中国渔业装备科技研究进展

现代渔业装备是实现渔业现代化的重要保障,新中国成立70年来,中国渔业装备从无到有,得到了长足的发展。文章概述了中国渔业装备的发展沿革及主要贡献,介绍了“十三五”以来的主要创新性成果,并重点指出中国渔业发展趋势与装备科技需求。具体包括:养殖生产力水平亟待提高,需要发展更为高效的设施渔业,以稳定保障供给的基本盘;养殖新空间亟待拓展,需要创新全产业链一体化新型养殖方式,逐步成为保障供给的新补充;绿色发展的要求会更高,需要构建生态循环型生产方式,使渔业全面走上可持续发展的正轨;装备现代化成为重要需求,需要发展机械化、智能化生产技术,成为渔业“由大到强”的重要标志;社会现代要素加速融入,现代渔业正在进入“工业化渔业”和“特色渔业”同步发展的新时期。

中国渔业装备和工程科技发展综述

近年来,随着国家对渔业装备与工程的日益重视以及现代科技水平的不断提升,中国渔业装备和工程技术水平得到了迅速的发展,一些领域已达到国际先进水平,为促进我国实现渔业现代化提供了强有力的支撑。文章重点介绍了近年来中国池塘养殖装备和设施、工厂化养殖装备和设施、浅海养殖装备和设施、深远海养殖装备和设施、渔船装备、捕捞装备和水产品加工装备等的科技发展状况,通过与国外先进技术的比较,指出存在的不足,并对今后的发展提出了建议。

中国深远海养殖的技术经济分析

落实“大食物观”保障粮食安全,推进中国海洋渔业产业转型升级,拓展海水养殖新空间,采用什么样的发展路径和发展方式是急需回答的关键问题。文章深入分析重力式网箱、桁架类网箱、养殖工船等3种深远海养殖典型生产方式的关键环节技术特点,并在此基础上,运用工程技术经济学原理与方法,进行全产业链技术经济分析与经济效果评价。解析评估表明:重力式网箱是深远海养殖的初步生产方式,也是当前产业发展的主体,但难以适合更深的开放性水域安全性要求。桁架类网箱在北方水域的应用空间有限,而在水温在相对稳定的南方海域,则有较大的发展空间,是特定水域养殖设施走向深远海的发展途径。养殖工船是未来海上工业化养殖的发展方向,但一次性投入强度大,产业链配套是需要逐步完善。文章的分析结果可为深远海养殖渔场建设提供理论参考与借鉴。

白洋淀生态修复工程的渔业资源调控效果

针对白洋淀渔业资源衰退、生物多样性下降、水体富营养化的生态问题,设计并实施了“白洋淀水域生态修复工程”,营造了水生动物栖息生境、恢复了水生植物多样性、开展了底栖生物增殖改底。为研究该工程对渔业资源群落结构的调控效果,该研究选取修复区(鲥鯸淀)为研究对象,相邻的水域(大白洋淀)作为对照水域,进行了渔业资源调查和食物网结构及营养级分析。结果表明,修复区渔获种类数、渔获丰度和渔获生物量相较于对照区分别增加了35.29%、58.60%和200.00%,修复区鱼类体征值(平均全长、体长和体质量)均高于对照区。碳、氮稳定同位素分析结果显示,修复区的主要渔业生物δ^(13)C、δ^(15)N均值显著高于对照区,且修复区的δ^(13)C跨度(6.30‰)明显大于对照区(4.47‰)。修复区内主要渔业生物的营养级范围、总跨度和均值均高于对照区,修复区多数物种营养级集中在>3.0~3.5,而对照区多数集中在>2.5~3.0。因此,该研究表明,综合性、系统性水域生态修复工程的实施能有效提升生物多样性、稳定生态系统结构、优化食物网结构和提高营养级水平,加速白洋淀的生态功能和渔业资源的恢复。

