水产养殖中传统增氧设备增氧能力差异分析

为了解水产养殖中应用广泛的叶轮式增氧机、水车式增氧机、涌浪式增氧机和曝气式增氧机4种型式的增氧机的增氧性能水平,统计和分析了国内主要增氧设备生产企业2020年以来生产的145台不同型式增氧机的增氧能力试验数据。结果显示:1)部分企业生产的叶轮增氧机的增氧性能有所下降;2)水车式增氧机增氧性能有大幅提高,部分产品超过了SC/T 6010—2018《叶轮式增氧机通用技术条件》中规定同规格叶轮式增氧机的要求;3)涌浪式增氧机增氧性能总体呈上升趋势;4)曝气式增氧机具有较强的增氧性能,但配套风机形式不同、相同配套功率但曝气管不同的配置,其增氧性能存在较大差异。本研究为养殖用户在水产养殖系统增氧设备的配置时提供技术参考。

淡水池塘养殖尾水处理技术研究综述

为实现水产养殖业节能减排、低碳高效和可持续发展,必须解决传统池塘养殖尾水处理问题。根据典型池塘养殖尾水污染物特性,全面总结国内外淡水池塘养殖尾水的处理方法和技术特点;对比了“三池两坝”“集装箱+生态塘”“生态湿地”等典型池塘养殖尾水处理模式;分析了竖流沉淀、旋流分离、滤筛、气浮等物理净化技术以及臭氧-微纳米浮选、絮凝、微生物制剂、活性污泥、新型生物膜反应器过滤、水生植物等化学及生物净化技术;指出了该领域的热点研究方向和关键技术问题,包括发展“节能、减排、生态、高效”集约化池塘养殖模式、研发养殖尾水专用处理装备、提高净化效率和减少占地面积等,可为池塘养殖尾水处理技术及相关装备研发提供一定的理论参考。

《渔业现代化》征稿简则

《渔业现代化》杂志创刊于1973年,由农业农村部主管,中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所主办。被中国科技核心期刊、中国科学引文数据库(CSCD)、北大中文核心期刊、RCCSE中国核心学术期刊、中国农林核心期刊、国外艾博思科(EBSCO)数据库等收录期刊。

基于瞬时热处理的虾夷扇贝精准开壳方法及品质分析

针对生鲜虾夷扇贝人工开壳存在开壳难和效率低,传统热处理开壳易影响生鲜品质等问题,提出了基于瞬时热处理的虾夷扇贝精准开壳方法。为了探明虾夷扇贝瞬时热处理的精准开壳方法,通过测定虾夷扇贝的体型特征参数,构建精准化蒸汽喷射开壳方法;对比不同瞬时热处理条件下虾夷扇贝的开壳完整率、色差、汁液损失率等,结合感官评价分析,确定最优的瞬时开壳参数。结果显示:相对于140℃蒸汽,在160℃蒸汽作用下,虾夷扇贝的开口宽度更大,开壳拉力值更小,开壳完整率更高,因此确定瞬时热处理的热源温度为160℃;蒸汽喷射时间越长,虾夷扇贝的开壳难度越小,开口宽度越大,综合感官评定,确定瞬时热处理的蒸汽喷射时间2 s。壳长110~120 mm,壳厚22~25 mm,质量为100~125 g/枚的虾夷扇贝,采用蒸汽喷射(160℃、2 s),虾夷扇贝开壳后的开壳完整率100%,汁液流失率0.86%。研究表明,采用瞬时热处理精准开壳能够较好地保持虾夷扇贝生鲜品质,为其自动化加工提供理论依据。

草鱼疫苗连续自动注射装置设计与试验

草鱼疫苗注射主要依靠人工注射,具有劳动强度大、注射效率低、注射位置非标准化和注射精准度差等缺点,严重制约水产养殖的发展。根据草鱼疫苗注射特点,制定了疫苗自动注射作业策略,通过开展鱼苗姿态自动识别与快速调整、注射工位自动分配、鱼体输送与拨杆LS-DYNA动力学仿真分析、鱼体柔性固定与快速注射等技术研究,研制了疫苗自动注射样机,以100~120 mm长的草鱼鱼苗为自动注射对象进行试验。结果显示:草鱼疫苗自动注射装置产量约为900尾/h,试验鱼苗注射疫苗后3周内的存活率达到98.3%,存活率较人工疫苗注射提高4个百分点。该装置实现了草鱼幼苗的高效连续注射,提高了水产养殖装备自动化水平,对纺锤形鱼幼苗的连续注射均具有参考意义,具有较高应用价值与经济效益。

