渔业现代化

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中国水产养殖发展现状与前景展望

莽琦1, 2，徐钢春3，朱健3，徐跑3

2022, 49(2): 1.

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水产养殖是通过自然水域或人工水体，以人为控制方式进行水生经济动植物养殖和种植的活动。水产养殖利用范围广泛，包括海洋、滩涂、池塘、湖泊、水库、江河等不同水域空间。作为渔业的核心组成部分，水产养殖在保障优质蛋白供给、建设水域生态文明、加快渔业转型升级和振兴产业经济发展方面的作用愈发凸显。在全面加快渔业现代化建设的大背景下，水产养殖逐步从过去拼资源要素投入转向依靠科技创新和提高生产效率，从追求单纯数量增长转向更高质量、更好效益和更可持续的发展方式。近年来，随着水产养殖模式的升级和设施装备的进步，整个产业迎来了蓬勃的发展机遇，同时也面临着系列挑战。该文综述了发展水产养殖的重要意义，分析了其当前的发展现状，凝练了制约发展的主要问题，提出了种质资源保藏与育种技术研发、目标性状改良与重大品种培育、生产方式优化与传统模式升级、养殖设施研制与大型装备创建、高效饲料开发与病害精准防控、质量安全分析与追溯体系构建等亟需攻关的重点任务，形成了做好科技创新整体布局、做实研发平台基地建设、做优政策法规体系保障、做精区域典型样板打造等发展建议，为实现中国由水产养殖大国向水产养殖强国转变提供参考依据。

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船载式投饲机饲料输送关键参数仿真分析

俞国燕1,2，陈振雄2，刘皞春1,2，姬文超2，张宏亮2

2022, 49(2): 10.

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为降低船载式投饲机饲料输送过程中饲料颗粒的破损率，减少额定输送速率的能量损耗。采用CFD-EDEM耦合仿真方法分析不同入口风速和接头弯径对饲料管道气固两相流特性的影响。对比分析了20、26、30和40 m/s的入口风速，60、90、120和180 mm接头弯径对颗粒运动特性、气流场分布规律的影响。结果显示：入口风速为26~30 m/s时饲料颗粒碰撞次数和气流场压损较低；接头弯径为120 mm时管道饲料颗粒输送顺畅，气流分布均匀且能量损失低；故选择26 m/s的入口风速和120 mm附近的接头弯径，可以有效降低船载式投饲机的饲料颗粒破损率和气力输送能量损失。该研究可为船载式投饲机的金鲳鱼投饲作业和装备研究提供理论参考。

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葛安亮1，李延龙1，王新宝2，江文亮2，李相坤1

GE Anliang1，LI Yanlong1，WANG Xinbao2，JIANG Wenliang2，LI Xiangkun1

2022, 49(2): 18.

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空化射流作为新型水射流技术，具有能量密度高、冲击力强等特点，在网箱清洗装置上具有良好的应用前景。为探究空化射流的形成机理与冲蚀性能，为其在网箱清洗装置上的设计应用提供依据，参考现有商业化清洗机器人工作参数，选取压力15 MPa，流量27 L/min设计剪切型空化喷嘴，通过Fluent软件的Mixture多相流模型研究喷嘴内部流场与空化性能，采用水槽试验测试淹没环境下空化射流的冲蚀性能以及工作靶距。结果显示，数值仿真得到的喷嘴出口处的速度与理论计算结果非常吻合，差异小于0.5%；剪切型空化喷嘴的空化泡形成在喷嘴的扩散段并在射流中发展及溃灭，由于空化射流冲击力是高速射流和空化泡综合作用的结果，淹没射流试验中空化射流的冲蚀性能随靶距的增加先增加后降低，且射流倾斜冲击靶件表面时的冲蚀性能显著高于垂直冲击时的冲蚀性能。相比于高压射流，空化射流具有更强的冲击力，更适合应用于网衣清洗，其存在最佳工作靶距使射流的冲蚀性能达到能佳。

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基于CFD模拟及PIV技术的鱼池流场分析与优化

张成林1,2，张宇雷1,2，吴凡1，吴铠3，郑跃平3

2022, 49(2): 25.

