大观视线丨耕水牧鱼，为农业插上智能的翅膀——记信息与电气工程学院李道亮教授团队上

中国农大新闻网讯 走进信息与电气工程学院大楼，一块牌子矗立在一层的走廊里，牌子上写着“国家数字渔业创新中心”几个字，提起这个中心，就要提到信息与电气工程学院教授李道亮团队和水产结缘20多年的故事。

20世纪末，李道亮正在工学院读博。一个偶然的机会，他参与到“鱼病诊断专家系统”的研发过程中，这个系统是国家“863”计划的子课题，旨在让专家们通过这个系统，实现各种鱼类疾病定名、确定病症、查找病因和提出防治方法。也就是从那时开始，原本研究农业机械化的李道亮开始和水产结下了不解之缘。

李道亮教授所带领的数字渔业创新团队，最早可以追溯到1996年成立的中国农业大学农业信息化研究所，这是国内最早开始农业信息化方面的研究团队之一，2006年更名智能系统研究所，2009年获批科技部国际科技合作基地“中欧农业信息技术研究中心”，2012年12月农业部支持、中国农业大学批准成立中国农业信息化评价中心。2019 年，团队获批成立国家数字渔业创新中心 。

在团队20多年的历史上，团队逐渐凝练了研究方向，目前主要围绕先进传感技术、智能信息处理技术、测控系统与智能装备、农业农村信息化战略等研究方向，面向国家现代渔业重大需求，重点开展水产养殖物联网应用基础性研究、关键技术原型产品研发、高级人才培养和产业化应用。

精准测控——为水产集约化养殖点亮信息化的双眼

在信电楼一层无人渔场系统实验室，李道亮的科研助理王亮正在忙碌着。通过手中的控制器，王亮操纵轨道车在养殖缸上方来回巡行，通过轨道车上的摄像头，鱼群的动态影像实时反映在王亮身前的大屏幕上。

王亮展示摄像头拍摄的光学影像和红外线影像

摄像头能做的不仅是拍摄光学影像，轻点几下鼠标，王亮身前屏幕上的影像一分为二，左侧显示光学影像，右侧显示热感影像，这样就可以通过不同颜色，直观感知到鱼群、水和室内空气的温度变化。结合放置在水中的传感器，王亮对于鱼的生存状态等就会有非常全面的掌握。在过去，这套水质监测系统用到的传感器几乎都是国外生产的，为了实现关键技术的自主可控，李道亮带领团队积极攻关，实现了水质传感器的国产化，感知新技术和传感器打破了国外技术垄断。

无人渔场系统集成实验室

在实际的渔业生产中，农民日常大量的劳动就是在投饵、增氧、清理和巡视等领域进行。别小看投放饵料这件事，养过鱼的人都会知道，投放饵料多了，饵料会污染水体，影响鱼的生存；投放饵料少了，鱼又不够吃。怎么增氧、何时增氧更是一个大学问，传统增氧机形成的气泡大，氧气在水中存留的时间却不长。

李道亮决心解决这些问题，通过大数据建模，让计算机学习不同鱼类的活动规律，结合传感器、摄像头检测的数据，系统自动给出是否需要投放饵料和投放量多少的建议，农民只需要在手机上动动手指，就可以实现饵料投放。李道亮团队还改进了增氧机，实现了微米级的气泡释放，让氧气在水中留存的时间更长，从而更加有利于鱼群生长。

以上提到的内容，加上无线传输等技术，共同构成了水产集约化养殖精准测控技术体系，包括感知新技术和传感器、无线跨网适配技术和无线采集控制器、智能决策模型和云平台以及智能渔业装备和机器人。这个体系推动了从过去的经验养殖到数字化养殖的转变，在实现产量、养殖密度、经济效益三提高的同时使损耗、风险和劳动强度大幅降低。目前这一项目产品已经遍布国内主要水产养殖省市， 9个水质参数的传感器产品更是出口到25个国家。仅螃蟹这一品类，其养殖密度就可提高20%左右，用药量降低60%，每年可综合节约1500元/亩。2019 年，这一成果“水产集约化养殖精准测控关键技术与装备”获得国家科学技术进步二等奖。

