中國(guó)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備發(fā)展探議及思考

鮑旭騰，諶志新，崔銘超，黃溫赟

(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092)

深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖是拓展水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展新空間、減輕近海生態(tài)環(huán)境壓力的重要途徑，對(duì)實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖提質(zhì)增效、實(shí)現(xiàn)漁業(yè)現(xiàn)代化、保障世界食物安全和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，為未來(lái)開(kāi)發(fā)深海資源提供有力支撐、解決邊遠(yuǎn)海島能源物資補(bǔ)給、實(shí)現(xiàn)國(guó)家主權(quán)領(lǐng)海安全保障，是前景廣闊的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，是綠色漁業(yè)發(fā)展的重要方向[1-3]。

《“十四五”全國(guó)漁業(yè)發(fā)展規(guī)劃》[4]指出“合理布局、穩(wěn)妥發(fā)展深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖，將深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖打造成技術(shù)先進(jìn)、裝備優(yōu)良、生態(tài)和諧的新型養(yǎng)殖業(yè)態(tài)。”“鼓勵(lì)開(kāi)展岸基、近海、深遠(yuǎn)海設(shè)施化養(yǎng)殖，發(fā)展深遠(yuǎn)海大型智能化養(yǎng)殖漁場(chǎng)，建設(shè)一批重力式深水抗風(fēng)浪、桁架式網(wǎng)箱和養(yǎng)殖工船等先進(jìn)設(shè)施裝備?！?022年，中國(guó)科協(xié)科技領(lǐng)域重大問(wèn)題難題發(fā)布[5]，其中 “ 10個(gè)對(duì)工程技術(shù)創(chuàng)新具關(guān)鍵作用的工程技術(shù)難題”位列第一的是“如何突破我國(guó)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)？”。

2019年1月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等10部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展的若干意見(jiàn)》[6]指出“支持發(fā)展深遠(yuǎn)海綠色養(yǎng)殖，鼓勵(lì)深遠(yuǎn)海大型智能化養(yǎng)殖漁場(chǎng)建設(shè)，鼓勵(lì)深遠(yuǎn)海大型養(yǎng)殖裝備研發(fā)和推廣應(yīng)用”，意味著中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)入一個(gè)新的階段，發(fā)展深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖的重要性日益凸顯。

重力式深水網(wǎng)箱、桁架類網(wǎng)箱和養(yǎng)殖工船是三類主流的深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖設(shè)施裝備。重力式深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖是當(dāng)前中國(guó)海上魚(yú)類養(yǎng)殖的主要生產(chǎn)方式。1998年海南省率先引進(jìn)挪威的高密度聚乙烯(HDPE)深水網(wǎng)箱[7-8]?！笆濉薄笆濉逼陂g國(guó)家大力發(fā)展的深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱主要為HDPE重力式網(wǎng)箱，受這類網(wǎng)箱本身的技術(shù)缺陷，如結(jié)構(gòu)和材料難以抵御超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的正面侵襲等，使得中國(guó)海水養(yǎng)殖只能局限在內(nèi)灣或半開(kāi)放深20 m以內(nèi)淺海域發(fā)展，而更深、更遠(yuǎn)、更開(kāi)闊的海域沒(méi)有得到充分利用。

中央和地方用于支持漁業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的科研投入和產(chǎn)業(yè)扶持資金規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，促進(jìn)了深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖重大示范項(xiàng)目的相繼實(shí)施。目前，全國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖已形成了拓展深遠(yuǎn)海的新格局，綠色發(fā)展的產(chǎn)業(yè)方向已經(jīng)確立，大型桁架類養(yǎng)殖網(wǎng)箱和養(yǎng)殖工船將是未來(lái)走向深遠(yuǎn)海的兩種主要的新型養(yǎng)殖設(shè)施裝備形式。

本研究簡(jiǎn)要介紹了大型桁架類養(yǎng)殖網(wǎng)箱和深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船的研究應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了目前深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖面臨的關(guān)鍵問(wèn)題和未來(lái)研發(fā)的方向，并對(duì)其進(jìn)行了探議和思考。