基于DeepSORT算法的循环水养殖鱼池漂浮死鱼智能捞除技术研究

为解决工厂化循环水水产养殖过程中出现的少量鱼类死亡对养殖水体的污染问题,需要将鱼池中处于漂浮状态的死鱼及时捞除。提出一种基于DeepSORT改进算法的循环水养殖鱼池漂浮死鱼的智能捞除方法。步骤如下:首先,建立循环水养殖鱼池漂浮死鱼捞除系统,完成相机标定和机械臂手眼标定,实现目标死鱼与机械臂间的坐标转换;然后,采用更贴合目标死鱼轮廓的旋转检测算法对目标死鱼进行检测识别,并输出目标死鱼信息作为DeepSORT算法的输入项;再次,通过旋转外观特征和旋转IOU改进DeepSORT算法,获取更具有鲁棒性的目标死鱼信息,实现对目标死鱼的实时检测识别与跟踪;最后,采用ROS的话题通讯机制,将目标位置发送到机械臂控制系统,控制机械臂实现目标死鱼的智能捞除。结果显示:本算法下多目标跟踪准确率为79.6%,比YOLOv5-DeepSORT算法提高了22.6%;多目标跟踪精确度为68.4%,较YOLOv5-DeepSORT算法提高了4.9%;在进水和曝气正常的情况下,一次性捞除成功率达到77.14%。研究表明,该方法可有效实现对鱼池表面漂浮死鱼的智能捞除,并可为其他领域的移动物体智能抓取研究提供技术参考。

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。

中国深远海养殖产业发展形势与对策

为了加快推进中国海洋渔业产业转型升级,拓展海水养殖新空间,落实“大食物观”,保障粮食安全,文章阐述了中国深远海养殖产业发展现状,从养殖规模、养殖设施、经营主体、政策导向等方面进行分析。对应中国深远海养殖提高产业竞争力和可持续发展的要求,围绕中国深远海养殖产业如何提质增效,剖析阐明了目前主要存在生产布局不合理、设施装备和养殖技术水平有待提高、产业链配套不够完善、生产安全亟待加强等问题。并在此基础上提出了优化养殖生产布局、推动全产业链发展、规范养殖生产行为、科技引领创新发展等对策建议。旨在为推进中国深远海养殖产业规范有序、健康高效发展提供参考。

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。

大型养殖工船氧锥设计与运行效果试验

保证养殖水体适宜的溶氧浓度对养殖鱼类的健康生长至关重要。为满足养殖工船超大封闭水体及高密度养殖的需氧要求,以氧锥作为研究对象,建立氧锥尺寸模型,根据双膜理论与菲克定律以及增氧机增氧能力试验标准,开展氧锥增氧性能试验。结果显示:氧锥出口的溶氧质量浓度能达到40 mg/L,超饱溶氧接近400%,实现超高溶氧饱和度;在氧气进气量为7.6 m^(3)/h,氧锥操作压力为0.07~0.25 MPa条件下,增氧能力受操作压力影响不明显,但是最佳进气量范围受操作压力影响显著。操作压力越大,当氧气进气量增大时,越不容易形成大气泡析出水面,从而保持较高的氧气利用率;在氧气进气量大于6.5 m^(3)/h,操作压力为0.07~0.25 MPa,每个养殖舱配置1个氧锥能满足养殖舱氧量需求。该研究为大型养殖工船增氧设备的工程设计及稳定高效运行提供了基础数据。

中国海洋渔业转型与深蓝渔业战略性新兴产业

中国的渔业发展为保障粮食安全、增加优质动物蛋白供应发挥了重要作用。由于近海渔业资源衰退、水域环境恶化、生产方式粗放、产业结构不合理等影响因素,海洋渔业发展空间受到了限制,拓展渔业发展空间,向深远海域发展的需求与日俱增。该文从中国渔业转型的发展要求、发展现状和制约因素出发,重点分析了深远海养殖的发展潜力,提出了深蓝渔业“养捕加一体化”的概念。阐明了深蓝渔业由深远海工业化养殖、海洋生物战略性种群资源利用、水产品高值化加工与冷链物流系统、种质资源开发和渔业船联网等要素构成,具体阐述了其发展方式,旨在为推进中国深蓝渔业发展提供参考。

