渔业现代化

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  • 循环水养殖系统氧锥运行参数设计
    杨菁, 管崇武, 宋红桥, 等
    2023, 50(2): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.001
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    以氧锥为气水混合装置的纯氧增氧系统溶氧效率高，但需产生一定气耗及能耗。本研究运用物质平衡等相关原理，对通入氧锥纯氧气体流量、养殖水体流量进行科学设计，分析其运行成本，并讨论设计关键问题。结果显示：采用一定锥体结构尺寸氧锥，当通入其纯氧气体流量为14.6 L/min、养殖水体流量为1 327.3 L/min（养殖系统水循环量79.6 m3/h）时，能充分利用氧锥81.88%～89.07%高溶氧效率，提供1 026.8～1 116.9 g/h养殖系统需氧量，完全满足养殖水体300 m3、养殖密度6 kg/m3的凡纳滨对虾循环水养殖溶氧量需求。氧锥运行耗氧1 252.7 g/h，耗电2.9kWh。研究表明，本设计对提高纯氧增氧系统技术性能，推进纯氧增氧在高密度循环水养殖中广泛应用提供支持。

  • 溶解碳源与固体碳源对对虾生物絮团养殖系统的影响
    王瑞龙, 陈钊, 李健
    2023, 50(2): 7-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.002
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    为探讨溶解碳源与固体碳源在凡纳滨对虾生物絮团养殖过程中的影响，设置5个不同碳源搭配组：花生壳粉组，红糖组，花生壳粉:红糖（1:1）组，花生壳粉:红糖（2:1）组以及花生壳粉:红糖（1:2）组分别进行为期40 d的南美白对虾养殖试验，每4 d进行一次水质监测，试验结束时对对虾肝胰腺取样进行谷胱甘肽-S转移酶活性测定并且将抽滤滤膜进行高通量测序分析，探究不同类型碳源且不同搭配比例对生物絮团养殖系统内水质、对虾生长性能、微生物多样性及其群落结构的作用。结果显示：在水质调控方面，花生壳粉:红糖（2:1）组的氨氮在整个试验周期始终维持在较低水平，氨氮峰值仅为（2.43±0.45）mg/L，而氨氮峰值最大的花生壳粉组高达（9.80±0.35）mg/L；亚硝酸盐氮对照组中呈上升趋势，在生物絮团组浓度呈先上升后下降趋势，花生壳粉:红糖（2:1）组的浓度变化拐点要比其他处理组提前；在硝酸盐氮水平，除对照组外其余生物絮团组都呈上升趋势，花生壳粉:红糖（2:1）组在试验结束时硝酸盐氮浓度高达（17.84±1.20）mg/L；在微生物群落分析中，副球菌属是属水平上的主要优势菌。混合碳源的使用，不仅提高了养殖系统微生物群落α多样性丰度（Sobs、Chaol、Ace），同样改变了微生物群落组成结构；碳源的使用可提高对虾谷胱甘肽-S转移酶活性，促进对虾的生长、存活，其中花生壳粉:红糖（2:1）组对虾生长表现最佳。研究表明：溶解碳源与固体碳源的混合使用可促进生物絮团的培养，提升水质调控效果，促进对虾的生长，是生物絮团构建的可行方案。

