实时监控：精准采集多种水质数据，确保指标始终在适宜范围内。
2. 智能预警：异常状态下快速响应，降低养殖风险。
3. 成本节约：通过水质调节和科学管理，减少资源浪费，降低人工成本。
4. 可持续性：维护水体生态平衡，提高养殖可持续发展水平。

2. 监测参数优化

为满足实际工厂化养殖需求，进一步细化水质监测指标及其适用范围：

3. 系统设计架构

（1）前端硬件设备

• 多参数水质传感器
  集成pH、电导率、溶解氧、温度、浊度等监测功能，适合长期稳定运行。
• 氨氮/亚硝酸盐在线分析仪
  快速响应氨氮、亚硝酸盐的动态变化，支持自动校准。
• 叶绿素和藻类探测器
  分析水中浮游植物浓度，监测富营养化趋势。
• 无线传输模块
  支持NB-IoT、LoRa、4G/5G通信，将数据快速上传至云端。

（2）后台数据处理系统

• 数据处理与分析平台

  • 异常检测：基于设定的安全阈值，快速识别水质异常并报警。
  • 趋势分析：通过历史数据曲线预测未来水质变化趋势。
  • 优化建议：结合AI算法，提供换水、增氧、投料等操作建议。

• 可视化界面

  • PC端与移动端同步支持，展示水质参数、历史记录、报警信息等。
  • 图表化显示异常时间点，直观判断问题来源。

（3）辅助设备与联动系统

• 增氧设备
  联动溶解氧监测数据，根据氧气不足自动启停增氧装置。
• 排污系统
  自动启动换水和排污，维持水体清洁。
• 智能投饵设备
  根据生物活性和水质状况，优化饲料投放策略。

4. 实现流程

1. 监测与采集
   • 定时采集数据，每分钟、每小时可调整采样频率。
2. 传输与处理
   • 数据通过无线模块传输至云端平台，系统自动进行分类分析。
3. 异常报警
   • 当溶解氧、氨氮或其他参数超出阈值时，平台推送报警至管理人员。
4. 联动控制
   • 自动启动增氧、换水或减少投饵，避免水质进一步恶化。

预警与决策机制

1. 多层级预警

   • 绿色（正常）：水质指标处于安全范围内。
   • 黄色（轻度异常）：监测到轻微偏差，建议关注。
   • 红色（严重异常）：紧急报警，提示立刻干预。

2. 智能应急处理

   • 若监测到溶解氧浓度低于设定阈值，自动启动增氧装置。
   • 氨氮或亚硝酸盐浓度偏高时，系统建议部分换水或添加中和剂。

应用场景扩展

高密度鱼类养殖

• 控制溶解氧浓度，减少因高密度养殖导致的缺氧死亡风险。

循环水养殖系统

• 精准监控各环节水质，提升循环水再利用效率。

贝类或藻类养殖

• 动态监测藻类种群结构，防止有害藻类爆发或藻毒素积累。

方案优势

1. 实时性强
   • 快速响应水质变化，预防潜在风险。
2. 经济高效
   • 科学管理水质，降低换水频率和饲料浪费。
3. 模块化设计
   • 硬件灵活组合，适应不同规模的养殖需求。
4. 长效监控
   • 历史数据存储功能支持趋势分析与优化决策。
5. 易于操作
   • 可视化界面简洁明了，非专业人员也能快速上手。

成功案例参考

1. 海水鱼工厂化养殖基地：
   • 部署后溶解氧异常预警次数减少80%，鱼类成活率提高10%。
2. 内陆循环水虾类养殖场：
   • 投饵优化后，饲料利用率提升15%，氨氮浓度降低50%。