当期目录

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  • 刘慧仪, 田昌凤, 刘晃, 车轩, 王晓萌,
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    被动声学监测(Passive acoustic monitoring,PAM)技术可在对水生生物不造成干扰或损害的情况下获取水生生物的声音信息,并利用这些信息进行各种生态研究和管理活动。随着对虾养殖技术的不断提高和进步,对虾的养殖密度持续增加,饲料利用率低、水质恶化等问题严重制约对虾的快速发展。利用被动声学监测技术来实现智能化的自动投饲系统,提高饲料利用率和缓解水质恶化是解决上述问题的主要途径。文章主要阐述了对虾的摄食和其影响因素,总结了近些年来被动声学监测技术在对虾摄食发声信号的研究进展和应用情况,分析了被动声学监测技术的优缺点,并针对存在的问题提出未来发展的趋势,以期为自动投饲系统走向智能化提供参考。

  • 肖哲非, 马田田, 沈建
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    切割在鱼类产品初加工中占据着至关重要的地位。人工使用金属刀具由于效率低、精度不高、易滋生细菌等缺点,难以满足市场对鱼肉切割制品高精度、高质量的要求。因此,使用新型切割技术代替金属刀具,加入智能化控制代替一部分人力是必然趋势。本研究综述了绿色新型切割技术中水刀和超声刀的研究进展,及其在鱼肉和食品切割中的应用现状,横向对比了两种技术目前的优缺点以及适用场景和适用对象;概述了智能化技术在鱼肉切割中代替人工的可能性,如机器视觉代替人眼规划切割路径,质构和仿真技术代替人手调整切割工艺参数,多传感器数据融合代替人脑做出切割决策,并归纳了3种技术目前面临的挑战和优化方向;总结了新型切割技术和智能化系统的未来发展方向,通过技术的更新和升级,提高智能化技术的稳定性和鲁棒性,推动鱼肉切割的智能化和数字化发展。本研究可为相关研究人员和企业提供参考,以促进新型切割方式在鱼肉产品加工行业中的发展,提高鱼肉切割的自动化和智能化水平,实现鱼类产品的高效、多样化、优质生产,以满足不断增长的市场需求。

  • 李梓路, 刘畅, 李腾, 王俏俏, 窦乐, 潘鲁青
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    随着对虾集约化养殖的快速发展,由于追求高产量和过量投饲等,导致养殖水体中氨氮(NH4+-N)、亚硝酸盐氮(NO2−-N)和硫化物污染加重,严重危害对虾生长和生理功能。本研究利用自对虾养殖环境中筛选出的异养硝化-好氧反硝化菌(HHVEN1和SDVEA2)和硫氧化菌(GHWS3和GHWS5),成功构建了两种高效脱氮/脱硫复合菌NS1-1和NS2-2,并研究其脱氮、脱硫能力。结果显示:复合菌NS1-1对NH4+-N、NO2−-N和硫化物去除率均达到95%以上,NS2-2的去除率分别为90.27%、97.38%和89.62%,且均优于单一菌株;复合菌NS1-1和NS2-2在温度20 ℃~35 ℃、碳氮比(C/N) 5~20、盐度20~30和以葡萄糖或琥珀酸钠为碳源的培养条件下均能发挥最大脱氮/脱硫效能,两者最适pH范围不同,分别为7.5~8.0和7.0~8.5。复合菌NS1-1和NS2-2在水产养殖尾水中各菌株之间具有良好的共存性,在实际养殖尾水中NH4+-N、NO2−-N、硫化物去除率分别为78.75%、75.09%、79.61%和81.44%、62.68%、72.64%。研究表明,复合菌NS1-1和NS2-2具有高效脱氮/脱硫的去除效能和优异的环境适应能力,本研究成果为水产养殖环境消除氮、硫污染提供了科学支持。

  • 吉泽坤, 刘晃, 崔铭超, 牛诗雨, 刘胜男,
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    Cruise-type aquaculture on deep-sea aquaculture vessels is an important direction for the development of modern marine fisheries. The article explored the effect of transverse rolling motion on the flow field characteristics in the tank based on FLOW-3D software, and calculated the removal of waste particles in the flow field under different transverse rolling conditions on this basis. The results showed that when controlling the period of transverse rolling, the flow velocity in the aquaculture tank increased slightly as the amplitude of the transverse rolling angle increased from 0° to 2°. When the amplitude of the transverse rolling angle was increased from 2° to 7°, the flow velocity in the aquaculture tank showed a large increase, and the v50% increased from 0.171 m/s to 0.477 m/s; the increase of the transverse rolling angle also made the overall distribution of the flow velocity more discrete. The flow uniformity index of the conditions with the transverse rolling angle amplitude of 2° or less is mainly concentrated in 0.8~0.85, while when the transverse rolling angle amplitude is increased to 3°, the flow uniformity of the aquaculture tank decreases significantly, and the flow uniformity indices of the water in the aquaculture tank are all less than 0.8. When the amplitude of the transverse rolling angle is certain, the transverse rolling period is shortened, the flow velocity in the aquaculture tank increases sharply, and the v50% of the flow velocity of each condition and the other quartiles show a linear growth trend while the uniformity of the flow of the water in the tank does not change significantly. For the removal of waste solid particles in the aquaculture tank, the whole process is divided into two phases with opposite effects when the period of transverse rolling and the properties of particles themselves are certain: From the time when the particles were released into the flow field to the 1000th s after the release, the smaller the amplitude of the transverse rolling angle was, the higher the removal rate was; thereafter, until the end of the calculation of the whole example, the larger the transverse rolling angle was, the higher the removal rate of the particles was. The period of transverse rolling had no effect on the removal of particles in the aquaculture tanks, and the time to reach the standard for particles removal was very close for each condition.

