不同水产养殖品种对水质要求各异，但总体而言，主要涉及以下关键指标：
pH 值：大多数水产动物适宜的 pH 值范围在 6.5 - 8.5 之间。比如对虾，适宜 pH 值为 7.5 - 8.5，当 pH 值低于 7.0 时，酸性环境会抑制对虾的生长、蜕皮以及免疫系统功能；高于 8.5 时，碱性过强可能导致对虾鳃组织受损，影响呼吸和渗透压调节。而对于罗非鱼，适宜 pH 值在 7.0 - 8.5，pH 值异常会影响其消化酶活性，降低对饲料的利用率。溶解氧（DO）：一般要求水体溶解氧含量不低于 5mg/L 。对虾在溶解氧低于 3mg/L 时就极易因缺氧而死亡；牛蛙在低溶氧环境下，生长速度会下降，还容易引发各种疾病；罗非鱼对溶解氧的需求相对较高，当溶解氧低于 4mg/L 时，其摄食率和生长速度都会受到明显抑制。
氨氮：养殖水体中氨氮含量应控制在 0.2mg/L 以下。对于对虾，氨氮浓度超过 0.5mg/L 便会出现中毒症状，影响其生长、发育和存活；牛蛙对氨氮较为敏感，过高的氨氮浓度会导致其皮肤黏液分泌异常，增加皮肤病的几率；罗非鱼长期处于氨氮超标的环境中，会影响其肝脏和肾脏功能，降低抗病能力。
亚硝酸盐：亚硝酸盐含量应低于 0.1mg/L。对虾在亚硝酸盐浓度超过 0.2mg/L 时，会出现血液载氧能力下降，导致组织缺氧；牛蛙在亚硝酸盐超标的水体中，会出现食欲减退、等问题；罗非鱼受亚硝酸盐影响，会出现呼吸困难、游动缓慢等症状。
水温：不同水产动物适宜的水温不同。例如，对虾生长的适宜水温在 25 - 32℃，水温过高或过低都会影响其摄食、生长和繁殖；牛蛙适宜水温为 25 - 30℃，水温不适会导致其代谢紊乱，影响生长速度；罗非鱼是热带鱼类，适宜水温在 22 - 35℃，水温过低会影响其消化吸收和生长。
重要性：在高密度养殖模式下，单位水体承载的生物量呈几何倍数增长，这使得生物代谢活动异常活跃。以一个面积为 1000 平方米、水深 1.5 米的养殖池塘为例，若投放对虾苗种密度为 100 尾 / 平方米，在养殖中后期，这些对虾每天产生的代谢废物，如氨氮、亚硝酸盐等物质会大量积累。同时，众多生物的呼吸作用以及水体中微生物的分解活动，使得溶解氧的消耗急剧加剧。再加上饲料投喂量的增加、气候变化（如暴雨导致水温骤降、pH 值波动）等因素，使得水质处于频繁且剧烈的波动状态。
以对虾养殖为例，当水体 pH 值低于 7.0 时，酸性环境会抑制对虾的正常生长，使其蜕皮周期延长，外壳变软，增加被天敌捕食的风险；而高于 8.5 时，碱性过强会腐蚀对虾的鳃丝，影响气体交换，导致呼吸不畅。溶解氧一旦低于 3mg/L，对虾就极易因缺氧而死亡，在高密度养殖池塘中，一次缺氧事件可能导致数万甚至数十万尾对虾死亡，造成巨大的经济损失；氨氮浓度若超过 0.5mg/L，对虾便会出现中毒症状，表现为行动迟缓、食欲不振、体色变深等。传统依靠人工定期检测水质的方式，存在诸多弊端。人工检测通常需要养殖人员携带检测设备，逐一对养殖池塘进行采样检测，这个过程不仅耗时费力，而且检测频率有限。
系统目标与功能
目标：借助先进的传感器技术，实现对 pH、溶解氧、氨氮、温度、亚硝酸盐等重点水质参数的 24 小时不间断连续采集，确保数据的实时性和准确性。例如，采用高精度的 pH 传感器，能够精确测量水体 pH 值，精度可达 ±0.01，每 5 分钟采集一次数据，形成连续的水质变化曲线。为每个水质参数设定合理的阈值，一旦监测数据超出阈值范围，系统立即触发报警机制，并通过消息推送、语音播报等多种方式实现远程通知，以便养殖户及时知晓。比如，当溶解氧低于设定的安全阈值 4mg/L 时，系统不仅向养殖户手机发送短信提醒，还会在 APP 上弹出醒目的红色警示框告知养殖户具体的异常参数和位置。将水质监测系统与增氧机、循环泵、投饵机等设备进行联动，根据实际水质情况智能控制设备运行，在保证养殖水质的前提下，比较大限度地优化能源消耗。比如，当监测到溶解氧不足时，系统自动启动增氧机，并根据溶解氧的实时数据动态调整增氧机的功率和运行时间；当水质氨氮浓度过高时，自动启动循环泵，增加水体流动，促进氨氮的稀释和分解。功能模块：传感器网络：选用具备抗生物附着特性的多参数集成探头，能够同时精确检测 pH、溶解氧、氨氮、温度、亚硝酸盐五个关键参数，可长期稳定地在复杂的水产养殖环境中工作。该探头采用特殊的纳米涂层技术，有效防止藻类、细菌等生物在探头上附着生长，确保检测数据的准确性和稳定性。根据养殖池的面积大小，按照每 200㎡布置 1 个监测节点的标准进行合理布局，对于投喂区、增氧机附近、排水口等容易出现水质异常的重点区域，则适当加密布设监测节点，确保能够多方面、准确地监测养殖水体的水质状况。数据传输与存储：数据传输采用基于无线传输技术，能够很好地适应养殖场复杂多样的地形环境，即使在偏远山区或地形起伏较大的养殖场也能稳定传输数据。采集到的数据统一存储至云端数据库，采用分布式存储技术，确保数据的安全性和可靠性。养殖户可以通过 PC 端或手机 APP 随时进行访问查看，还能实现数据的下载、打印和分享，方便进行交流和探讨。
当前，水质监测系统在实际应用中仍面临一些挑战。一方面，传感器在复杂养殖环境中的抗干扰能力有待进一步提升，例如在养殖水体中存在大量金属离子、有机物等干扰物质时，可能会影响传感器的检测精度和稳定性；另一方面，不同水质参数之间的融合分析算法还不够完善，难以更多方面地反映水质综合状况，如无法准确评估多种污染物同时存在时对水产动物的综合影响。
