渔业现代化

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  • 光照在甲壳动物养殖中的应用研究进展
    牛林洋, 董宏标, 郑晓婷, 曾祥兵, 谭泽加, 张家松,
    2024, 51(1): 1.
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    光照（光谱、光照强度、光照周期）是水产养殖中关键的环境因子之一，通过调节甲壳动物内源性节律，影响其生长、生理与代谢等生命活动。因此明晰光照对甲壳动物生长与生理的影响机制，确定甲壳动物生长发育关键时期的最适光照参数，对于养殖生产具有重要的现实指导意义。介绍了光在养殖水环境中的传播特点及甲壳动物的光感受器官，重点综述了国内外关于光照三要素对甲壳动物生长发育、行为活动、摄食、存活、蜕皮、产卵繁殖、凋亡相关基因表达水平等方面的影响，为养殖生产提供理论参考。中国水产养殖产业中光照系统的应用目前并不成熟，养殖中缺乏对光照参数的精准调控，对此提出未来水产养殖中应用LED照明是推广渔业智能化发展的重要步骤之一。

  • 福建省装备型深远海养殖发展现状及建议
    林洁梅
    2024, 51(1): 11.
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    发展装备型深远海养殖是当前国家的战略方向，是突破传统养殖模式与空间，实现从养殖大国到养殖强国转变的关键，亦是建设海洋强国不可或缺的一环。本研究回顾了福建省装备型深远海养殖的发展历程，通过福建省已建设14台大型深远海养殖装备的建设主体、运营模式、养殖对象、成品销售、投资收益进行分析，得出当前虽然国家、地方政府大力支持装备型深远海养殖，并已经迈出关键的第一步，但是存在装备造价过高、养殖品种欠缺、养殖技术不匹配、养成品市场销售不畅、产业链延伸不够等问题，导致迄今为止装备型深远海养殖一直处于大投入少产出的困境。与之相反，一些小型化的深远海养殖装备展现出活力与生机，在部分地区已经发展一定规模。总结而言，装备型深远海养殖是未来的发展方向，福建省加快发展装备型深远海养殖是大趋势，但产业发展在产业布局、养殖模式等方面需好好谋划，同时还需要更多的资金、技术、政策等方面支持。

  • 草鱼池塘养殖水体的悬浮物特征
    陈哲, 刘兴国, 程翔宇, 张旺, 程果锋, 肖述文,
    2024, 51(1): 19.
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    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100 μm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。

  • 配重系统对HDPE圆形重力式网箱水动力特性影响研究
    王笑, 黄六一, 邬骞力, 尤鑫星
    2024, 51(1): 29.
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    重力式网箱在强水流作用下的容积保持率关系到养殖鱼类健康生长，而网箱不同配重系统与其容积保持率、网箱阻力息息相关。为探究不同配重系统对网箱水动力特性的影响，本研究采用田内准则，通过模型试验研究了周长40 m的HDPE圆形重力式网箱在4种不同配重系统下其容积保持率、网箱阻力与流速之间的关系。结果显示：随着流速和配重重量的增加，4种配重类型下网箱箱体的阻力均逐渐增大，并且阻力与流速之间呈现幂函数关系；与采用沉子配重的箱体相比，采用铁链配重的网箱在配重总重量逐渐增加时，其阻力变化不大；当流速超过28.3 cm/s时，"底框+撑网圈+沉子"这种配重组合方式能够实现网箱容积保持率的最大化，在最大试验流速为70.7 cm/s以及3种不同配重重量条件下，分别能够保持有效容积的65.96%、69.10%和71.72%，此外，采用上述配重系统的网箱在特定流速和配重重量下，其单位体积阻力最小，表现出最佳性能；经无量纲化处理发现箱体阻力与有效容积之间呈现出显著的负相关性。研究结果为HDPE重力式网箱的配重系统设计和应用提供了有益的参考依据。

  • 水产养殖中传统增氧设备增氧能力差异分析
    钟伟, 吴姗姗, 韩梦遐, 倪琦, 顾海涛
    2024, 51(1): 39.
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    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。

  • 国内外深远海养殖设施标准对比分析及建议
    吴姗姗, 郑建丽, 曹建军
    2024, 51(1): 48.
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    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置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，提出针对国内的合理的意见建议：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”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。

  • 基于Mel声谱图与改进SEResNet的鱼类行为识别
    杨雨欣, 于红, 杨宗轶, 涂万, 张鑫, 林远山
    2024, 51(1): 56.
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    养殖环境中饲料投放、水流变化等刺激源导致鱼类声音分辨难，使行为识别准确率不高，为解决上述问题，提出基于Mel声谱图(Mel spectrogram)与改进SEResNet的鱼类行为识别模型TAP-SEResNet。首先针对鱼类行为声音频率波动大、特征差异小，造成特征提取难的问题，采用高分辨率、特征表示较好的Mel声谱图以捕捉鱼类声音的频谱特征。其次针对鱼类声音特征关键信息易丢失的难题，提出在SEResNet模型中融合时序聚合池化层(Temporal Aggregated Pooling,TAP)，提取池化区域的最大值和平均值，保留鱼类行为更多细粒度声音特征，提高识别准确率。为验证所提模型的有效性，分别设计了消融试验和模型性能对比试验，试验结果显示：TAP-SEResNet相比SEResNet在不降低检测速度的条件下准确率提升了3.23%；相比PANNS-CNN14、ECAPA-TDNN及MFCC+ResNet等先进声音识别模型，TAP-SEResNet在准确率上分别提升了5.32%、2.80%和1.64%。所提模型有助于养殖过程中对鱼类行为实现精准监测，对精准养殖具有重要的推动作用。