  • 康慧楠, 蔡卓君, 扈喆, 张晓莹, 郭军
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    湾外底层延绳式养鲍系统是一种新型养殖设施,利用波浪在水下的衰减效应,实现较好的抗风浪性能,为了确保养鲍系统的存活率和结构安全性,研究延绳式养鲍系统的动力特性具有重要意义。基于相似准则,在波流水槽实验室开展了模型试验;基于集中质量模型,建立了底层延绳式养鲍系统动力响应数值模拟方法,验证了数值模拟方法的准确性;针对福建省罗源湾外实际海况,在不同的波浪及海流作用下,对底层延绳式养鲍系统的动力特性进行数值模拟,分析了波高、流速及流向对养鲍系统受力情况及运动轨迹的影响。结果显示:梗绳和锚绳的受力分布存在明显差异,最大受力段不在锚绳上,而是位于梗绳中部区域;波高与系统最大受力和鲍鱼笼的运动幅值近似呈线性关系;当流速增大时,迎流侧锚绳的张力出现非线性陡增,背流侧锚绳的张力明显减小;当流向角度增大时,系统前部梗绳的张力减小,支绳张力基本保持相对稳定。该研究结果可为类似底层延绳式养鲍系统的结构设计提供参考。

  • 林礼群, 马凤爽, 张耀明, 徐志强, 邹海生, 王云杰
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    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 m3/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 m3/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。本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。

  • 徐婵, 刘峰, 李娴, 董俊, 苗静, 高云芳, 董文, 闫法军
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    2020年6—10月,在山东东营垦利区设置4个不同河蟹养殖密度(0、0.45、0.68、0.90 ind/m2)的稻蟹共作试验,测定其系统水质和底栖生物群落结构变化,旨在为盐碱地稻蟹共作生态模式构建与优化提供理论依据。结果显示:试验期间水体温度(T)、溶氧(DO)、总氮(TN)与总磷(TP)等指标先高后低,受季节变化影响明显。但不同河蟹养殖密度间水体指标均无明显差异(P>0.05),可能与河蟹养殖密度相对养殖稻田面积明显较小有关;稻蟹共作系统水质氮磷年平均值含量显著低于水稻单作,高于河蟹池塘单养,但共作系统氮磷吸收能力相对最高;底栖生物检测仅发现水丝蚓、摇蚊幼虫、圆田螺3种,这与黄河三角洲的砂石底质有关。其生物量与水体盐度呈显著正相关(P<0.05),与水体PO43--P呈极显著负相关(P<0.01)。研究表明黄河三角洲改良盐碱地稻蟹共作系统具有明显的生态优势。

  • 黄宏涛, 袁红春
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    为解决水下图像常见的色彩偏差和低对比度等问题,提出了一种基于轻量级非线性无激活网络的水下图像增强方法。该方法的核心主要由多个非线性无激活模块级联构成,摒弃传统激活函数,旨在实现更高效的信息传递和特征提取。此外,集成的层注意力机制能够识别并利用跨层特征间的依赖性,动态分配特征权重,强化关键特征。试验结果显示,在LSUI(Large Scale Underwater Image)数据集上,该模型与FUnIE-GAN及Shallow-UWnet相比,在SSIM指标上分别实现了8.17%和4.13%的提升,使得增强后的图像在颜色准确性、细节保留等方面取得显著改善;同时,模型的参数量分别降低98%和50%,显著提高了在设备性能受限环境下应用的可行性。研究表明,该方法不仅有效校正了水下图像的色彩偏差等问题,其轻量级特性还极为适合部署于低配硬件上,为水下成像技术的实际应用提供了强有力的支撑。[] [] 

  • 耿春新, 王爱民, 阎天宇, 郁傲男, 张昊轩, 张武肖, 阳程, 刘兴国, 朱浩, 顾夕章, 李进峰, 邵鹏
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    克氏原螯虾(Procambarus clarkii)产业发展迅速,然而仍面临智能化水平偏低的问题,在养殖过程及加工产业中主要通过人工肉眼观察克氏原螯虾规格及完整性并作出相关判断。为解决克氏原螯虾的智能识别问题,提出基于YOLOv8n识别克氏原螯虾的虾体、虾尾及螯足的算法。通过将原有损失函数CIOU替换为MPDIOU,并引入尺度因子ratio控制辅助边框的尺度大小用于计算损失,与MPDIoU损失函数相结合,提高边界框回归的准确性和效率,实现对克氏原螯虾虾体、虾尾及螯足的精准识别,为研究其分级智能化提供思路。结果显示,在YOLOv8n模型中加入Inner-MPDIoU的算法训练结果相比原有的CIoU损失函数识别率有所提高,mAP0.5-0.95从83.7%达到了90.8%。研究表明,该算法模型有助于对克氏原螯虾的主要部位实现精准识别,对研究克氏原螯虾的智能化精准分级具有重要推动作用。

