智慧養(yǎng)殖業(yè)：生態(tài)魚(yú)塘農(nóng)業(yè)數(shù)字孿生監(jiān)控

智慧農(nóng)業(yè)園作為新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式，正在以其高效、環(huán)保、可持續(xù)的特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。智慧魚(yú)塘作為智慧農(nóng)業(yè)中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)新型養(yǎng)殖模式的實(shí)時(shí)監(jiān)控、優(yōu)化與管理。

圖撲軟件應(yīng)用自研 HT for Web 產(chǎn)品，打造輕量化智慧生態(tài)魚(yú)塘可視化解決方案。頁(yè)面整體以工業(yè)金屬風(fēng)格為主，采用 PBR 材質(zhì)技術(shù)，精細(xì)打造魚(yú)塘場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)透明、魚(yú)類(lèi)生動(dòng)的高度逼真渲染效果。

該解決方通過(guò)圖撲軟件 HT 強(qiáng)大的渲染引擎、跨平臺(tái)兼容性和低代碼開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)魚(yú)塘水質(zhì)、魚(yú)群密度、設(shè)施設(shè)備狀態(tài)等高精度監(jiān)測(cè)管理，以及智能化與自動(dòng)化的操作途徑。不僅提高漁業(yè)產(chǎn)量，減少資源浪費(fèi)，更有助于保持水域生態(tài)系統(tǒng)的健康與平衡。

湖水采集數(shù)字孿生

圖撲 HT 生態(tài)魚(yú)塘數(shù)字孿生系統(tǒng)，通過(guò)采用基于 Web 的 HT 產(chǎn)品中二三維可視化技術(shù)，提供簡(jiǎn)潔、直觀且易于操作的界面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)湖水采集過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。幫助用戶(hù)輕松查看取水泵的流量、功率、能耗等多層面關(guān)鍵指標(biāo)，以及儲(chǔ)液罐的液位、壓力、儲(chǔ)量等多重關(guān)鍵性能指標(biāo)。

取水泵數(shù)字孿生

為高效實(shí)現(xiàn)對(duì)取水過(guò)程的細(xì)致管理和控制，提高整個(gè)系統(tǒng)的操作效率和水資源的利用率。場(chǎng)景內(nèi)支持詳細(xì)監(jiān)測(cè)取水過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，包括實(shí)時(shí)水流速度、水量、電流、電源、能耗等，還能預(yù)測(cè)未來(lái)取水需求和潛在問(wèn)題。從而優(yōu)化取水策略，確保系統(tǒng)運(yùn)行的高效與可持續(xù)性。

儲(chǔ)液罐數(shù)字孿生

同樣，利用 HT 數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建儲(chǔ)液罐物理模型，搭配同步獲取的當(dāng)前液位、罐內(nèi)壓力和存儲(chǔ)量等關(guān)鍵參數(shù)，為用戶(hù)及時(shí)提供水資源狀態(tài)。

場(chǎng)景內(nèi)數(shù)字孿生液位計(jì)，搭載高精度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)液罐水位變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)內(nèi)實(shí)時(shí)顯示的儲(chǔ)液罐水位高度，方便用戶(hù)感知異常變化，及時(shí)調(diào)整進(jìn)出水量。

浮式增氧機(jī)

圖撲軟件 HT 生態(tài)魚(yú)塘可視化系統(tǒng)針對(duì)浮式增氧機(jī)的功率及增氧量提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和展示功能。動(dòng)態(tài)展現(xiàn)浮式增氧機(jī)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，包括功率、消耗和增氧量等數(shù)值，幫助用戶(hù)實(shí)時(shí)了解增氧機(jī)的工作狀態(tài)和效率。

圖撲軟件基于 Web 端的 UI/2D/3D、GIS、BIM 及 VR/AR 等可視化工具及平臺(tái)，支持跨平臺(tái)多端訪問(wèn)，無(wú)論是 PC、PAD 或是智能手機(jī)打開(kāi)瀏覽器，都可隨時(shí)流暢訪問(wèn)案例場(chǎng)景。

魚(yú)塘生態(tài)監(jiān)測(cè)

