渔业现代化

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    水产养殖生产信息化技术发展研究
    刘世晶1,2，李国栋1,2，涂雪滢1，孟菲良1,2，陈军1,2
    2021, 48(3): 1.
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    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、智慧服务组件等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。
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    中国渔业节能减排状况及发展建议
    黄一心，鲍旭腾，孟菲良，巩沐歌，丁建乐，梁澄，周海燕，田昌凤
    2021, 48(3): 10.
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    进入21世纪，中国渔业得到了更加快速的发展，也取得了一些列令人瞩目的成绩，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为渔业的发展指明了方向。重点介绍了国内外水产养殖、捕捞和渔船、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，国内在渔业三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；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方式。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借鉴。
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    金枪鱼延绳钓渔业中缓解海龟误捕方法研究进展
    宋利明1,2，许回1，隋恒寿3，张敏1,2
    2021, 48(3): 18.
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    海龟是金枪鱼延绳钓误捕的主要物种之一，如何减少其误捕是国际社会关切的热点。海龟其栖息水层和环境不同于金枪鱼，钓钩和饵料等也影响海龟的误捕。文章从钓钩深度、钓钩的选择性、饵料的选择性、环境因子以及声学因素等方面综述了国内外金枪鱼延绳钓渔业中缓解海龟误捕方法的研究进展，结果表明：控制延绳钓钓钩深度是缓解海龟误捕的有效途径；较大尺寸的圆型钩可以有效缓解海龟误捕；蓝色染色饵料或许能缓解海龟误捕；避开海龟偏好的海表面温度进行作业对缓解海龟误捕有效；应用声学干扰可缓解海龟误捕。建议今后金枪鱼延绳钓渔业中缓解海龟误捕研究应：确定钓钩最佳沉降深度；探索减少海龟误捕和保证金枪鱼渔获率的最佳尺寸和钩型；研究染色饵料或拟饵等对海龟选择性的影响;考虑诱饵、钓钩类型、钓钩尺寸和钓具浸泡时长对海龟误捕和海龟释放后存活率的潜在协同效应；继续开展利用声学区分海龟和金枪鱼及缓解海龟误捕方法的研究。
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    海洋渔业声学装备关键技术研究进展
    宗艳梅1，魏珂2，李国栋1,2，谌志新1,2，唐学大1，张玉涛2
    2021, 48(3): 28.
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    海洋渔业声学装备在海洋渔业精准探测、高效捕捞中有着重要应用，其关键技术的改进对于装备性能提升至关重要。本研究分析了海洋渔业声学装备关键技术国内外研究现状，论述了单波束、双波束、分裂波束和多波束关键技术的研究进展，并重点阐述了近十年来多波束、多频和宽带关键技术在海洋渔业声学装备方面取得的重大进展。研究表明，国内渔业声学装备关键技术虽取得了一定进展，但与国外先进技术还存在较大差距，文章最后对国内渔业声学装备关键技术未来发展进行了展望。
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    直壁双管结构射流角度对方形圆弧角养殖池流场的影响研究
    胡艺萱1,2，张倩1,3,任效忠1,4, 毕春伟5，刘鹰1,4
    2021, 48(3): 36.
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    为改善水产养殖池内的水动力条件，同时兼顾降低工厂化循环水养殖的能源消耗，采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）技术，建立对直双管（两个进水管布设于不相邻的两个直壁中间位置）入流的养殖池三维数值计算模型，对不同射流角度的方形圆弧角养殖池内流场特性开展数值模拟。结果显示：射流角度对养殖池内平均流速和流场分布均匀性的影响明显；在同一循环次数设定条件下，当射流角度在0°~10°区间，有利于获得更高的水体流速和更均匀的流场，尤其以射流角度为0°时效果最优，养殖池内流场特性总体上优于其他工况，满足降低养殖能耗与兼顾营造养殖生物所需适宜流场的需求。本研究可为工厂化循环水养殖系统流场的设计营造提供参考。
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    方形圆弧角养殖池射流间距对流场特性的影响
    季川1，2，李健2，陈钊2，战文斌1
    2021, 48(3): 44.