  • 草鱼混养与单养的温室气体昼夜变化特征研究_陈鑫
    陈　鑫1, 2, 朱　林2, 车　轩2, 等
    2023, 50(2): 16-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.003
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    为探究草鱼混养与单养两种养殖模式的温室气体昼夜变化特征与影响因素,采用静态暗箱-气相色谱 仪法对2个草鱼养殖池塘的水-气界面CO2 、甲烷(CH4 )和氧化亚氮(N2 O)通量进行了24h观测。 结果显 示:草鱼混养和单养CO2 通量的昼夜变化范围分别为(-119.03±76.25)~(59.79±52.19)和(-199. 88± 163. 25) ~(186. 64±48. 06)mg/ (m2·h),CH4 通量范围分别为(1. 81±2. 07) ~(7. 25±7. 06)和(-11. 75± 14. 38) ~(17. 77±14. 84)mg/ (m2·h),N2 O 通量范围分别为(24.4±16.4)~(77. 4±34. 7)和(43. 8±12. 8)~ (165. 7±122. 2)μg/ (m2·h)。 草鱼混养的 CO2 、CH4 和 N2 O 日平均排放量均低于单养模式,其中,N2 O的排 放达到了极显著水平,混养模式使草鱼养殖的CO2 、CH4 和N2 O平均排放通量分别下降了56.60%、5.03%和 46. 96%。 整体上两种养殖模式均为温室气体排放源;三种温室气体排放均具有昼低夜高的特征,两种模式 的CO2 通量昼夜差异均达到极显著水平,草鱼单养CH4 排放的昼夜差异达到显著水平,两种养殖模式N2 O 排放的昼夜差异均不显著;驱动混养模式温室气体排放的主要环境因子为氧化还原电位(Eh)、化学需氧量 (COD)、总有机碳(TOC)和气压,单养模式的主要驱动因素为风速、气压和泥温;混养能降低草鱼池塘养殖 的温室气体排放,具有显著的碳减排效益。

  • 管道式微孔增氧装置的增氧性能研究
    管崇武, 单建军, 宋红桥, 等
    2023, 50(2): 25-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.004
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    为了评价不同进气量和进气压力对管道式微孔增氧装置增氧性能的影响，参照SC/T 6051—2011《溶氧装置性能试验方法》中的标准测试方法，在3个进气压力条件下开展不同进气量的室内清水增氧试验。结果显示，在相同进气量条件下，降低进气压力可取得较好的增氧性能；在相同进气压力条件下，装置的氧质量转移系数和增氧能力随着进气量增大而增大，氧利用率和动力效率则呈下降趋势，但在进气压力为0.2 MPa时，其氧利用率和动力效率下降幅度较缓，综合考虑增氧能力和运行能耗等因素，装置的进气参数可设置为进气压力0.2 MPa进气量0.064 ~0.081 m3/h，在该条件下增氧能力达到29.79~34.36 g/h，氧利用率达到29.83%~32.32%，动力效率达到7.67 ~ 8.31 kg/(kW·h)。研究表明，进气量对装置的增氧性能有较大的影响，合理控制进气量对于提高增氧性能、降低增氧装置能耗具有重要意义。

  • 高效脱氮降磷菌株的筛选及在工厂化鳗鲡养殖中的应用
    朱振兴, 江兴龙, 刘勇
    2023, 50(2): 32-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.005
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    为提高对工厂化鳗鲡精养殖水体水质的原位改良能力和养殖尾水的氮磷减排，通过对鳗鲡养殖尾水处理池中采集的淤泥进行分离筛选，获得一株高效好氧反硝化聚磷菌。经16S rDNA序列鉴定分析，确定为坦氏不动杆菌（Acinetobacter tandoii），将其命名为坦氏不动杆菌 PP-1。开展了菌株PP-1对鳗鲡养殖水质总磷和硝酸盐降解效果的试验，结果显示水力停留时间在12 h、24 h的总磷降解率分别达到56.31%和81.82%，硝酸盐氮降解率分别达到65.5%和90.37%。开展了菌株PP-1在美洲鳗鲡工厂化养殖中的应用研究，结果显示，水力停留时间在24 h的总磷和硝酸盐氮的降解率分别达到58.8%和56.1%。研究表明，坦氏不动杆菌PP-1有助于降低美洲鳗鲡养殖水体的总磷和硝酸盐氮质量浓度，促进美洲鳗鲡的生长，同时具备良好的应用安全性。该研究为解决鳗鲡养殖水体中的氮磷同步降解问题提供了新的参考，具有重要的应用价值。

  • 规则波作用下一种网箱水动力特性分析
    王银涛, 王千, 郭晓宇
    2023, 50(2): 40-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.006
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    大型深远海养殖网箱是一种新型的养殖装备，网箱在波浪场作用下的水动力特性是考量其安全性的重要因素。网箱系统结构复杂，其水动力问题采用完全理论解析或数值模拟研究存在困难。本研究通过1:100的网箱模型，试验研究了网箱的水动力特性。分析了不同波浪参数和吃水对网箱水动力的影响；引入当量直径分析了无量纲力与KC数之间的变化关系；使用网衣孔隙率对有网衣网箱受力结果进行修正，得到了考虑网衣的网箱框架波浪力无量纲经验公式。同时以Morison方程为基础对网箱框架和网衣进行数值计算并与试验结果进行对比。研究表明，网衣对网箱波浪力的影响可以使用网衣孔隙率来模化；本研究中的计算方法可以有效地计算网衣和网箱框架的波浪力。