場(chǎng)景通過(guò)部署多種傳感器，實(shí)現(xiàn)在兩側(cè) 2D 面板處實(shí)時(shí)水溫、pH 值、溶解氧等關(guān)鍵指標(biāo)以及魚(yú)群動(dòng)態(tài)，這些信息被無(wú)線(xiàn)傳輸至 3D 可視化監(jiān)控平臺(tái)內(nèi)。同時(shí)，點(diǎn)擊 3D 場(chǎng)景內(nèi)設(shè)備屬性顯示/隱藏按鈕，即可一鍵查看魚(yú)塘內(nèi)所有設(shè)備參數(shù)屬性。

根據(jù)這些智能分析結(jié)果，用戶(hù)可遠(yuǎn)程操控增氧機(jī)、水泵等關(guān)鍵設(shè)施的流量、啟停。及時(shí)調(diào)整水質(zhì)，科學(xué)增加溶解氧和維持水體循環(huán)，確保魚(yú)塘優(yōu)質(zhì)的生態(tài)環(huán)境。

水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)

通過(guò)大屏兩側(cè)的看板，直觀地展示水質(zhì)中氧氣含量、溫度、pH 值、氨氮有害物質(zhì)含量、亞硝酸鹽有害物質(zhì)含量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史趨勢(shì)。HT 可視化大屏兩側(cè)看板的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)潔明了和實(shí)時(shí)更新，旨在提供多維度的水質(zhì)監(jiān)控，使用戶(hù)能夠?qū)崟r(shí)了解魚(yú)塘健康狀況，快速做出決策和調(diào)整。

魚(yú)群活動(dòng)狀態(tài)

在魚(yú)塘活動(dòng)狀態(tài)板塊，選用 HT 雷達(dá)圖形式組件，將魚(yú)塘內(nèi)不同的魚(yú)類(lèi)（如鯉魚(yú)、鯽魚(yú)、鱸魚(yú)、草魚(yú)、鯖魚(yú)、羅非魚(yú)）的魚(yú)群密度和餐食活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行量化。為用戶(hù)清晰傳達(dá)魚(yú)群密度、喂食行為等關(guān)鍵信息。

雷達(dá)圖中每一個(gè)軸代表一種魚(yú)類(lèi)，軸上的點(diǎn)表示該類(lèi)魚(yú)在魚(yú)塘中的密度或餐食活動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。這樣多軸的圖形可以同時(shí)展示多個(gè)維度的數(shù)據(jù)，使得用戶(hù)迅速掌握各魚(yú)種在特定時(shí)間內(nèi)的狀態(tài)和活動(dòng)水平。例如，高密度的點(diǎn)反映某種魚(yú)群數(shù)量，而餐食活動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)則揭示進(jìn)食頻次和量。高頻率和大量的進(jìn)食活動(dòng)表示魚(yú)群健康活躍且食物充足。

飼料投喂效率

1）飼料消耗量統(tǒng)計(jì)分析：頁(yè)面內(nèi)會(huì)跟蹤魚(yú)群飼料消耗情況，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)特定時(shí)期內(nèi)的總消耗量。

2）飼料轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展示：提供實(shí)時(shí)飼料轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)，幫助用戶(hù)直觀知曉魚(yú)群飼料轉(zhuǎn)化情況。

HT 生態(tài)魚(yú)塘系統(tǒng)所展示的數(shù)據(jù)集，協(xié)助養(yǎng)殖戶(hù)了解飼料投喂的真實(shí)情況，監(jiān)控餐食投喂活動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)飼料量和頻次，防止過(guò)量或不足。

環(huán)境狀況

1）光照強(qiáng)度：通過(guò)部署光照傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控魚(yú)塘的光照強(qiáng)度。此數(shù)據(jù)對(duì)于評(píng)估養(yǎng)殖環(huán)境質(zhì)量，以及對(duì)光照敏感的魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)有著重要影響。

2）實(shí)時(shí)溫度：溫度的適宜與否直接關(guān)聯(lián)到魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)速度、免疫力和繁殖能力。利用水溫傳感器對(duì)水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保養(yǎng)殖環(huán)境處于理想溫度范圍內(nèi)。

安防監(jiān)控

為實(shí)現(xiàn)當(dāng)前場(chǎng)景精細(xì)化管理目的，智能化監(jiān)控在魚(yú)塘管理中顯得尤為重要。圖撲軟件三維可視化監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)控點(diǎn)位，在三維場(chǎng)景中按點(diǎn)擺放監(jiān)控模型或圖標(biāo)，還原現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控情況，讓用戶(hù)直觀掌握現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)位情況。