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     为研究养殖池入射流间距对双管射流模式下（射流位置位于圆弧角，射流角度为30°）方形圆弧角养殖系统内流场特性的影响。采用流体动力学仿真技术，通过有限体积法和有限差分法构建三维数值计算模型，选取RNG k-ε湍流模型模拟工厂化循环水养殖池池内流场流动状态。结果显示：通过优化入射流间距可以有效提高养殖池整体流速、流场分布均匀性以及能量有效利用系数，减小入射流的能量损失，提高排污的经济效益。当入射流间距在0.05 m时，养殖池系统能够获得最佳水动力条件，此射流间距下，养殖池整体流速更高，污物移动时的向心趋势更加明显，流场运动状态最有利于养殖池内污物的排出。本研究结果可为方形圆弧角养殖池进水管布设方式提供理论参考。
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    三段式凡纳滨对虾循环水养殖模式研究
    杜以帅1,3，邱天龙1,3，周利1,3，陈福迪1,3，徐建平1,2，李叶1,2，孙建明1,3
    2021, 48(3): 51.
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    在稳定的循环水养殖系统（RAS）条件下，开展了凡纳滨对虾三段式高密度养殖模式研究。本研究将凡纳滨对虾的整个养殖周期分为三个阶段：第一阶段为标粗养殖，放置120万尾凡纳滨对虾P5虾苗，养殖水体96.8 m3，养殖密度为1.24万尾/m3水体，经过31 d的养殖，平均体质量为0.28 g/尾，单产为3.4 kg/m3；第二阶段为循环水养殖系统（RAS）中段养殖，养殖水体338 m3，养殖密度为3447尾/m3，经过30 d的养殖，平均体质量为3.89 g/尾，单产为8.3 kg/m3；第三阶段为RAS养成阶段，养殖水体676 m3，养殖密度为1 062尾/m3，经过41 d的养殖，平均体质量为13.46 g/尾，单产为13.3 kg/m3。RAS养殖期间养殖水体溶氧（DO）、总氨氮（TAN）、亚硝酸盐氮（NO2--N）和弧菌总数均控制在良好的范围，为养殖产量的提高提供了水质保障。总体上，凡纳滨对虾三段式养殖模式能充分利用循环水系统的负载和使用效率，减少了系统的运行成本。本研究为国内凡纳滨对虾的循环水养殖方式与管理提供了模式探索。
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    河蟹养殖池塘多层水温实时监测系统设计与试验
    陈雷雷，杜舟，李俊，胡庆松
    2021, 48(3): 59.
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    为研究微流水循环生态养蟹模式下河蟹养殖池塘的水温分布特性，设计了基于物联网云的多层水温实时监测系统，其多层水温感知终端采用6个温度传感器采集不同水层的水温并上传至物联网云平台，物联网云平台通过物模型的设计管理不同监测点及传感器的上传数据。经试验验证，结果显示：系统能实时、稳定地监测池塘各水层的水温值，监测频率为5 min/次；微流水使得高温时段池塘水温极值变小2°C，上下层水温差值减小2.5°C，能有效降低水温分层的风险；同时，微流水循环养殖可以有效提高池塘水温均衡度，微流水状态下全天均衡度平均值为0.893，较静水状态下的0.811提高了10.17%。验证了该系统的可行性及微流水循环养殖模式的有效性。
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    循环水养殖系统微滤机过滤对调节水体细菌群落结构的影响
    肖坤1,2，郝婧薇1,2，王艺3，曲宝成1,2，傅松哲1,2，刘鹰1,2
    2021, 48(3): 67.
