(转)林蠡:智慧渔业与绿色水产养殖

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林蠡教授“智慧渔业与绿色水产养殖”直播回放

世界水产看中国,中国水产看广东。如今,现代渔业发展到了新阶段,必须由注重产量增长转到更加注重质量效益,由注重资源利用转到更加注重生态环境保护,由注重物质投入转到更加注重科技进步和从业者素质提高。当前,我国渔业信息化建设已进入了一个快速发展阶段,信息化需求日益增加。

本次是“AI•农业智汇云讲堂”的第二十五期,主题是“智慧渔业与绿色水产养殖”。为此,本期我们请到了仲恺农业工程学院动物科技学院院长林蠡教授。‍

智慧渔业的概念和发展概况

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中国水产养殖产量世界第一

我国的养殖产量是捕捞产量的3.7倍,可见养殖会越来越重要。但是未来谁来从事养殖呢?原来的渔民渐渐老去,而年青人愿意养鱼的越来越少,劳动力红利的消失决定了智慧渔业是历史发展的必然。

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智慧渔业政策背景

智慧渔业是以物联网、人工智能等现代信息技术为基础,以数据为核心,以智能检测与感知控制的先进传感设施设备为载体,以精准化养殖、可视化管理、智能化决策为手段,面向智能化、自动化、集约化、可持续发展为目标的现代渔业综合生态体系。

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智慧渔业的发展情况

智慧渔业研究与应用

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我院智慧渔业团队与企业合作,目前已研发出一款覆盖面广、实用性强、功能齐全的智慧渔业平台。

01

硬件方面:

利用物联网技术集成了水质传感器、气象站、摄像头、无人机、无人船等辅助生产设备和投料机、增氧机、水循环等生产设备,实现了设备智能控制。

02

软件方面:

推出了PC端和APP。实现了水质实时监测、视频监控、智能告警、智能控制、产品溯源等基础功能,增值功能实现利用水上/水下摄像头有效识别增氧机运作状态、鱼群数量体长体重、鱼群病害等多个应用场景,同时根据不同品种开发了养殖全过程精细化管理功能。

03

服务方面:

推出了市场行情、养殖知识库和专家服务。市场行情包括种苗行情、药品行情、饲料行情、鱼类行情等;养殖知识库包含了种苗优选、病虫害防治、环境污染、自然灾害等;专家服务包含问题留言、线上一对一、线上授课等。‍

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智慧渔业平台

基于智慧渔业平台,通过物联网技术将水质传感器、气象站、摄像头、无人船等辅助设备和增氧机、投料机、水循环等生产设备集成,旨在帮助养殖户实现对当下养殖生态数据的实时采集,辅助养殖户对当下养殖情况的实时掌握,提高生产效率,保证生产质量。

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养殖环境可视化

视频监控子系统通过水下/水上摄像头实时监控水体环境和养殖环境,实时掌握养殖环境状态信息,使水产养殖生产安全有保障。

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养殖监控数据可视化

养殖监控子系统旨在通过对整个养殖环境的具体指标监控,可以对环境pH值、溶氧、温度、盐度指标和养殖设备是否正常运行进行监控,还能对水质指标阈值进行设置,使其对养殖更有信心,对突发事件响应更及时。

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养殖预警告警智能化

通过大数据分析方法及AI算法,实时分析各养殖环境的水质信息,设备状态信息,养殖环境信息,进行实时告警,避免生产损失。

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设备控制智能化

远程并定时控制投料机、增氧机、温控设备的开启、关闭、无论身在何处,都可以进行养殖管理,解放养殖户人力资源,降本增效。

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养殖智慧库

建立技术服务知识库,整合当下先进的渔业生产技术,利用专家资源、渔技书籍和视频,支撑当地数字渔业生产,解决渔业生产、水体污染、自然灾害等多种问题,为各地市数字渔业保驾护航。

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数据化、精细化管理

辅助养殖户对水产养殖的全生命周期信息的全面记录,有利于提高养殖户对养殖全生命周期的管理效率,利于后续溯源、生产分析和总结。包括生产管理数据化、养殖管理数据化、进销存管理数据化。

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大数据、AI人工智能研究与应用

基于人工智能、深度学习和机器学习算法,团队现如今已经实现利用水上/水下摄像头有效识别增氧机运作状态、鱼群数量体长体重、鱼群病害等多个应用场景,并已经公司智慧渔业相关项目中成功落地。

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应用1——增氧机状态识别

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应用2——鱼群数量体长体重识别

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应用3——去浑浊水识别

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应用4——鱼群病害识别

绿色水产养殖的概念

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政策背景

绿色水产养殖是指基于新兴养殖设施装备和技术方法(工厂化养殖等)转变养殖模式,健全合理投药、投料的养殖过程,推进养殖尾水治理、加强养殖废弃物治理、发挥水产养殖生态修复功能积极改善养殖水域环境,推进养殖用水循环使用和尾水集中处理,实现尾水达标排放,减少环境污染,保护绿水青山。