  • 基于Three.js的交互式鱼类模型展示系统设计
    王钟泽, 马晓飞, 段金荣, 等
    2023, 50(2): 50-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.007
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    目前浏览器对三维图形显示技术越来越成熟，使用WebGL的第三方库Three.js展示鱼类3D模型不仅简单方便，而且跨平台优势明显。通过对Three.js的研究解决以往技术建立鱼类3D展示系统构功能较少、构建复杂、需要安装插件浏览和无法跨平台使用的问题，可推动鱼类可视化的相关应用。本研究主要采取3ds MAX软件建立鱼类模型和标本馆模型，通过Three.js库实现对模型的加载和交互，并将Three.js与Bootstrap框架、PHP技术、MySQL等技术结合进行搭建鱼类模型展示系统。在完成系统构建后将系统部署到腾讯云服务器中完成性能测试。结果显示：本系统实现了鱼类模型搜索查看、分页展示、在线上环境中秒加载，鱼类标本馆场景模型的分步加载，Mobile VR方式查看鱼类模型，以及用户在线上传模型、展示模型、分享模型等功能，具有较好的应用价值。本研究可为鱼类建模、鱼类3D模型的压缩、渔业大型模型场景加载和渔业可视化相关的研究提供参考。

  • 基于机器视觉技术的金鲳鱼质量预测研究
    单佳楠, 郑晓伟
    2023, 50(2): 58-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.008
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    为获取金鲳鱼质量分级所需的质量信息，实现快速无接触式预处理加工。基于多条金鲳鱼的正反面投影图像，采用图像处理算法获取投影面积、周长、长短轴等数据，结合人工测量的金鲳鱼体长、体宽、鱼鳍质量、头鳍宽、鱼尾最窄处宽等关联数据，通过线性回归、曲线估算、主成分分析、RBF神经网络等方法，建立质量预测模型并进行验证。结果显示：建立的14种质量预测模型中，基于图像面积、鱼鳍质量占比、去鱼鳍面积占比的多元线性回归模型具有较高的预测精度，模型的决定系数为0.919。基于图像面积、图像周长、长轴、短轴的线性回归模型决定系数为0.918。建立的9种主成分回归模型中二次回归模型最优，其决定系数为0.877，标准估计误差为17.094。通过建模样本外数据对模型进行验证，基于图像面积、鱼鳍质量占比、去鱼鳍面积占比的回归模型预测值与实际值相关系数为0.944，平均相对误差为2.43%，标准差为2.32%，试验结果表明，基于机器视觉技术的金鲳鱼质量预测模型可靠性高，可应用于金鲳鱼质量分级。

  • 基于迁移学习的PSO-ShuffleNet鱼类识别方法
    张溟晨, 赵伦, 施杰, 林森, 等
    2023, 50(2): 67-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.009
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    针对传统深度学习鱼类识别方法正确率较低、模型训练过程中参数不能够自适应确定的问题，提出了一种基于迁移学习（Transfer Learning，TL）的粒子群（Particle Swarm Optimization，PSO）改进ShuffleNet鱼类识别方法。以20种鱼类为对象，采用粒子群算法将模型的损失函数作为适应度函数，对批处理大小和学习率两个超参数进行优化，并利用迁移学习方式进行训练，构建了TL-PSO-ShuffleNet模型。结果显示：该方法与AlexNet、MobileNet、ShuffleNet模型相比，识别正确率分别提高了57.89%、30.43%、23.28%。本研究提出的鱼类识别方法具有正确率较高、参数设定具备自适应性等特点，为鱼类自动化识别研究提供了参考和借鉴。