1 大型桁架類養(yǎng)殖網(wǎng)箱發(fā)展概況

中國(guó)目前已經(jīng)具備了深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖平臺(tái)的制造能力，設(shè)計(jì)能力也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，不僅承接建造了全球第1座半潛式桁架式深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱(Ocean Farm1) ，而且又接連獲得了十幾座深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱建造的海外訂單。2018年7月，中國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的第一個(gè)深遠(yuǎn)海桁架類網(wǎng)箱“深藍(lán)1號(hào)”交付使用，養(yǎng)殖水體達(dá)到5萬(wàn)m3，開(kāi)啟了中國(guó)大型深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖設(shè)施裝備先河，迅速成為行業(yè)熱點(diǎn)，并在水產(chǎn)界興起了建設(shè)大型深遠(yuǎn)海設(shè)施養(yǎng)殖的浪潮。在社會(huì)游資的參與以及海工和船舶企業(yè)的助推下，為滿足不同海域不同養(yǎng)殖對(duì)象的需求，先后研發(fā)設(shè)計(jì)了多型桁架類網(wǎng)箱，主要有全潛式桁架類網(wǎng)箱(全球第一座全潛式桁架類深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱“深藍(lán)1號(hào)”)、半潛式桁架類網(wǎng)箱(“德海1號(hào)”“海峽1號(hào)”)、浮式桁架類網(wǎng)箱(“振漁1號(hào)”“嵊海1號(hào)”)、座底式桁架類網(wǎng)箱(“長(zhǎng)鯨1號(hào)”“經(jīng)海系列”)等[7-12]。

此外，“耕海1號(hào)”[13]和“澎湖號(hào)”[14]是漁旅融合桁架類養(yǎng)殖設(shè)施的典型代表。2020年7月，由山東海洋集團(tuán)投資建造的“耕海1號(hào)”是全國(guó)首制漁業(yè)休閑型座底式桁架結(jié)構(gòu)養(yǎng)殖平臺(tái)，該平臺(tái)由3個(gè)養(yǎng)殖網(wǎng)箱組合而成，構(gòu)成直徑80 m的“海上花”概念，每朵“花瓣”養(yǎng)殖水體約1萬(wàn)m3。平臺(tái)共有4層，有不同的功能區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了休閑漁業(yè)、科學(xué)研究科技研發(fā)、科普教育等多種功能?！芭旌?hào)”網(wǎng)箱為半潛式桁架鋼結(jié)構(gòu)養(yǎng)殖平臺(tái)，集成了養(yǎng)殖、綠色能源、管理服務(wù)和智能生產(chǎn)4個(gè)功能區(qū)，配置了20人居住艙室以及養(yǎng)殖自動(dòng)投餌設(shè)備、傷殘死魚(yú)收集設(shè)備、養(yǎng)殖平臺(tái)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備。

截至目前， 中國(guó)已建成并投入使用的大型桁架式深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱已超過(guò)20個(gè)，立項(xiàng)并正在開(kāi)工建設(shè)的也有超過(guò)20個(gè)。資料顯示，中國(guó)適合新型大型桁架類深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖的海域面積約為16萬(wàn)km2。其中，南海海域水深為45～100 m且適合開(kāi)展深遠(yuǎn)海漁業(yè)養(yǎng)殖的海域面積約為6萬(wàn)km2[15-16]。

20世紀(jì)90年代起，大型深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱和移動(dòng)式養(yǎng)殖平臺(tái)成為歐美、日本等漁業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的研發(fā)重點(diǎn)[17-19]。目前，世界各國(guó)已經(jīng)擁有了十幾種自動(dòng)化程度很高的大型深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱類型。挪威是世界海洋產(chǎn)業(yè)最完備的國(guó)家之一，薩爾瑪公司的Ocean Farm1半潛式大型深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱，是挪威最大三文魚(yú)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱，該網(wǎng)箱容積25萬(wàn)m3，養(yǎng)殖產(chǎn)量可達(dá)6 000多t[20-21]。國(guó)外深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱裝備自動(dòng)化、智能化程度較高，能實(shí)現(xiàn)魚(yú)苗投送、自動(dòng)投飼、魚(yú)情監(jiān)測(cè)、死魚(yú)回收等功能，其配套裝備、技術(shù)、管控等與養(yǎng)殖主體設(shè)備的匹配度高，已基本實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化。

2 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船發(fā)展概況

養(yǎng)殖工船是新型深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備，具有安全、高效、環(huán)保的特點(diǎn)，是中國(guó)海水魚(yú)類養(yǎng)殖走向深遠(yuǎn)海的重要發(fā)展方向，也是為了適合中國(guó)海域臺(tái)風(fēng)多發(fā)的海況特點(diǎn)，規(guī)避臺(tái)風(fēng)災(zāi)害影響，同時(shí)實(shí)現(xiàn)南魚(yú)北養(yǎng)和北魚(yú)南養(yǎng)以及解決全季節(jié)優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)業(yè)需求。養(yǎng)殖工船是中國(guó)最早提出并付諸實(shí)施的深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖模式，“十三五”期間，深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船啟動(dòng)建設(shè)，代表性的成果主要有：封閉艙養(yǎng)型養(yǎng)殖工船首制試驗(yàn)船；全球首艘封閉艙養(yǎng)型大型養(yǎng)殖工船設(shè)計(jì)建造；通海型養(yǎng)殖工船設(shè)計(jì)建造。