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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、排污性能和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。

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玻璃钢渔船传热系数的研究

高霞1，朱陈程2，郑建丽2，姚静2

2022, 49(2): 34.

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为确定玻璃钢渔船最佳的绝热层厚度及传热系数，建立了玻璃钢渔船围壁结构的传热数学模型。基于该理论分析模型，分析了不同船舶尺度、不同设计温度下的玻璃钢渔船在不同绝热层厚度的传热系数及冷冻负荷。结果显示：玻璃钢渔船的传热系数最大不超过0.15 W/m2·K，远小于钢质船传热系数；船长为30~40 m的玻璃钢渔船多为超低温或中低温渔船，绝热层厚度对制冷设备选型影响较小，绝热层厚度可依据船体结构计算的实际骨材高度要求最小值确定，传热系数取值0.1 W/m2·K；船长为20~30 m的玻璃钢渔船多为冰鲜渔船，绝热层厚度对生产成本的影响远大于对冷冻成本的影响，绝热层厚度可依据船体结构计算的实际骨材高度要求最小值确定，传热系数可取值0.15 W/m2·K。本研究为玻璃钢渔船制冷系统设计提供参考。

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渔船倾斜试验现场控制系统设计

张怡1,2,3，黄文超1,张舒1

2022, 49(2): 42.

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为减少小型渔船倾斜试验时船上多余载重导致试验误差，采用渔船倾斜试验现场控制系统使摆锤数据的读取达到自动化、智能化的功能，精简原来必须在船上采集试验数据的人员数量。现场控制系统的硬件采用内含加速度传感器的摆锤系统进行搭建，软件采用基于C#.NET framework的开发环境结合Access数据库的方式进行研发。介绍了该系统中，船型数据库与摆锤数据库等关键数据库的搭建及系统控制界面的实现方法，并与不采用该现场控制系统而采用2组重力式摆锤的常规倾斜试验进行了比较。结果显示：采用该系统可以实现自动化记录摆锤摆幅，初步计算渔船倾斜角度并导出后续倾斜试验计算所需的数据文件等功能，最终船上试验人员可减少至0人，有效减少试验误差，提高倾斜试验精度。本研究成果可以为渔船倾斜试验提供参考。

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多波束宽带探鱼仪发射波束形成的现场可编程门阵列（FPGA）实现

魏珂,李国栋，王志俊,汤涛林，程婧

2022, 49(2): 51.

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多波束宽带探鱼仪是一种利用相控阵技术进行远距离、高分辨率海洋生物探测的声学装备。依据全方位多波束宽带探鱼仪在海洋拖网和围网捕捞中的实际需求，通过时延加权在一定的扇区内形成多个发射波束，设计了包含发射控制模块、直接数字频率合成（DDS）宽带波形生成模块、时延波束形成模块和delta-sigma调制模块的现场可编程门阵列（FPGA）数字发射系统，以达到集中发射能量实现更深更远距离的鱼群探测的目的。综合现有测试条件，通过实验室水池测试了水平相邻4通道发射机的波束指向性，并使用Matlab软件系统进行波束指向性仿真和调制信号性能分析。仿真及试验结果显示：本研究设计的数字发射系统性能良好，可完成阵子正前方30°内波束形成且实测信号强度与仿真误差小于1%。

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基于改进YOLOv5的水产养殖细菌性鱼病病原细菌检测算法

许竞翔，欧阳建，邱懿，邢博闻

2022, 49(2): 60.

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在水产养殖中，鱼病病原细菌的增长会暴发细菌性鱼病，引发大量养殖鱼类的死亡。因此对细菌性鱼病病原细菌质量浓度的监测极其重要。为了能够快速准确地统计出鱼病病原细菌这类小目标的数量和质量浓度，将深度学习引入水产养殖中，提出一种基于YOLOv5的鱼病病原细菌检测改进算法。首先在路径聚合网络结构中增加一层自下而上的路径增强结构，并且和主干特征提取网络中的第一层CSP模块输出的特征图进行特征融合，提高鱼病病原细菌的检测精度。然后在主干特征提取网络中的每一个卷积模块后添加注意力机制，对卷积模块提取到的特征进一步细化。最后，针对鱼病病原细菌数据集利用K-means++聚类算法获得和特征图更加匹配的先验框。结果显示，相比于原始YOLOv5算法，改进后的算法在测试集上的平均准确率均值为69.19%，提高了2.34%，验证了增加上采样层和注意力机制对鱼病病原细菌这类小目标的检测具有很好的效果。该方法可扩展应用于鱼虾卵的检测和识别上，根据鱼虾卵的数量供应匹配的饲料和氧气等，具有广泛应用前景。