鱼菜共生——在生态共生中实现绿色循环有机耕作

荣誉的取得并没有让李道亮放缓前进的脚步，他始终没有忘记自己到基层解决实际问题的初心，这个初心也来源于 2010 年前后李道亮的一次迷茫，“我已经是正教授了，发文章、写专著对于我本人来说并没有那么急迫的需求，取得的一些发明成果要是只在实验室里也没多大用处。”

李道亮很快就找到了新的努力方向，“到基层去，赢得农民和社会的认可。”在李道亮看来，只有被农民需要，解决了实际生产中的问题，这样的人生才更有意义。

也是带着这样的信念，李道亮团队始终没有停下前进的脚步，他们推出了综合性的鱼菜共生智能工厂系统，实现了养鱼和种菜的和谐共生。

在国家渔业中心的实验室里，在种植区放置着4组架子。在组培灯的照耀下，水培植物长势良好。“这里有紫薯、蜜薯、西瓜红、人参薯和板栗薯和结球生菜、紫叶生菜”，提起培养的蔬菜，王亮如数家珍。

李道亮（左）和王亮在查看养殖缸

把养殖缸和水培植物联系在一起的，就是水。养殖缸中养鱼的水，经过沉淀、消毒和生化反应等水处理环节，将对于鱼类有害的氨氮和亚硝氮通过硝化细菌作用，转化为对植物有益的氮肥。在水泵的作用下，水到达蔬菜种植区，成为水培蔬菜的重要原料。而经过水培蔬菜的过滤净化的水，会循环回养殖缸，补充了鱼类生长必不可少的水。

以上就是鱼菜共生系统的简单描述，这也是李道亮团队目前主攻的方向之一。

鱼菜共生其实并不是全新的概念，在我国古代的农耕技术中可以找到这一技术的影子。近代以来，桑基鱼塘、稻鱼共生、稻虾共生更是和鱼菜共生同根同源。

李道亮在查看水培蔬菜

但是李道亮所做的并不是前人技术的简单重复，而是通过工程化的方法把水产养殖和作物种植互联互通起来，实现鱼、菜生长环境的互作组合，建立植物－微生物－鱼三者共生循环系统，从而实现了养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常成长的生态共生效应，是一种资源节省型的可循环有机耕作模式。更为重要的是，生产的蔬菜与鱼皆为有机鱼与有机蔬菜，在市场上极具竞争力，是符合现代食品消费趋势的一种最好生产模式。与此同时，比单独的养殖与种菜更省空间与资源，更省设备与成本管理投入。

目前，鱼菜共生系统已经在北京、河北、山东、天津、江西、重庆、广东等省份落地，目前正在广州打造的51.1亩第四代鱼菜共生智能工厂，包括传感器、人工智能、机器人、仿生鱼、无人机、5G等新一代技术的系统集成，将实现养殖和种植全程无人化。经初步估计，养殖的产量可达到传统养殖方法的80-100倍。与广州基地同期，江苏、河南、浙江等地也在同步推进。

二十多年来，团队的科研成果在多个地方落地见效，参与了国际农业物联网标准制定，特别是国际物联网标准农业应用标准的制定工作。创建了含9个工作组的水产物联网2.0工作组，创建了中国渔业物联网与大数据产业创新联盟，水产养殖研发的产品分别在莱州明波、四川通威、湛江国联、荣成好当家、天津海发等水产养殖龙头企业得到大规模应用，在江苏、天津、山东、广东、福建、广西、宁夏、新疆等23省市累计推广陆基工厂养殖630万平方米，池塘及近海养殖825万亩，涉及养殖品种31个，新增经济效益96亿元。

团队也获得了多个奖项，团队2019年“水产集约化养殖精准测控关键技术与装备”获国家科学技术进步奖二等奖，同时入选2019中国智能制造十大科技进展（首位），2017年“农业多源信息整合与精准服务技术及应用”获山东省科学技术进步一等奖，2016年“水产养殖精准测控关键技术研发与示范推广”获农业部全国农牧渔业丰收一等奖，2012年“水产养殖先进传感与智能处理关键技术及产品”获天津市科学技术一等奖。 

记者：刘铮

摄影：刘铮

编辑：王珊

责编：赵竹村