  • 基于主动识别声呐的养殖塘南美白对虾探测与初步分析
    沈蔚 , 卢泉水 , 彭战飞 , 曹正良 , 张进
    2024, 51(1): 64.
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    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。该方法利用无人船搭载主动识别声呐（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·m2)，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，本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。

  • 基于稠密光流和统计学的虾苗活力检测方法
    薛江浩, 陈明, 苗扬扬, 江静粼, 丁寅
    2024, 51(1): 71.
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    目前虾苗活力检测主要是依赖人工观测虾苗的游动情况，评价结果容易受主观影响。本研究提出了一种结合稠密光流法和统计学的虾苗活力检测方法。首先通过在不同水温中饲养虾苗得到不同活力的虾苗，采集虾苗视频；然后使用Gunner Farneback光流法提取虾苗视频中虾苗的帧间运动特征，即虾苗瞬时的游动状态，包含幅值强度和相角角度两个维度，同时对其进行统计学分析；最后提取固定时长虾苗视频的所有帧间运动特征，并应用改进后的信息熵(Weighted information entropy-WIE)和互信息(Mutual information-MI)2种方法对虾苗进行活力检测。结果显示： 2种检测方法的精准度和召回率均超过了98%，可以准确客观的实现虾苗活力检测。本研究可以为自动化虾苗质量检测提供思路和方法，在水产养殖行业中有应用价值。

  • 基于线激光三角测距法的鱼体测距研究
    俞圣池, , 李佳康 , 熊鑫泉, 贺刘刚, 何瑞麟, 戴阳 ,
    2024, 51(1): 80.
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    针对水下单目非接触测量鱼体大小问题，通常需要测量水下鱼体距离获取其表面的三维信息，提出了一种基于线激光三角测距法的鱼体测距方案，并对水下激光测距技术展开研究。根据光路原理测距需要测量多个参数，过程复杂且误差大，计算速度慢。本研究测距方案首先通过张正友标点法实现了图像的畸变矫正还原了图像的真实性。使用OpenCv开源库识别鱼体表面的激光轮廓，自定算法提升了轮廓识别的准确率，对激光轮廓进行重心分析法并得出激光亮度重心坐标。通过分析激光图像点坐标与空间坐标的位移关系，拟合一元五阶多项式回归模型预测距离，简化了参数。结果显示：激光重心识别并不连续，但在鱼体身上都能准确识别。测距模型平均误差5.6 mm，测试的样本中80%预测结果的误差都在7.0 mm内，最大误差也在标定的2 cm内，能够满足鱼体测距的误差大小。研究表明，本方法可为进一步研究鱼体尺寸大小的表面三维信息获取提供参考。

  • 基于ResNet34模型的大菱鲆鱼苗识别计数方法
    涂雪滢, 钱程, 刘世晶, 刘晃, 李国栋,
    2024, 51(1): 90.
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    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8.64个百分点和7.4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。

  • 海参清洗剖切一体化设备设计
    杨 胜, 孙永军, 鞠文明, 闫程振, 李国正, 王凯歌
    2024, 51(1): 98.
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    针对中国海参初加工缺少机械化清洗剖切设备，人工处理海参效率低、劳动强度大、产品质量差等问题，研发了一款海参清洗剖切一体化设备。该设备主要由清洗装置、升降翻转装置和剖切装置及控制系统组成。在PLC系统的控制下，清洗装置通过超声波发生器与高压水雾喷头清洗海参体表及内部泥沙，升降翻转装置通过识别相机与丝杠式剪叉机构保证海参腹部朝下，最后通过剖切装置对向辊筒装置与圆盘刀实现海参内脏剖切及回收。通过设备运行及样机性能测试，结果显示：设备的最佳工艺参数为清洗装置传送带速度0.03 m/s，剖切装置上下滚筒间距30 mm，可实现满足要求的海参清洗剖切一体化作业。研究表明，该设备具有较好的稳定性，且在提高海参加工效率、减轻劳动负担、提升产品质量本等方面效果显著，具有较好的推广应用前景。

  • 辽东湾多锚单片张网鱼虾分离网片的选择性研究
    秦旭杨, 张春鹏, 崔筱杰, 宋明元, 龚德华, 武文轩, 殷雷明, 徐鹏翔, 田涛, 邢彬彬
    2024, 51(1): 106.
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    为掌握分离网片对多锚单片张网渔获分离效果的影响，解决鱼虾混获问题，采用主网衣网目尺寸为18 mm及加装35 mm网目尺寸的分离网片试验网，在辽东湾海域进行4网次有效生产试验研究。结果显示：网兜中的渔获种类以鱼类为主，约占网兜总渔获数量的85.0 %，其中棘头梅童鱼（Collichthys lucidus）和斑尾刺虾虎鱼（Acanthogobiu sommaturus）的尾数分离率为79.76 %、82.90 %，优势体长组主要集中在91~110 mm和101~120 mm；网囊中的渔获种类以虾类为主，占网囊总渔获数量的80.0 %以上，葛氏长臂虾（Palaemon gravieri）与中华安乐虾（Eualus sinensis）的尾数分离率为85.92 %、85.47 %，优势体长组主要集中在51~70 mm和31~50 mm。研究表明，加装分离网片后，试验网对渔获优势种分离效果明显，且能够为渔民带来较好的经济效益，本研究成果可为中国多锚单片张网的结构优化提供参考。