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基于声学摄像机的养殖池塘南美白对虾资源量评估

沈蔚，彭战飞，张进，曹正良，廖德亮

2022, 49(2): 68.

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为准确评估养殖水域内南美白对虾资源量，研发一种利用水中声学摄像机（Dual-Frequency Identification Sonar， DIDSON），进行养殖池塘识别并评估南美白对虾（Litopenaeus vannamei）资源量的方法，并在上海某养殖池塘（长170 m 宽60 m）进行了试验。利用无人船搭载DIDSON在池塘内进行走航测量，采集南美白对虾声学数据，针对其声学成像构建目标识别计数模型，进行了南美白对虾影像的自动跟踪计数工作,并结合捕捞数据和人工目视计数验证了模型识别计数的准确性。结果显示：池塘内南美白对虾渔业资源量评估结果为，大规格个体（体长 > 10 cm）数量占比为78.2 %；水面的平均密度为7.39 ind/m2；总数量为75369 ind。南美白对虾的声学影像人工目视个体计数与使用目标识别计数模型自动计数的偏差约为8.47 %；由南美白对虾体长与体质量关系式推定池塘内总体质量约为1 415 kg，与历次捕捞统计南美白对虾体质量相比偏差约为8.63 %。本研究的水中声学摄像机适用于池塘内虾类资源量评估和行为观测，评估结果对池塘内虾类资源管理提供指示作用，同时评估研究方法可推广到虾类养殖管理的数据获取与分析中。

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鮟鱇鱼、鱿鱼、马面鱼明胶提取工艺优化

区兑鹏1，张小军2，严忠雍2，郑斌1

2022, 49(2): 76.

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为得到最优的鱼皮明胶提取工艺，通过响应法面对鮟鱇鱼、鱿鱼、马面鱼鱼皮进行提胶处理，优化了酶添加量、酶解时间、酶解温度，以及提胶时间和提胶温度。结果显示：鮟鱇鱼皮明胶提取最优工艺，酶添加量0.6%、酶解时间2 h，酶解温度40℃、提胶时间1 h、提胶温度75℃；鱿鱼皮明胶提取最优工艺，酶添加量0.6%、酶解时间2 h，酶解温度40℃、提胶时间1 h、提胶温度75℃；马面鱼皮明胶提取最优工艺，酶添加量0.6%、酶解时间1 h，酶解温度30℃、提胶时间2 h、提胶温度65℃。与传统酸法、碱法等方法相所得明胶得率11.23%比，采用响应面工艺优化的鮟鱇鱼皮明胶提高至24.598%，鱿鱼皮明胶得率从6.82%增长到20.807%，马面鱼皮明胶提取率为11.227%。研究表明，本研究的响应面工艺优化方法能有效提高明胶获得率，为水产品明胶提取技术提供参考。

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基于改进Mask R-CNN的花白鲢去鳞率计算方法研究

肖哲非，沈建，郑晓伟，徐文其

2022, 49(2): 85.

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去鳞是鱼类加工重要的环节之一，快速无损地计算去鳞率可实现对去鳞设备的评估或对其运行状态的实时监测。针对中国现阶段鱼类去鳞率的主要靠人工计算的现象，提出一种基于实例分割的花白鲢去鳞率计算方法，将去鳞后的鱼体分为无鱼鳞区域和有鱼鳞区域，通过改进Mask R-CNN进行分割，计算去鳞率。将注意力机制模块SENet加入以ResNet50为Backbone的特征提取网络中，并通过减层处理，使网络更注意有价值特征的同时减少运算时间，并通过改进Loss函数迫使网络优化方向偏向于掩膜分割。结果显示：以1 950张花白鲢图像作为数据集，对改进的Mask R-CNN模型进行训练，精准率达到90.6%，召回率达到91.9%；经试验验证，去鳞率计算平均误差为4.7%。研究表明，该方法具有良好的检测鱼体去鳞率能力以及实时计算能力，可用于评估去鳞设备，也可用于实时监测。

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不同干燥方式下南极磷虾干燥特性与主要营养物质变化

马田田，欧阳杰，赵昕源，沈建

2022, 49(2): 94.