  • 陈庭槿, 黄耀波, 陈炫辛, 周纪军, 刘英
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    为解决传统鱼类缺氧检测方法准确率不高、需耗费大量人力的问题,提出了一种基于Prune-YOLOv5s的养殖鱼类缺氧风险评估方法。该方法首先采集鱼类缺氧进行水面呼吸(Aquatic surface respiration,ASR)时的数据集,并训练YOLOv5s模型,然后用经轻量化改进的YOLOv5s模型实时检测鱼类缺氧进行水面呼吸的行为,并引入鱼类ASR系数,设计鱼群缺氧评估模块实现鱼类缺氧风险评估。最后通过鱼类缺氧实验对改进前后YOLOv5s模型性能以及缺氧评估模块的准确率进行测试。结果显示:与原模型相比,Prune-YOLOv5s模型的性能得到明显提升,其中综合性能最优的65%_Prune_YOLOv5s模型,模型大小缩小至原模型的45.3%,在检测精度上提升0.6%,在推理速度上提升23.8%,在检测速度上提升31.4%。鱼群缺氧评估模块在测试集中的准确率可达97.4%,在鱼类缺氧实验周期中表现良好。研究表明,基于Prune-YOLOv5s的养殖鱼类缺氧风险评估方法能有效检测鱼类缺氧情况,准确给出风险提示,将在实际应用中具有较好的可行性。

  • 蒋飞, 李皞, 李雅琴, 肖松宴, 刘天玮
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    为提高鲨鱼种群细粒度分类的准确率,解决数据集图像干扰因素多、图像局部关键特征提取不足、通道语义关联欠缺等问题,提出了一种基于改进双线性卷积神经网络B-CNN模型的DM-BCNN鲨鱼种群细粒度分类模型。首先,引入可变形卷积将原模型中的特征提取部分替换为DRAM_ResNet网络结构,提升模型对复杂非规则形状和局部结构的检测能力;然后在此基础上采用NAM注意力机制,加强模型对关键特征的识别提取能力;最后引入互通道损失函数,增强鲨鱼图像不同通道间的语义关联性,使得模型可以更全面地捕捉图像不同方面的信息。结果显示:改进模型DM-BCNN在Top-1准确率达到了96.12%,相较于原模型提升了2.51个百分点。研究表明,改进模型相比原模型在细粒度图像分类上的表现更加出色,对鲨鱼种群的细粒度分类识别更加有效。

  • 李纳, 高瑞
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    为响应联合国粮农组织(FAO)提出的“蓝色倡议”和海洋经济可持续发展要求,降低某40 m远洋围网渔船整个营运周期的能耗和运营成本,提高远洋渔船的能效管理技术水平,本研究依托渔船数字化研发平台,基于雷诺平均方程法(RANS),运用计算流体力学(CFD)分析软件STAR-CCM+对该远洋围网渔船不同吃水、不同纵倾状态下的船舶阻力进行仿真计算,分析其阻力的变化规律并寻找不同吃水不同航速下的最佳纵倾角度,针对围网渔船完整营运周期中关键工况点的排水量和航速需求,建立全工况最佳纵倾操作手册和主机功率的经济性选择方案,并通过船舶正浮状态和最佳纵倾状态能耗对比计算验证纵倾优化的实际节能效果。研究结果可为同类型远洋渔船的节能减排优化设计和运营管理提供案例参考。

  • 马田田, 欧阳杰, 肖哲非, 沈 建,
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    南极磷虾受热易使营养物质降解,为探索蒸煮对南极磷虾中虾青素稳定性的作用规律,将流水解冻的南极磷虾沥水后置于恒温环境进行隔水蒸煮,蒸煮温度为60、70、80、90、100℃,蒸煮时间为1.0、3.0、5.0、7.0、9.0 min,基于不同蒸煮条件下南极磷虾含水率、蒸煮损失率和虾青素保留率变化情况,分析虾青素降解过程,并建立降解动力学模型。结果显示:在低温或短时条件下,含水率和蒸煮损失率无显著变化;温度上升或时间延长,虾青素保留率呈下降趋势;试验条件下,虾青素降解符合一级反应动力学模型,温度上升,虾青素降解速率增大,半衰期和降解90%所需时间减小,降解数学模型为k=0.002 8 T-0.088 8,R2=0.966 4。研究结果对于了解南极磷虾在蒸煮过程中虾青素的稳定性具有参考意义,可为南极磷虾加工和利用提供理论参考。