基于声学方法的水产养殖投饲反馈技术研究进展

目前水产养殖常用的投饲方法是定时定量投喂,往往导致投饲不足或过量。通过监测养殖对象摄食状态为投饲控制提供有效反馈信息,能够根据养殖对象食欲实时调整投饲量,满足摄食需求并减少饲料浪费。声学方法由于其固有的物理特性可以在浑浊水体中测量养殖对象摄食状态。本文介绍了残余饲料检测、鱼群空间分布监测和摄食声音监测这3种基于声学方法的投饲反馈技术,总结了近30年来国内外研究进展,对不同反馈技术的特点和问题进行了分析,并提出声学方法需要与其他反馈技术和投饲量预估方法结合使用,以满足复杂养殖条件下精准投饲要求。

中国池塘养殖设施装备历史、现状和发展研究

池塘养殖历史悠久,也是中国最主要的水产养殖模式。池塘养殖的发展不仅改变了世界蛋白质的供应格局,也为满足中国不断增长的食品需求和安全保障作出了重要贡献。现代渔业设施装备为池塘养殖技术水平的发展发挥了积极重要的作用,是池塘养殖业实现集约化、规模化养殖的重要前提和保障。重点回顾了中国池塘养殖设施装备的历史、现状,结合国外池塘养殖发展状况阐述了中国池塘养殖设施装备的发展趋势,并提出了相关研究建议。

虎龙杂交斑循环水育苗系统设计及应用效果

为了进一步研究封闭式循环水养殖系统在海水鱼育苗生产过程中应用的可行性,采用物质平衡相关原理,结合循环水养殖水处理设施设备构建技术,优化了水处理工艺流程并设计了生物滤器体积与循环量等关键参数,构建了一套封闭式可控型循环水育苗系统。设计了2路水处理环路,集成构建了育苗池双排水、竖流沉淀、移动床生物过滤等高效水处理技术和装备。使用该育苗系统开展虎龙杂交斑(Epinephelus lanceolatus♂×E.fuscoguttatus♀)育苗试验,重点考虑溶氧、pH和氨氮3个水质指标及全长、体质量和出苗率3个生长指标。结果显示:仔稚鱼生长情况良好,平均全长(75.1±0.55)mm,平均体质量(9.2±0.42)g,出苗率16.28%。水质检测结果显示:温度26.8~27.7℃,溶氧6.6~7.2 mg/L,pH平均为8.31、总氨氮平均质量浓度为(0.183±0.191)mg/L,水质情况良好。经济性分析结果显示:单茬利润1.86万元,年利润5.58万元(按1年3茬计),具有良好的经济效益。该研究可为工厂化循环水育苗系统应用及推广提供技术支持。

中国渔业节能减排状况及发展建议

进入21世纪,中国渔业得到了更加快速的发展,也取得了一些令人瞩目的成绩,极大地弥补了优质蛋白源短缺,为中国粮食安全提供了重要保障。但是,渔业是一个对能源和资源有较大依赖的行业,在快速发展的同时,也付出环境和能耗的代价,粗放的生产模式,给周围环境带来赤潮、水华等负面影响,渔船燃油生产性成本投入已超过捕捞总成本的2/3,这已经成为制约渔业可持续发展主要障碍。党的十八大报告提出大力推进生态文明建设,为渔业的发展指明了方向。本文重点介绍了国内外水产养殖、水产捕捞、水产品加工领域的节能减排发展情况。与国外渔业发达国家相比,国内在渔业这3个领域的节能减排研究应用起步较晚、基础较弱,但发展较快、成果较好,节能减排的动力和潜力也较大。同时,对今后的发展提出了建议:一是积极采取措施,促进生产方式向节能减排方向转变;二是加强基础性、关键性技术研究,推进传统生产方式转型升级;三是加强新产品、新技术的示范推广,建立引领性水产高效生产新模式。本研究以期为渔业转型升级,走节能减排绿色可持续发展之路提供参考。

深蓝渔业发展策略研究

近年来,受制于近海渔业资源衰退、水域环境恶化、生产方式粗放等多重影响,渔业发展空间受到严重压缩,水产品质量安全问题更加突出。向深远海拓展新空间、挖掘优质蛋白的需求迫在眉睫,发展深蓝渔业已成为推进海洋强国战略、促进渔业升级转型的必然选择。本文围绕海洋经济和科技发展规划、深远海养殖技术与装备、南极磷虾等海洋战略性资源开发利用等方面,阐述了国内外目前深蓝渔业发展形势和现状,分析了发展深蓝渔业在食物安全供给、渔业可持续发展、蓝色经济发展等方面的战略意义,认为要持续稳步推进深蓝渔业发展,建议深蓝渔业的发展要因地制宜,做好统筹规划;要科技创新,加快技术攻关;要循序渐进,实现稳步推进;要产业升级,加快融合发展。