导向式活鱼分级装置设计及试验

鱼类养殖过程中的大小分级有利于生长管理和饲料控制,提高养殖效益。针对目前国内活鱼分级劳动强度大、效率低等问题,设计了一种导向式活鱼分级装置,介绍了该分级装置的结构组成及工作原理,并对鱼体输送机构进行力学分析和参数设计。基于鱼类体质量和体型参数关系,测定了试验鲫鱼形态数据,并运用幂函数拟合方法得到鲫鱼体厚与体质量关系方程,作为分级通道间距设定依据。分级时通过调节分级通道两侧导鱼板之间的间距,设定分级通道适合待分级鱼的规格要求,利用鱼的体厚,通过分级通道实现分级。开展了活鱼分级性能试验,分级鱼体质量范围为0.14~0.33 kg,鱼体厚度范围为30~39 mm,并对进鱼输送速度为0.15、0.20、0.25 m/s三种条件下分别进行分级测试和效果分析。试验结果显示,在正常条件下分级准确率可以达到90%以上,合适的输送速度和分级通道间距设定效率更高。研究表明,该导向式分级装置能够快速、准确地对活鱼进行分级,提高养殖过程机械化作业效率。

国内外深远海养殖设施标准对比分析及建议

标准是保障深远海养殖活动规范安全开展的基础性支撑文件,研究制定要求合理、管理科学的深远海养殖标准,意义重大。通过对比国内外深远海养殖设施标准化文件中深远海养殖设施的关键指标,发现国外的标准化文件体系较为完整,指标要求比国内高,而国内深远海养殖设施标准化文件严重缺失,还未成体系,结合国内环境条件和产业现状,对比国外技术标准、法规要求,提出针对国内的意见建议:增加适渔性研究、开展国内外标准化文件的深化对比研究、构建科学完整的标准体系、发挥标准作用促进“四新”在深远海养殖设施中的应用,细化深化检验管理中的要求;尽快在深远养殖设施的结构强度、工作人员的安全保障和设施风险分析方面制定相关标准。

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数和阻力系数研究

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数C_(M)和阻力系数C_(D)取值直接影响到渔具数值模拟的计算速度和精度。通过波浪水槽试验探究了7种金枪鱼延绳钓单丝和绳索材料在规则波条件下所受的波浪力,并在Morison方程的基础上,使用最小二乘法计算出相应材料的C_(M)和C_(D);分析了C_(M)和C_(D)随KC数和雷诺数Re的变化情况。结果显示:同一波高下,试验材料所受波浪力随着波浪周期增加逐渐增加;同一波浪周期下,试验材料所受波浪力随波高增加逐渐增加;相同材料随着直径增加,所受波浪力增加;3种尼龙单丝随着KC数增加C_(D)逐渐增加,C_(M)变化不明显,趋于常数,随着雷诺数Re的增加C_(M)和C_(D)有逐渐增加的趋势;3种聚丙烯绳索C_(M)随着KC数和雷诺数Re增加而增加,C_(D)在低KC数时较为平稳,其随着雷诺数Re增加逐渐下降,趋于常数;涂沥青的聚丙烯绳索的C_(M)和C_(D)较为稳定。研究表明,本试验得出的C_(D)和C_(M),可用于延绳钓渔具数值模拟。

一种基于视觉的鱼苗体长快速非接触测量方法

在水产养殖过程中,及时准确地获取鱼苗形体尺寸十分重要。传统人工取样测量方式费时费力,无法满足智慧水产发展的需求。以体长分布在20~100 mm的草鱼(Ctenopharyngodon idella)鱼苗为对象,提出了一种基于视觉的鱼体体长快速测量方法,可在无参照和非接触情况下对试验鱼苗进行快速准确体长测量。首先利用RGB-D相机获取目标深度信息和灰度图像,通过图像处理完成目标鱼体与背景分割;进一步对可能存在的粘连鱼群图像提取对应的凹区域和凹点,完成基于凹点的鱼苗个体分离;然后利用改进的细化算法提取鱼体骨架,并筛选出骨架关键点;最后结合图像深度信息完成骨架点三维坐标的转换,实现鱼苗全长准确测量。结果显示,该方法对试验鱼苗全长测量的平均绝对误差为1.62 mm,平均相对误差为4.24%。研究结果可以为水产养殖业分级饲养、智能投喂等应用提供非接触测量技术支持。