管道流向動(dòng)畫(huà)

點(diǎn)擊管道流向動(dòng)畫(huà)按鈕，場(chǎng)景選以流光箭頭的動(dòng)畫(huà)形式，生動(dòng)演示水流方向和流速的實(shí)時(shí)狀態(tài)，輔助用戶(hù)高效監(jiān)控水循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。同時(shí)，用戶(hù)也能根據(jù)養(yǎng)殖生物的生長(zhǎng)需求，改變流向或調(diào)節(jié)流速，以實(shí)現(xiàn)更為高效和節(jié)省資源的水利用模式。

墻體隱藏/顯示動(dòng)畫(huà)

以往傳統(tǒng)的運(yùn)維方式，用戶(hù)需親臨現(xiàn)場(chǎng)才能掌握設(shè)備的具體狀態(tài)信息。增設(shè)該功能后，作業(yè)人員可輕松切換墻體的隱藏或顯示的可視狀態(tài)。無(wú)需實(shí)地走訪即可對(duì)魚(yú)塘全局監(jiān)控維護(hù)，包括設(shè)備布局、環(huán)境參數(shù)等重要信息。

二次過(guò)濾系統(tǒng)可視化

生態(tài)魚(yú)塘的二次過(guò)濾系統(tǒng)是一個(gè)高效、多階段的水質(zhì)凈化和維護(hù)系統(tǒng)。通過(guò)物化生一系列過(guò)程去除水中的懸浮物、有機(jī)物、氮氨化合物和病原體，同時(shí)調(diào)整水溫，確保水質(zhì)清潔、穩(wěn)定，并滿(mǎn)足魚(yú)類(lèi)健康生長(zhǎng)的需求。應(yīng)用圖撲軟件 HT 數(shù)字孿生技術(shù)高精度模擬復(fù)現(xiàn)物理環(huán)境整體過(guò)濾系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。從二次過(guò)濾系統(tǒng)全局調(diào)度、到各分段作業(yè)流程操作、再到各機(jī)械設(shè)備工況參數(shù)等多層面監(jiān)測(cè)。

以下是二次過(guò)濾系統(tǒng)各階段的詳細(xì)介紹：

微濾機(jī)過(guò)濾

首先，通過(guò)微濾機(jī)進(jìn)行初始過(guò)濾。微濾機(jī)能夠去除水中的較大懸浮物和雜質(zhì)，為后續(xù)精細(xì)過(guò)濾減少負(fù)擔(dān)。

在微濾機(jī)過(guò)濾環(huán)節(jié)，圖撲 HT 的可視化動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)作態(tài)勢(shì)，搭配進(jìn)水流量、出水流量、進(jìn)出水壓力、跨膜壓差、濁度或懸浮物濃度及 pH 值等數(shù)據(jù)指標(biāo)。透過(guò)監(jiān)控大屏用戶(hù)實(shí)時(shí)監(jiān)控過(guò)濾狀況和效率，及時(shí)調(diào)整過(guò)濾強(qiáng)度和清洗周期，提高過(guò)濾性能。

蓄水池

經(jīng)過(guò)初始微濾后的水被暫存于蓄水池。這里可以調(diào)節(jié)水流對(duì)后續(xù)處理單元的輸入，確保處理過(guò)程的連續(xù)穩(wěn)定。

在蓄水池環(huán)節(jié)，三維場(chǎng)景搭配 2D 面板，可動(dòng)態(tài)觀看到當(dāng)前液位和當(dāng)前存儲(chǔ)量。方便用戶(hù)確保清水儲(chǔ)備量。

蛋白分離器

蛋白分離器用于進(jìn)一步去除水中的有機(jī)物，如魚(yú)糞和食物殘?jiān)Ｋㄟ^(guò)產(chǎn)生細(xì)小氣泡，使有機(jī)物附著于氣泡上并上浮，實(shí)現(xiàn)物理去除。

在蛋白分離器環(huán)節(jié)中，頁(yè)面會(huì)展示供水流量、處理水流量、進(jìn)出水壓力、溶解氧含量、被移除污染物總量、氣泡產(chǎn)生率等參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，幫助管理者優(yōu)化運(yùn)行條件和提高效率。