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绿色水产养殖的必要性

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富含营养物质的养殖尾水随地表径流进入附近水域,由于营养物质的增加,原有生态平衡受到影响,有害生物的生物量增加,致使局部水域水质恶化。

养殖过程投入消毒剂和抗菌素等会影响微生物生态与环境,富含消毒剂和抗菌素的养殖尾水大量排放后,对附近水域微生物生态系统产生了直接的影响。特别是一些存留期长的广谱性抗菌素的过量使用,对微生物生态和环境的影响更大。

水质调控在水产养殖中的地位

1、“三环理论”和疾病防控措施

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当存在病原体,宿主免疫力下降的时候,加上环境恶劣,就很容易爆发疾病。环境、宿主、病原是并列同等的关系。因此,病原、宿主和环境在疾病防控中同等重要。

宿主:生产优质苗种,实行免疫和无特异病原苗种(SPF)。

病原:没有病原。但是水体是流动的,很难做到。

环境:环境综合调控。

传统的三环理论,三个环是平等的,我们陷于病原、宿主和环境繁杂的关系之中,对于疾病防控,无从下手!

2、环境大于病原与宿主:三套环理论

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在一个池塘养殖系统里面,无论是宿主(鱼、虾),还是病原(细菌、病毒和寄生虫),都是在池塘这个环境里面生活着,因此,环境大于宿主和病原。防控疾病首先要从环境入手。

3、人病、畜禽病与鱼病的比较

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“吃喝拉撒”在一起是水产动物和陆地动物养殖的主要区别,决定了水质调控在水产动物养殖的决定性地位。

4、水质调控概念

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水质调控是指在水产养殖过程中被水质问题困扰后采取一系列的必要措施,对水环境进行有益、及时的调控,水质调控技术可归纳为物理调控、化学调控和生物调控等三类。

5、主要水质指标:SO-NTP

水质主要指标可以使用SO-NTP进行表述,来自下列指标的英文缩写:

S: 盐度,salinity, S; H2S

O: Oxygen,氧气

N:NH4-N, NO2

T: Temperature

P: pH值

6、增氧对氨氮具有解毒作用

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氮从低价位到高价位,是氧化过程,需要氧气和微生物等的参与。由于硝酸氮是无毒的,也是藻类的肥料。可以说,增氧过程也是解毒增肥的过程。增氧是水质调控的中心,也是调水的中心。

7、增氧是水质综合调控“核心”:“DO-NTP”理念

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由于溶解氧(DO)是水质调控的核心指标,因此使用DO-NTP表示水质调控的核心环节是注重增氧。

水质调控新技术

1、超微米气泡处理技术(微泡技术)

微泡技术的原理

1)气泡颗粒小,达到超微米气泡,“牛奶浴“。

2)表面积增加1万倍,增加接触面积。

3)气泡速度是大气泡的50分之一,增加接触时间。‍

2、捷流气动蓄能复氧技术(炮泡技术)

因为水体中有很多气体,可溶和不可溶,有毒和有益的,所以该技术的原理是呼吸和吐纳,进行排毒养水。

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3、渔菜共生技术(循环使用技术)

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广东省海洋与水产高科技园渔菜共生系统

渔菜共生技术原理

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鱼菜共生(Aquaponics),作为一种融合水产养殖和无土栽培 技术的循环生态种植方式,近年来在世界各地快速发展。鱼菜共生,简单而言,就是用鱼的泄物来种菜,通过电力驱动水体闭合 循环:鱼负责进食、排泄有机物,微生物负责分解鱼粪、提供养分,植物负责吸收养分、净化水体。整个系统能够做到:水循环利用、有机排泄物循环利用。由于水质可控、生产环境可控,鱼菜共生系统产出的鱼和蔬菜具有很高的安全和健康品质。

渔菜共生技术优势

  1. 低碳环保,零排放,不污染环境;

  2. 生态净化水质,增加水体溶氧,提高水产品质量;

  3. 节约能源,立体种养殖,绿色生态可循环发展;

  4. 变废为宝,绿色提质增效;

  5. 自动化程度高,水质处理能力大,能耗低;

  6. 标准化生产,组装方便,稳定性高;

  7. 层架式综合种植,增加坪效。

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现代化新型鱼菜共生项目分析

林蠡教授“智慧渔业与绿色水产养殖”直播

——观众提问集中回答

林院长,为什么说智慧渔业是未来渔业的大趋势? 