罗非鱼养殖尾水絮凝去除效果研究

罗非鱼养殖尾水中含有大量的残饲和粪便等颗粒悬浮物,这些物质是氮、磷营养元素的主要载体。将养殖尾水外排会导致周边水体富营养化。当前常见的尾水处理方式具有占地面积大、投资高、效率低等缺点,影响其推广使用。为解决这一问题,探索采用絮凝工艺对罗非鱼养殖尾水进行处理,选取聚合硫酸铁、三氯化铁、壳聚糖和碳酸镁等4种絮凝剂,通过比较浊度、总悬浮物和化学需氧量的去除效果,筛选出适合用于养殖尾水处理的絮凝剂。结果显示:聚合硫酸铁的效果优于其他3种絮凝剂。在投加量0.4 g/L、pH=8、絮凝时间15 min时,聚合硫酸铁对养殖尾水的浊度、总悬浮固体颗粒物(TSS)和化学需氧量(COD)的去除率分别达到了96.7%、92.6%和95.1%。对絮凝后絮体评价发现,絮体的沉降高度与浊度去除率具有一定相关性,絮体的成长受成核作用的影响。尾水处理前后的zeta电位说明聚合硫酸铁通过破坏尾水中的悬浮物的稳定结构而净化尾水。研究表明,在罗非鱼养殖尾水处理时,可选择聚合硫酸铁作为絮凝剂。

基于主动识别声呐的养殖塘南美白对虾探测与初步分析

为实现高效、快速和准确的虾类识别和行为观测,提出一种基于主动识别声呐(DIDSON)的养殖塘南美白对虾探测和行为分析方法。该方法利用无人艇搭载主动识别声呐(DIDSON)对养殖塘设置的8个观测点进行连续定点观测,利用基于ECHOVIEW构建的虾类识别计数模型对采集的图像数据进行识别提取,通过目标识别、目标提取、通量分析以及方向分析等方法获得养殖塘南美白对虾的初步行为特征。试验在8个观测点观测的虾群数量极值分别为251只和208只,均值为234只,单位时间内的虾群通量区间为[108,131]只/(min·m^(2)),不同点位虾群正向游塘的占比均大于85%,通量变化较小。结果显示,该方法可以观测到养殖塘内虾群存在规律性的游塘行为,相较于传统的水下视觉观察和被动声呐调查,有效解决了养殖塘中虾群行为观测的难题,为制定更加高效的虾塘饲养和管理方案提供科学的数据支持。

基于流固耦合算法的不同材料网板水动力试验

拖网网板的水动力模型试验结果会因加工工艺、加工方式、加工材料和试验条件等多种因素出现不同程度的试验偏差。为探究网板模型不同加工材料对水动力试验的影响机理,选取双开缝矩形曲面网板为研究对象,基于流固耦合算法结合动水槽模型试验,分析丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)3种3D打印材料网板模型与传统钢质网板模型的结构响应差异及其对水动力试验的影响规律。结果显示:采用传统金属材料(钢)与非金属材料(ABS)加工的网板模型在结构响应及水动力性能方面均具有显著差异,且随冲角和流速的增加,网板模型的最大变形量增加,进而导致升/阻力系数差异也进一步增加;PVC材料因其弹性模量较大、刚性较强,结构响应与金属材料较为接近,因而对水动力试验结果影响较小。基于上述结果,开展网板水动力模型试验时,可选用PVC作为3D打印材料,但需确保模型制作精度,避免模型材料对水动力试验结果精度的影响。

不同LED光谱和辐照度耦合对刺参行为与生理指标的影响

为深入研究不同辐照度和光谱对刺参行为和生理的潜在影响,设置了黑暗对照组、红光试验组(1.0 W/m^(2)、2.5 W/m^(2)和4.0 W/m^(2))和白光试验组(1.0 W/m^(2)、2.5 W/m^(2)和4.0 W/m^(2)),利用自制装置,进行了觅食、翻身、运动行为试验,提取了刺参褪黑激素和皮质醇激素,试验周期37 d。结果显示:红光条件下刺参在觅食成功率、觅食速度以及对外界刺激的响应能力上的表现均优于白光组和黑暗组。在红光2.5 W/m^(2)的光照条件下,刺参的综合表现最优。与白光组和黑暗组相比,红光组刺参运动速度更快、等时运动路程更长。红光组刺参的皮质醇含量高于白光组和黑暗组,而褪黑激素含量则未表现出显著差异(P>0.05)。在稚参培育阶段建议采用红光光谱,并将辐照度设定为2.5 W/m^(2),养殖环境应避免使用辐照度过高的光照。本研究不仅为了解刺参活动习性及生长所需的最适光环境条件提供了科学依据,同时也为刺参增养殖业的可持续发展提供了参考。