通過(guò)在管道系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝高精度壓力表傳感器，實(shí)時(shí)捕獲管道中的壓力數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)同步上傳至圖撲 HT 智慧魚(yú)塘監(jiān)控系統(tǒng)中，場(chǎng)景模型以此為基礎(chǔ)進(jìn)行高度仿真的運(yùn)行，實(shí)時(shí)反映物理世界中壓力表的運(yùn)行狀態(tài)和壓力變化。

支持模擬不同操作情境下的壓力響應(yīng)，幫助作業(yè)團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的壓力異常。若系統(tǒng)預(yù)測(cè)到潛在的壓力過(guò)高或過(guò)低問(wèn)題，將立即向管理者發(fā)出預(yù)警，協(xié)助采取調(diào)整水泵功率或開(kāi)啟額外的調(diào)節(jié)閥等預(yù)防措施。

臭氧一體機(jī)

臭氧對(duì)水進(jìn)行消毒，強(qiáng)力氧化水中的有機(jī)物、細(xì)菌和病毒，同時(shí)能分解氨和亞硝酸鹽等有害物質(zhì)，進(jìn)一步改善水質(zhì)。

臭氧一體機(jī)可視化實(shí)時(shí)展現(xiàn)了臭氧產(chǎn)生量、臭氧濃度、輸入輸出氣體流量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，確保消毒和氧化過(guò)程的高效與安全。

生物過(guò)濾器

生物過(guò)濾器利用特定的微生物在有氧條件下將有毒的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，通過(guò)生物降解過(guò)程清除有機(jī)污染物，是保持水質(zhì)長(zhǎng)期穩(wěn)定的關(guān)鍵過(guò)程。

數(shù)字孿生生物過(guò)濾器環(huán)節(jié)將協(xié)助用戶(hù)重點(diǎn)監(jiān)控氨氮、亞硝酸鹽濃度、解氧水平、pH 值、溫度等參數(shù)，這些是確保生物過(guò)濾正常工作和維持水質(zhì)平衡的關(guān)鍵變量。

紫外線(xiàn)殺毒

經(jīng)過(guò)生物過(guò)濾后，水流通過(guò)紫外線(xiàn)(UV)燈，UV 光能有效殺滅水中的病毒、細(xì)菌和其他微生物，消除潛在的健康威脅。

通過(guò)監(jiān)控實(shí)時(shí) UV 強(qiáng)度、累積 UV 劑量、 UV 燈剩余壽命等，可以確保紫外線(xiàn)殺菌裝置的有效性和有效運(yùn)行時(shí)間。

增氧機(jī)

增氧機(jī)用于提升水中的溶解氧水平，確保魚(yú)類(lèi)和有益微生物的充足氧氣供應(yīng)，促進(jìn)其健康成長(zhǎng)。

3D 可視化增氧機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控水中溶解氧含量和溫度，輔助用戶(hù)判斷水體中的氧氣是否充足，滿(mǎn)足魚(yú)群生長(zhǎng)的需求。

恒溫機(jī)

水溫對(duì)魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)和水質(zhì)穩(wěn)定非常關(guān)鍵。恒溫機(jī)根據(jù)魚(yú)種的特定需求調(diào)整水溫，保持最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。

最后，恒溫機(jī)環(huán)節(jié)中，通過(guò)監(jiān)控當(dāng)前溫度、最高溫度、最低溫度，確保水溫的穩(wěn)定，提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。

通過(guò)這些實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，圖撲 HT 生態(tài)魚(yú)塘可視化系統(tǒng)，不僅幫助用戶(hù)實(shí)時(shí)了解魚(yú)塘內(nèi)魚(yú)群的總體健康狀況，還能為飼料投放、水質(zhì)管理等養(yǎng)殖決策提供數(shù)據(jù)支持，從而更有效地提高養(yǎng)殖效率和魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)健康狀況。

此文章從生態(tài)魚(yú)塘的智慧化管理入手，介紹了其技術(shù)框架、管理特點(diǎn)、實(shí)際成效以及未來(lái)發(fā)展的前景，全面展示智慧農(nóng)業(yè)園中生態(tài)魚(yú)塘的可視化項(xiàng)目如何推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

審核編輯 黃宇