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循环海水养殖水质参数模型探讨循环海水养殖水质参数模型探讨 循环海水养殖水质参数模型探讨循环海水养殖水质参数模型探讨 1 1，2 1 刘涛 ，杜尚丰 ，窦楠 （1.中国农业大学 信息与电气工程学院，北京 10083） （2. 现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室） 摘摘 要：要：近30年来，我国的水产养殖业取得了长足的发展，特别是在水产养殖环境控制设备方面与国外的差距越来越小，但在水质 摘摘 要要：： 参数建模方面，做这方面研究的科研人员还比较少，水质建模也是制约我国水产养殖业进一步发展的瓶颈。在参考国外文献或翻译条 件下，本文针对我国水质建模方面较为落后的现状，对水质参数中最重要的溶解氧参数，加以重点突破，在充分考虑海水中溶解氧各 种影响因素的前提下，对如何建立起一套行之有效的溶解氧模型加以探讨。 关键词关键词：海水养殖；水质建模；溶解氧。 关键词关键词 预测模型事关工厂化水产养殖的成败。 ∗ 0 引 言 随着我国人民生活水平的提高，居民收入的不断增 11 水质参数建模水质参数建模 11 水质参数建模水质参数建模 长，人们对水产品的需求越来越旺盛，而与此相对应的 是近海渔业资源的日益匮乏。无疑，工厂化水产养殖可 控制算法设计主要涉及数学模型的建立，我们主要 以顺利解决这一矛盾。当今，如荷兰，澳大利亚等发达 讨论影响水中溶解氧含量的各种因素以及溶解氧模型的 国家的工厂化养殖已经实现了大规模产业化。对池水净 建立。 化，池底排污，控温，溶解氧等诸多环境因素几乎全部 溶解氧，即在一定条件下，溶解于水中分子状态的 实现自动化控制。引进这些国外先进技术和设备，不但 氧的含量。它是水产养殖中最重要的测量参数。大多数 一次性资金投入大，而且后期养护运行成本也高，这对 情况下，养殖水体的溶氧实际含量低于饱和溶氧量，其 刚处于起步阶段的我国工厂化水产养殖业有着巨大的资 数值取决与当时条件下增氧与耗氧的动态平衡作用的结 【1】 金压力 。而自主研发可以有效解决这一问题，并且可 果。当增氧量大于耗氧量时，溶氧趋于饱和，有时还会 以增强我国的自主创新能力，可以从根本上提高我国的 出现 “过饱和”现象，这一般出现在晴天的午后，藻类 水产养殖业水平。我国对工厂化水产养殖的研究起步较 密度高，光合作用强的养殖环境中；当耗氧占据主导地 晚。目前国内，如中国农业大学，江苏大学，湛江水产 位时，水中溶氧量开始下降，其结果就是出现低氧甚至 大学也都在进行着各具特色的相关研究。 无氧水区，此时，养殖动物就会出现 “浮头”现象，甚 相比于西方发达国家，我国的工厂化海水养殖起步 至死亡。表1 是一些水产养殖动物的临界溶氧和死亡溶 较晚，在水产养殖环境控制方面还存在着比较明显的差 氧量。 距。在水质控制方面，不仅要求我们研发出相应硬件设 备实现对现场设备的精准控制，而且要求我们摒除传统 的简单上下线控制方式，深层次地建立起行之有效的数 学模型。因为在实际养殖中，水产养殖环境是一个大滞 后、延迟大的复杂生态系统。各个水质参数间存在这较 表1几类水产养殖动物的临界溶氧和