海上“甜甜圈”装上最强大脑

  时值盛夏，天青海蓝，一个个像“甜甜圈”的深水网箱星罗棋布地浮在海面上，在阳光的照耀下如同金色的聚宝盆。一艘无人投料船在湛江市东海岛流域匀速前行，自动航行直至停靠到网箱旁，饲料颗粒从船舱中部的泵中喷出，均匀地撒在“甜甜圈”内，肥美的金鲳鱼跃出水面欢快抢食，不久10多个网箱便投料完成。这是智慧渔业实践的一个片段。

  辽阔的海洋是蓝色的“粮仓”、丰茂的“牧场”，在走向深远海养殖过程中，装备制造、人工、远海通信等成本骤增。向海要粮食，既要做好生态保护，也要经济、社会效益和谐统一，全力发展智慧渔业，推动海洋渔业向信息化、智能化、现代化转变发展方式与经济转型为大势所趋。

  如今，湛江已投入到正常的使用中的深远海养殖装备海威1号、海威2号、恒燚1号及部分重力式网箱不同程度地搭载了信息化设备，在深耕感知技术、深化AI智能学习、完善自动装置和构建数据中心等层面，实现了传统养殖业的智能化升级。数字扬帆，以新质生产力推动湛江“耕海牧渔”驶向更广阔的天地。

  “没有数据就没有支撑，信息化、智能化最基础的就是捕获决策信息。”湛江市生态与农业气象中心副主任文彬介绍。

  长期以来，由于缺乏数据支持，海上风浪、水质、生物量等因素对海水养殖的影响是未知的。走向深远海，意味着自然环境更不可控，未知的情形更多。

  深远海养殖究竟有多深、有多远？坡头区湛江湾实验室智慧渔业研究中心杨靓介绍，在养殖领域，一般定义离岸10公里以上或水深20米以上为深远海。养殖装备走向深远海，意味着更多的监测传感器也能随着养殖装备布设到更远的海域，采集到更详细的海上数据。

  湛江湾实验室为110个重力式网箱、海威1号、海威2号、恒燚1号部署了多重传感器，包括气象、水文、水质检测设备，以及水下相机、声呐等智能传感器。

  首先，深远海养殖装备要安设一套多功能水环境监视测定系统，通过对养殖水体水质进行监测。在渔业养殖中，鱼类对水环境有一定的要求和适应性，同时鱼类的进食、活动、繁殖、排泄等对水环境也有影响，从而构成了一个复杂的系统。因此，要想鱼类正常生长，就需要对其所在水环境参数，包括温度、pH值水平、氨氮含量、溶解氧含量等进行监测和调控。

  其次，有必要进行气象监测。深远海养殖相比于近海养殖更是“看天吃饭”，远海处风浪更大。“台风来时，从近海到远海，风浪明显增大。过去，我们有直观的感受，但没有观测数据支撑。”文彬说，海威1号、2号及恒燚1号的桅杆上安装上了气象监测站，可实现风向、风速等环境数据采集。

  除了对外部环境的监测，鱼类自身的运动监测对养殖也具备极其重大意义，能够在一定程度上帮助养殖者更合理地投喂饲料，进而管理鱼群数量，提高养殖效率。目前，研究鱼类行为最常用方法是视觉分析和声学监测技术，通过多波束高分辨成像声呐，结合水下高清摄像单元，对设定网箱水域进行立体扫描，从而获得鱼群密度分布、数量、活动轨迹、单体精确尺寸和重量、摄食行为、健康状态等生物量信息及鱼群运动状态信息，通过该系统形成数据分析和报表，以实时掌握网箱养殖鱼类的状态。

  传感器采集到的数据，是如何运作变为识别和抓取指令的？杨靓介绍，以死鱼自动捕捉为例，鱼苗死后不会再游动荡起水波纹，鱼苗一般会先沉底，然后再上浮，养殖装备搭载的声呐和水上摄像头能识别出死鱼模态特征及水纹变化，水下机器人通过真空泵抽吸出死鱼，在某些特定的程度上保证水体的清洁。