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研究不同干燥方式加工后南极磷虾干燥特性与主要营养物质变化，旨在为南极磷虾干燥特性与工艺研究提供参考。以冷冻南极磷虾为原料，经解冻、蒸煮后分别采用恒温（65℃、75℃、85℃）、5℃和10℃梯度降温、5℃和10℃梯度升温5种方式干燥南极磷虾，以恒温干燥作为对比，分析后4种变温方式下南极磷虾水分含量、干燥时间、能耗与蛋白质、脂肪、虾青素含量变化情况。结果显示：恒温干燥方式下，南极磷虾干燥时间、能耗、虾青素含量随温度升高而降低，干燥时间、能耗在85℃时达到最低点，虾青素含量在65℃处于最高点，蛋白质和脂肪含量随温度升高先增大后减小，在75℃时达到最高点；变温干燥方式下，10℃梯度降温干燥时间、能耗最小，蛋白质、虾青素含量最高，5℃梯度降温脂肪含量最高；对比恒温与变温干燥方式，10℃梯度降温下干燥时间与能耗略大于恒温85℃，10℃梯度降温下蛋白质含量和5℃梯度降温下脂肪含量高于恒温75℃，10℃梯度降温下虾青素含量略低于恒温65℃。研究表明，适宜的变温方式可实现南极磷虾提效、降耗、保质的干燥加工目标，其中梯度降温在提效、降耗的同时能较好保留南极磷虾主要营养物质，在此基础上可根据南极磷虾粉用途选择适宜的变温梯度。

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不同鱼体大小、暂养温度、麻醉方式对黄颡鱼麻醉的影响

周文1,2，廖涛2，朱子健2，白婵2，王炬光2，熊光权2，柴毅1

2022, 49(2): 102.

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麻醉是提高活鱼运输效率重要的手段，为确定黄颡鱼最佳的麻醉方式、麻醉效果以及麻醉时间，采用3种麻醉方式（茶树精油、电麻醉、低温麻醉）、2种规格（体质量100.58±3.13 g 、体长20.5±0.32 cm；体质量157.35±7.16 g、体长25.33±0.51 cm）和2种暂养温度（17℃和24℃，7 d）对黄颡鱼麻醉效果的影响。记录黄颡鱼在每种条件下的麻醉诱导、恢复时间以及诱导温度（低温麻醉）。此外，本研究测量了黄颡鱼（24℃暂养、大个体）在3种麻醉方式持续麻醉过程中（3~11 min）皮质醇和葡萄糖的变化。结果显示：3种麻醉方式都能够有效麻醉黄颡鱼，茶树精油质量浓度、电流大小、鱼体质量大小和暂养温度对麻醉诱导和恢复时间有显著影响（P＜0.05）。3种麻醉方式的诱导时间、恢复时间（除电麻醉外）和麻醉条件都随着暂养温度降低和体质量提高而增加；其中，电麻醉的恢复时间无明显差异（P＞0.05）。此外，经24℃暂养后大个体和小个体黄颡鱼所需茶树精油的最佳质量浓度分别为130 mg/L、120 mg/L；经17℃暂养后大个体和小个体所需茶树精油的最佳质量浓度分别为190 mg/L、130 mg/L。最后，应激结果显示，皮质醇和葡萄糖水平随着麻醉时间延长呈上升趋势，其中电麻醉上升最快，茶树精油次之，而低温麻醉最低。电麻醉的理想暴露时间为3~7 min，低温麻醉和茶树精油理想暴露时间为3~11 min。研究表明，高温暂养驯化能够降低麻醉剂使用的质量浓度，减少个体的麻醉效果差异，低温麻醉是理想的麻醉方式，能够适应各种水温和大小的黄颡鱼，降低应激，改善福利。

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