罗非鱼养殖尾水污染物沉降特征研究

罗非鱼(Oreochromis mossambicus)养殖排放尾水特征及沉降特点是影响尾水处理沉淀池设计的关键因素,也是实现尾水高效处理的前提和基础。本研究以海南罗非鱼养殖尾水为研究对象,通过对养殖排放尾水和周边环境进行污染监测及静沉降试验,测定水体总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(CODMn)、悬浮颗粒物(TSS)浓度,分析总结罗非鱼养殖尾水中污染情况及尾水处理合理沉降时间。结果显示:罗非鱼养殖尾水中TN、TP、CODMn和TSS的质量浓度范围分别为2.00~15.60、0.59~2.74、17.20~20.40和2.50~144.00 mg/L;养殖池周边水体TN、TP、CODMn和TSS的质量浓度范围分别为2.20~5.80、0.44~3.21、4.05~18.95和55.00~152.00 mg/L;养殖尾水中颗粒态氮(TPN)、磷(TPP)平均占比分别为20.80%~62.80%、50.80%~74.90%。尾水经静沉降处理24 h后,上层水体中TSS的下降率达到83.08%,静沉降处理48 h后TSS质量浓度下降84.62%,沉降效果趋于稳定。综合考虑,尾水静沉降时间建议选24 h可有效去除水体中悬浮污染物。

大连市乌蟒岛海域大型深水坐底式网箱建设适宜性分析

为更加准确、科学、高效地评估大型深水坐底式网箱建设的适宜性,针对大连市乌蟒岛西北部321 hm^(2)海域,对该海域的政策符合性、海况适宜性和运营增效性三方面进行调查研究,评估在该海域建设大型深水坐底式网箱的适宜性。结果显示:该海域区域1为最适宜进行大型深水坐底式网箱建设的区域,其次为区域2、3、4、5。最适宜建设区域主要位于该海域的东南部,海域面积约13 hm^(2),符合政策要求,海域水交换状况良好,海底地形平坦,地质结构稳定,地基承载力条件较好。此区域完全可满足大型深水坐底式网箱的建设和运营需求,有利于大型深水坐底式网箱的功能发挥。本研究构建了大型深水坐底式网箱建设适宜性综合评价体系,选出适宜建设区域,可为大连市乌蟒岛海域大型深水坐底式网箱的建设与发展提供参考。

基于CFD的某远洋围网渔船纵倾节能技术

为响应联合国粮农组织(FAO)提出的“蓝色倡议”和海洋经济可持续发展要求,降低某40 m远洋围网渔船整个营运周期的能耗和运营成本,提高远洋渔船的能效管理技术水平,本研究依托渔船数字化研发平台,基于雷诺平均方程法(RANS),运用计算流体力学(CFD)分析软件STAR-CCM+对该远洋围网渔船不同吃水、不同纵倾状态下的船舶阻力进行仿真计算,分析其阻力的变化规律并寻找不同吃水不同航速下的最佳纵倾角度,针对围网渔船完整营运周期中关键工况点的排水量和航速需求,建立全工况最佳纵倾操作手册和主机功率的经济性选择方案,并通过船舶正浮状态和最佳纵倾状态能耗对比计算验证纵倾优化的实际节能效果。研究结果可为同类型远洋渔船的节能减排优化设计和运营管理提供案例参考。

基于深度学习的鱼类跟踪技术研究进展

近年来,水产养殖和渔业资源保护的智能化发展迅速,对鱼类跟踪技术的需求也随之增加。传统的鱼类跟踪方法主要依赖于目视观察和标签追踪,存在效率低、应用范围有限、准确率不高等问题,限制了其推广应用。随着深度学习技术在计算机视觉领域的快速发展,基于深度学习的鱼类跟踪技术能够提供准确、客观、可扩展和自动化的跟踪方法。首先,介绍了鱼类跟踪技术的跟踪对象和4种深度学习鱼类追踪方法,分别是语义分割、实例分割、目标检测和目标分类。其次,介绍了鱼类跟踪技术如何获取鱼类轨迹与姿态、鱼类数量以及鱼类体长等鱼类目标跟踪信息。接着,介绍了基于深度学习的鱼类跟踪技术在鱼类疾病、鱼类摄食行为以及鱼类健康状态方面的应用,并从低对比度和纹理模糊、图像颜色失真以及遮挡和变形等3个方面,探讨了目前基于深度学习的鱼类跟踪技术的主要问题和一些相应的解决方法。最后,对基于深度学习的鱼类跟踪技术的发展前景进行了总结和展望。研究认为:基于深度学习的鱼类跟踪技术具有更高的准确度和客观性,为不同场景下的实际应用提供了更多解决方案,该技术有望在水产养殖管理、鱼类科学研究以及海洋环境保护等领域发挥更重要的作用,为相关领域提供更多的数据和支持。