  智能精准投喂系统工作原理亦是如此。首先要攻克鱼群饥饿等级识别关键技术，即结合水下监控、鱼苗长势预测等提出一种模型，将鱼群的饥饿等级规划区分。再通过智能投饵机和物联网感知设备，自动确定需要投喂的时间、饲料数量。目前，恒燚1号已搭载了自动投喂系统。

  从饲料投喂到死鱼抽取、成鱼捕捞，从网箱装置清洗再到破损网衣高效织补，自动化装置的研究在逐步深化。

  人工智能技术也在持续赋能深远海养殖。渔业大数据运营智脑通过长时间监控大量高清鱼苗大小、姿态、长势的视频数据，以及水底水流、鱼苗游动、鱼苗触网的声学数据，开展机器深度AI学习分析，形成智能应用模型以更好引导养殖生产活动。

  在湛江湾实验室的南海渔业大数据中心，深远海养殖收集到的数据通过“水产总览”以及8个“一张图”大数据专题实现可视化展示。“传感器将感应到的数据汇集到大数据中心，通过大数据分析技术、人工智能技术赋能，变成能看得懂的语言，使行业人员能够及时把握相关动态，知道产量、产值、规模、灾害情况，方便监管、溯源、质量管控等后续管理。”湛江湾实验室智慧渔业研究中心博士杨仁友介绍，这样做才能够做到全局总览，掌握海洋牧场实时动态，为决策提供科学依据，提高渔业精益管理水平。

  炎炎夏日，渔民顶着烈日暴晒，每日两趟出海给深水网箱投料。由于水面的反射，烈日灼目。而无人投料船自投入到正常的使用中以来，受到了一致好评。“使用无人投料船后，我只需把饲料倒进料舱，船舶便开始根据航线自动航行、自动投料，遇到障碍物还会自动避开，十分便捷，网箱上还安装了水面摄像头，不需要过多的担心有人来偷我的渔获了。”养殖户陈先生说。

  以网箱为例，湛江目前大约有3500个重力式网箱，占广东总数的70%。这些网箱的投料大多依靠渔民人工操作，不仅投喂效率较差，而且人力成本较高，也有一定的危险性。此外，人工操作受天气影响大，风浪大时人不能出海，由于无法及时投喂，养殖对象的品质可能受损甚至无法存活。无人投料船很好地解决上述问题。

  无人投料船由湛江湾实验室和养殖企业一同研发，船上搭载有雷达，船舶会根据设定的航线自主航行，自主避开有碰撞危险的装置。船距离网箱100米—200米时，无人船舶和网箱会进行指令交互，真正对接停靠时，船舶向网箱发送指令，开始做投料工作，船上搭载了投料泵和可180度旋转的摄像头，可以实时监控投料运作情况。

  无人投料船总长31米，饲料舱为100立方米，可搭载50吨金鲳鱼的饲料，可供大约20个重力式网箱使用。湛江湾实验室相关工作人员元轲新说：“通常来说，三级以上的海况渔船不能出海，无人投料船可以部分摆脱天气和海洋环境的限制。但是，当风浪高出一定等级，无人投料船也不能出海，提高投料船抗风浪能力，也是我们接下来的研究目标。”

  “自动投料船在国内外均属新型研发产品，设计初衷是服务湛江3000多个重力式深水网箱，现在处于功能性实操阶段，效果不错，为进一步推广和商用提供了有力支撑。”元轲新说。

  海产养殖向深远海推进的过程，也是传统生产方式向精准、高效、绿色养殖的转变，人工为主向机器为主的转变，主观经验判断向大数据智能决策的转变。对养殖企业来说，随着海洋牧场从离岸近海走向深远海，智慧渔业也逐渐从以前的选择性项目变成了刚需性项目，完善自动装置的最终目标是深远海养殖迈向无人值守。

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