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刚才的讲课中也提到了一下,很关键的一点是劳动力越来越贵,还有我们也追求高品质的生活,希望可以悠哉悠哉地将鱼养好。

将来智慧渔业达到最高端就是很少人甚至无人养殖的状态。

所以这是必然走的方向,这个领域大家要早接触,以占先机。就好像现在是智能手机的市场,不可能再回到使用只能打电话的手机的时代了。

林院长,智慧渔业是一个复杂的系统,最关键的环节是什么?

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其实大家可以看到,整个智慧渔业确实是很复杂的系统,再怎么样,从采集数据开始是最重要的一个环节。未来要非常精准测定水的溶解氧,是否缺氧,如果探头出现问题,本来是缺氧的,解释为不缺氧,就会造成严重的后果。

所以采集数据的准确性是最重要的一个环节,特别我们在水下的探头,容易长一些浮游生物,导致敏感性下降。

所以将来的探头、各种先进的硬件设施,也要越来越好,才能支撑整个智慧渔业,特别是数据的准确性是很重要的一个环节。

林院长,目前增氧技术很多,为什么还要推荐新的增氧技术? 

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在整个养殖过程中,水质环境是非常重要的水质调控,增氧是核心的水质调控指标,这也是决定产量和健康程度很重要的指标。传统的增氧设施有水车式、车轮式增氧机,这样的增氧机相对来说比较表层一些,其次耗电量也大,效率低。

如果用微泡技术来增氧,会提高效率上百倍。第二个炮泡技术快速从底层将大气泡冲上来,将有毒气体排出,同时也可以增氧,改善水质。我认为这两个技术将会给我们整个渔业增氧方面带来很大的革命性变化。所以好的东西我愿意推荐给大家。

林院长,请问渔菜共生的前景如何? 

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鱼菜共生是为了解决养殖尾水的问题而存在,此外蔬菜也是很重要的食品。所以我认为鱼菜共生体系会有蓬勃的发展,因为将其标准化之后,可复制性非常好,既可以吃健康的鱼也可以吃健康的菜,这是非常美的生活,我很看好这个产业。

l林院长,请问水下红外技术在鱼类形态识别中的作用?

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红外技术我们也不陌生,好比新冠疫情测体温,远远地就可以测体温。因为红外线的穿透力比较好,所以将来是比较好的方向。其实水下视频方面还有好多工作要做,因为我们养殖的水体情况复杂,或者是藻类比较多或者海水或者深浅不一,所以带来了很多的挑战。我相信红外技术将来会给水产视频方面带来很多作用。

林院长,水体中水产病原监测方法

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因为水生动物的病原有很多类型,从低到高的有病毒、细菌、真菌、寄生虫,那么大范围。不同类型的检测方法不一样,寄生虫可以用显微镜看,更小的病毒可以进行核酸检测、抗体检测。所以不同类型的检测方法不一样,所以动物疫病监测需要很多试剂盒。

林院长,未来是否有革命性的技术改变水产养殖的面貌? 

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其实这个问题刚好是我们今天讲课讲的内容,我认为智慧渔业算是革命性的技术。

林院长,怎么防止龙虾死伤数量? 

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首先要知道这个龙虾是什么龙虾,目前来说有湖北和内陆养殖的小龙虾,也有像海大集团目前搞的澳洲小龙虾,块头比较大一些。还有大西洋的龙虾。所以我拿不准他讲的是哪种龙虾。

龙虾养殖的病害也有很多种,要解决死亡问题还需要很细致的了解才能解决。

林院长,有传感器可以监控水质吗

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可以。

林院长,这套系统可以测产量吗?原理是什么?

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可以通过投饵量进行统计,根据消耗的饲料量来反推多少鱼。这些都是很细化的内容,智慧渔业可以精细地把温度、投饵结合在一起,反过来推产量。如果有水下监控,也可以看到水下的密度。

林院长,有没有相关的鱼病模型,可以通过信息系统或人工智能进行鱼病监测与预警吗?

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有些病可以,如果可以监测到寄生虫的数量,结合水温等条件,可以预测到爆发的时期。这方面也处于开发阶段,需要完善才行。我相信会越来越好。

林院长,想咨询一下,长距离运输鱼类,有没有什么好的方法?

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我前段时间去参观何氏水产,他们通过大量收购鱼,通过调水,清理鱼的肠道,粪便少了,运输过程中就不会污染水。同时降低温度,鱼的活力就小很多。他们没有添加任何其他药物,比较健康。目前可以运输到3千公里以外,50小时内没有问题。目前这个技术还算比较成熟的。

林院长,如何预防水霉病?

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水霉病是一种真菌病,通常来说是在水温比较低的时候就容易爆发。以前的一些药物现在禁用了,所以大家千万记住不能再用孔雀石绿这种禁止的药物来处理水霉病,因为严重的可以判五年徒刑。

目前来说水霉病防控比较好的药物有上海海洋大学杨先乐教授研发的美婷,非常不错的药,可以代替不能用的药物。

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