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    为研究微滤机过滤对循环水养殖系统水体细菌群落结构的影响，分别在试验第1天、第30天和第60天对无微滤机的池A及微滤机过滤的池B两个养殖红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)的循环水养殖系统采集水样，平板计数法测定养殖水体弧菌、细菌总数后，以荧光原位杂交法(FISH)检测养殖水体弧菌属(Vibrio)、红细菌科(Rhodobacteraceae)的空间分布。同时，采用16S rDNA扩增子测序对养殖水体细菌群落组成进行分析。计数结果显示，池A养殖水体弧菌总数均高于池B。除试验第1天外，池A养殖水体异养细菌总数亦均高于池B；FISH检测结果显示，随养殖时间的推移，弧菌数量增长迅速，池A养殖水体中弧菌属聚集成点状，而红细菌科依然较均匀地分布于养殖水体中，池B养殖水体中弧菌属、红细菌科均较均匀地分布于养殖水体中；16S rDNA扩增子测序结果显示，池A和池B养殖水体的细菌组成存在差异，池A养殖水体的弧菌属所占细菌总量的比例均显著高于池B；除试验第30天存在波动外，池A养殖水体的红细菌科所占细菌总量的比例显著低于池B；除试验第1天外，池A与池B养殖水体细菌丰度和多样性均无显著变化。同时初步研究表明系统运行60 d左右，建议对微滤机滤膜进行更换或清洗。本研究初步揭示了微滤机使用与否对循环水养殖系统微生物种群结构的影响，可对循环水养殖系统的病害防控提供理论参考。
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    基于水动力性能的网箱网衣网目群化数值模拟方法研究
    施兴华，周游，钱佶麒，于泽群
    2021, 48(3): 74.
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    网衣是网箱的重要组成部分。为解决对网衣的运动变形以及受力进行数值研究的问题，基于Morison方程和集中质量法，提出了网目群化改进方法。改进方法保持了网目群化前后网衣的体积和质量不变，并通过调整水动力系数达到改进后的网衣所受水动力与未群化前相同。通过对圆形网衣进行数值模拟，并与相关研究进行对比，分析了圆形网衣的容积损失率和水平拖曳力。结果显示：圆形网衣在均匀流速的流场中，其水平拖曳力随着流速的增大，增加的速率也随之增大，随后达到稳态，数值基本不变；增加网衣底部配重可以有效减小网衣的变形，但是随着配重的增加，其变形抑制效果在逐渐降低。改进的网目群化方法准确有效、简化效果显著，对于提高网箱水动力学模拟效率和计算精度都具有十分较好的参考价值。
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    基于主从多链的水产品区块链溯源信息管理系统设计与实现
    李梦琪1,2,3，杨信廷1,2,3，徐大明2,3，于华竟1,2,3，孙传恒2,3
    2021, 48(3): 80.
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    针对传统水产品溯源系统存在数据易篡改、环节不透明、管理中心化等问题，在分析水产品供应链及关键信息的基础上，设计了管理供应链溯源信息的主从多链存储模型，保证了各企业隐私数据的安全性，并减轻了单链结构的存储压力。同时设计了链上管控智能合约对水产品从养殖到销售的所有环节进行智能监控，从源头进行管控。在此基础上，设计了基于主从多链的水产品区块链溯源信息管理系统，基于Hyperledger Fabric平台实现了系统，并结合实际应用案例证明了系统的适用性。最后与区块链单链架构进行了测试对比，测试结果表明本研究提出的存储模型对溯源信息进行了并发分层存储，兼顾了隐私数据无需共享和单链负载大两个方面，保证了溯源数据的真实性，实现了追溯过程透明化。
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    基于深度学习的鱼类智能识别系统的设计与实现
    吕俊霖1，麦嘉铭2,熊浩2，蔡海真2
    2021, 48(3): 90.
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    我国拥有种类繁多的鱼类，外形是其分类的重要依据。但目前主要采用人工鉴定进行分类的方法，为解决鱼类人工识别的困难，提出一种基于深度学习的鱼类智能识别系统的设计，以实现对中国1 400种鱼类的智能识别。系统首先采用卷积神经网络的Efficent模型，将含有1 400种鱼类，50万张鱼类图片的数据集进行训练，最终得到的模型识别精度达到了95%，单张图片识别时间仅为0.2 s，模型大小为74.5 MB。然后系统前端使用微信小程序，后端采用Spring+SpringMVC+ Mybatis的SSM架构，调用训练好的模型文件进行识别，实现了鱼类识别、页面呈现、统计分析和相邻种类推荐等功能。该系统所提出的设计和实现方法对鱼类智能识别技术在移动端的应用提供了一种可行的思路，对海洋科研人员和开发人员有一定的借鉴作用。