基于ResNet34模型的大菱鲆鱼苗识别计数方法

鱼苗数量的精准统计对提升苗种品质评价、养殖密度估算、鱼苗销售等环节的智能化水平具有重要作用。针对大菱鲆鱼苗个体小、透明度高以及体型不规则等影响计数精准度的问题,提出了一种基于ResNet34的大菱鲆鱼苗识别计数方法。首先,设计了一套适用于微小目标计数需要的图像采样装置,采用图像预处理方法实现鱼苗前景分割和初步定位。为了有效统一样本空间和待识别目标空间,利用最小外接矩规则化初步定位前景图像,构建图像样本集。大菱鲆鱼苗识别阶段,利用相同预处理方法获取待识别目标区域,并引入ResNet34模型作为识别模型实现待识别目标区域苗种识别;最后,通过统计所有待识别目标识别数量结果实现大菱鲆苗种计数。结果显示:本方法在微小鱼苗识别计数方面取得了较好的精度,利用ResNet34模型的大菱鲆鱼苗的识别平均准确率达到94.27%,比基于SVM方法(识别精度85.8%)和AlexNet(识别精度87.04%)方法识别精度分别提高7.4个百分点和8.64个百分点,优于ResNet18(识别精度93.21%)和ResNet50(识别精度93.83%)等相似结构的识别效果。本模型鱼苗计数的平均准确率达到96.28%。研究表明,提出的样本集构建和识别方法能够满足微小目标计数需求,可为鱼类苗种计数提供了技术借鉴。

草鱼池塘养殖水体的悬浮物特征

为了解草鱼养殖池塘水体中悬浮颗粒物(SS)的组成结构及其变化特征,采用静沉降方式对草鱼养殖水体沉降处理,运用激光粒度分析仪探究养殖水体沉降前后悬浮颗粒物的粒径分布(PSD)变化情况、测定沉降前后水质指标变化情况及分析悬浮颗粒物沉降特性。结果显示:草鱼池塘养殖水体中产生的SS随时间延长逐渐减低,30 min后水体中SS显著降低(P<0.05),150 min后上层水体中SS可降低60%以上;静置30 min后,上下水体中SS的PSD呈现显著性差异(P<0.05),粒径大于100μm的SS沉积于底部,上层水体中的SS整体趋于小粒径分布;随着沉降时间延长,水体中SS的比表面积逐渐增加,颗粒无机物(PIM)较颗粒有机物(POM)沉降速度快,150 min后,水体SS的主要成分为POM;SS对水质有影响作用,水体中的TN、TP的质量浓度随沉降时间延长而降低(P<0.05),在120 min后趋于稳定。研究结果进一步了解草鱼养殖池塘养殖水体悬浮颗粒物沉降特性,为调控草鱼养殖池塘水体中的悬浮颗粒物提供一定的理论依据。

红外心率测定技术在香港牡蛎保活运输过程中的应用

心率能反映牡蛎活力水平和生理状态,可作为生命特征指标,用于监测牡蛎的生理代谢水平,本研究为优化香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)保活流通过程中心率测定技术,探究牡蛎保活期间心率的变化,为牡蛎活体流通提供理论依据。以香港牡蛎为研究对象,依据线性数学模型确定牡蛎心脏位置,并基于红外传感器结合PowerLab装置优化红外心率测定技术,探讨了牡蛎活体流通过程暂养盐度波动、线性诱导休眠和贮藏期中对牡蛎心率的影响。结果显示:经6 mm钻孔前处理后,在海水中暂养对牡蛎活力影响较小,第9天存活率仍达100%,且红外测定方法的第2~18 h内心率无显著性差异(P>0.05);个体规格、干露、盐度、温度均显著影响牡蛎的心率(P<0.05),海水贮藏牡蛎经红外技术测定的心率随时间呈显著上升趋势(P<0.05),干露贮藏牡蛎末期心率随时间呈先上升后下降(P<0.05),过度的非生物胁迫时会引起心脏停止搏动现象的产生,可能会对其造成不良影响。研究表明,红外测定技术适用于作为测定牡蛎心率技术,在保活期中心率变化有效反映了牡蛎的生理状态,可采用心率作为牡蛎无水保活的活力测定指标,对研究基于心率为指示牡蛎保活监测体系具有一定参考意义。