水产养殖生产信息化技术发展研究

水产养殖生产信息化是信息技术在产业生产全链条的高度集成和综合应用,对中国水产养殖产业信息化发展具有积极的推动作用,能够有效改变传统的渔业生产方式,促进企业生产向精准化、智能化方向发展。本研究从产业发展和技术应用的角度,对水产养殖生产信息化的基本任务进行了分析。总结了生产信息化基本技术环节,从信息采集、智能决策、企业信息化模式和智慧服务组件4个方向梳理了国内外水产养殖信息化技术发展现状和研究进展。最后针对水产养殖智能技术深度应用过程中碰到的困难与挑战,从提升信息采集能力、知识和数据的智能应用、实现全面感知和装备智能化等方面提出了水产养殖生产信息化技术发展方向和应用发展的对策。

生态悬床技术对白洋淀水环境修复效果的研究

为解决白洋淀深水区沉水植被恢复的问题,开发了一种由水生植物、绳索及支撑杆构建的生态悬床。生态悬床可根据水位变化调整在水体中的上下位置,2019年7月—2019年11月连续测定悬床周围水体中水质状况,研究了悬床种植沉水植物对湖泊深水区氮磷营养盐的净化效果。结果显示:狐尾藻在悬床上生长良好,并能有效地降低水体中的氮磷营养盐;试验开始一个月后,悬床周围水体总氮、总磷、亚硝酸盐氮去除率分别为40.54%、53.45%、99%;试验结束时,悬床周围水体总氮、亚硝酸盐氮和化学需氧量(COD)质量浓度分别比试验开始时下降了12.43%、33.93%、17.09%。研究表明:悬床种植沉水植物可有效解决沉水植物生长光照不足的问题,是北方藻型湖泊恢复沉水植被的有效措施之一。

基于CFD模拟及PIV技术的鱼池流场分析与优化

以计算流体力学(CFD)理论为基础,基于大型计算流体力学软件Fluent和粒子跟踪测速技术(PIV),开展鱼池流场流态数值模拟与验证方法研究。建立了一套鱼池的三维湍流流动数值模拟模型,通过拟合进水流量、进水口直径和进水高度来获得最佳流速和适宜的流场,分析流速分布和颗粒物运动轨迹;利用PIV技术对鱼池流场进行试验测量,了解鱼池流场及颗粒物运动信息。结果显示:合适的进水参数可使鱼池流场无论从稳定性、排污性能还是节能方面都更符合实际使用需要,数值模拟结果与PIV实测试验结果对比基本吻合,符合鱼池流场的流动特征,数值误差基本保持在8%以内,进一步表明本研究的数值计算和性能预测均能达到一定的精度,可有效掌握鱼池内部三维流动结构和基本流态。CFD数值模拟与PIV技术有机结合,可形成较完整的鱼池流场分析方法,可为今后鱼池的结构设计提供研究手段及理论依据。

基于“一带一路”倡议的中泰渔业协作发展探索

在渔业方面,贯彻落实“一带一路”倡议,实施渔业“走出去,引进来”战略,促进我国水产养殖业和周边国家地区的交流合作,共同推动区域传统渔业向现代渔业转型升级,是现代渔业发展的必然方向。泰国作为“一带一路”之东盟国家,从泰国的渔业资源现状、渔业产业发展、渔业现阶段存在的优势和不足以及中泰渔业协作发展探索等多个方面进行阐述,通过研究泰国渔业现状及探索中泰渔业协作发展之路,提出技术支撑、资源引进、取长补短、共同进步等相对应的策略与建议,为中国-东盟国家在基于“一带一路”倡议的渔业层面战略发展提供样本。

循环水养殖系统中的增氧技术应用研究

养殖水体中的溶氧值是满足养殖品种在养殖环境中生长的重要条件之一。该文归纳了养殖模式的发展和变化,介绍了国内外增氧发展及循环水养殖系统中的主要增氧方式,为进一步提高增氧技术水平提供参考。