  • 基于图像特征的模板匹配成鱼多目标识别算法研究与程序设计
    冯书庆, 王志勇, 谌志新, 等
    2023, 50(2): 74-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.010
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    为解决渔业养殖及转运自动计数要求，提出一种基于机器视觉的鱼类识别算法设计与程序编制。证明使用数字图像识别分类技术的尺度不变特征变换SIFT及加速稳健特征SURF算法等可有效地检测与标注鱼类图像特征点。采用快速近邻匹配FLANN匹配算法测试了基于图像特征的鱼类旋转和泛化目标检测，得出SURF特征对个体检测效果好、SIFT特征对泛化目标检测效果优结果。考察FLANN图像匹配碎片化特性、结合图像信息区域聚集实际、借鉴模板检测方法，设计了图像分割扫描及特征匹配的模板检测算法，并使用最大稳定极值区域MSER方法对识别结果进行冗余排除，达到能正确识别多目标鱼类的算法预设目标。研究发现，该算法及软件能成功识别图片中的多个鱼类目标，测试效果好，有较强实用意义。 

  • 42 m双渔船并列系泊受力可靠性试验分析
    段若衡, 李梦阳, 杜金宇
    2023, 50(2): 85-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.011
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    渔船港内停泊避风时，系泊系统的可靠性是保证渔船安全的关键性能，分析台风情况下系泊缆的受力，检验系泊系统的可靠程度，对提高渔船避风安全性有重要的意义。以浙江省嵊泗海域较为常见和典型的42 m拖网渔船为代表船型，对“双船顺缆系泊”和“双船八字缆系泊”2种系泊系统分别进行了物理模型试验，模拟了港内的风浪流条件，并通过对不同条件进行组合试验，获得了缆绳张力随波高、风速、水流情况的变化规律，对两种系泊方式的受力情况进行了对比，并对其安全性进行了验证。 结果显示，在设定的台风工况下,两种系泊方式均能满足渔船系泊安全性，且“双船八字缆系泊”方案相较“双船顺缆系泊”方案更安全稳定。该研究成果可为港内渔船停泊方式和系泊方案设计提供了支持和参考。

  • 基于CFD的不同通风结构下渔船机舱通风系统性能分析
    黄温赟, 黄文超, 朱陈程, 等
    2023, 50(2): 94-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.012
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    由于一些渔船机舱高度受限，通风管路中不可避免有结构加强筋，加强筋型式、高度，通风栅的数量、位置等均会对风管内流场产生影响，从而影响通风效果的好坏。针对某型远洋渔船机舱通风系统，基于计算流体力学（CFD）数值方法对机舱左右舷风管进行模拟仿真，研究了气流场与加强筋和通风栅的相互关系，考虑了气流在障碍或发展流动中的运动特性。结果显示：普通加强筋、增设导流板隔开加强筋及增设隔板隔开加强筋3种不同型式对风管流场影响各不相同，内表面平滑的风管流态最流畅；风管入口和风管端口处的通风栅会较大程度上降低其他通风栅的风速；风管内结构高度的增加会引起流态的紊乱、降低风速、加大各通风栅风速的不均衡。研究结果可为渔船机舱通风系统设计优化提供参考。 

  • 菲律宾蛤仔清洗分级整机设计及参数优化
    潘澜澜, 黄炜雯, 王泳杰, 等
    2023, 50(2): 102-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9580.2023.02.013
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    针对捕捞后菲律宾蛤仔清洗不彻底、分级精度低、破损率高、效率缓慢等难题，本研究设计了一种菲律宾蛤仔清洗分级一体机以实现菲律宾蛤仔清洗与分级作业。确定了毛刷辊配合高压喷淋的清洗方法、滚筒式筛分的分级方式，完成了滚筒筛筛分机构、高压水喷淋结构等关键部件设计、选型。开展了清洗分级一体机作业参数的EDEM离散元仿真分析。仿真结果显示：当毛刷辊转速3 r/min、滚筒筛转速15 r/min、滚筒筛倾角3°时，分级精度为91%。经过样机作业测试，在此参数下分级精度达到91%，蛤仔破损率在1%~2%之间，其壳体附着泥沙冲洗干净。研究表明，该清洗分级一体机实现了对菲律宾蛤仔的高效率、高品质的清洗分级。