2017年7月由甲板作業(yè)船改造設(shè)計(jì)的3000噸級(jí)“魯嵐?jié)O61699”號(hào)封閉艙養(yǎng)型養(yǎng)殖工船，首制試驗(yàn)船交付使用，擁有14個(gè)養(yǎng)魚(yú)水艙，配備飼料艙、加工間、魚(yú)苗孵化室、魚(yú)苗實(shí)驗(yàn)室等配套齊全的艙室和養(yǎng)殖與加工設(shè)備，以及配置了深層取水裝置，可抽取冷水團(tuán)的冷水資源滿足冷水性養(yǎng)殖魚(yú)苗培育、轉(zhuǎn)運(yùn)和養(yǎng)殖漁場(chǎng)看護(hù)管理要求。2021年通過(guò)加裝三文魚(yú)活魚(yú)起捕和初加工生產(chǎn)線，并更名為“魯青新漁養(yǎng)60001”，該船具備了綜合服務(wù)功能。

2022年5月20日，全球首艘10 萬(wàn)噸級(jí)智慧漁業(yè)大型養(yǎng)殖工船國(guó)信1號(hào)在中國(guó)船舶集團(tuán)青島北海造船有限公司交付運(yùn)營(yíng)，該船設(shè)15 個(gè)養(yǎng)殖艙，養(yǎng)殖水體近9 萬(wàn)m3，總投資約4.5億元[22]。該船以“船載艙養(yǎng)”模式開(kāi)展大黃魚(yú)、石斑魚(yú)、大西洋鮭等名優(yōu)魚(yú)種養(yǎng)殖，預(yù)計(jì)年產(chǎn)高品質(zhì)魚(yú)3 700 t。 據(jù)稱，未來(lái)5年，在“國(guó)信1號(hào)”養(yǎng)殖工船運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)上，青島國(guó)信集團(tuán)將陸續(xù)投資建設(shè)50艘養(yǎng)殖工船，形成總噸位突破1 000萬(wàn)噸、年產(chǎn)各類海水魚(yú)40萬(wàn)t、年產(chǎn)值突破500億元的深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈條[23]。

為了驗(yàn)證舊船改造為深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船的可行性，2020年10月利用散貨舊船改造的8 000噸級(jí)“明德輪”養(yǎng)殖工船投入使用，并開(kāi)展了北方魚(yú)苗入艙，游弋到海南南海的養(yǎng)殖試驗(yàn)，該船養(yǎng)殖水體6 650 m3，可養(yǎng)殖高體鰤100 t，試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期效果，驗(yàn)證了通海型工船可以魚(yú)類養(yǎng)殖，同時(shí)也說(shuō)明艙養(yǎng)水體要具有一定規(guī)模也能體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。該船除配置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之外，沒(méi)有配備養(yǎng)殖作業(yè)裝備，影響生產(chǎn)效率。

國(guó)外在深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船方面的探索起步于20世紀(jì)80年代末。國(guó)外深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖平臺(tái)技術(shù)體系不斷成熟，支撐了海水養(yǎng)殖向更深、更遠(yuǎn)、更開(kāi)放性海域發(fā)展。在海水養(yǎng)殖裝備技術(shù)研發(fā)方面，歐洲是技術(shù)引領(lǐng)者。歐洲海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)以“一條魚(yú)”工程模式為主，除苗種繁育、養(yǎng)殖工藝、病害防控外，在養(yǎng)殖作業(yè)配套機(jī)械化等方面建立了全產(chǎn)業(yè)鏈裝備配套工程。歐美漁業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家提出了養(yǎng)殖工船的概念，并進(jìn)行了相應(yīng)的方案設(shè)計(jì)。由于其近海捕撈資源較為豐富、近海養(yǎng)殖發(fā)展空間較大、發(fā)展深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖的動(dòng)力不足等原因，深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船的發(fā)展較為緩慢。目前，土耳其[24]、西班牙[25]、美國(guó)、法國(guó)、日本等都有涉及養(yǎng)殖工船，但大多是基于概念設(shè)計(jì)、可行性研究和試驗(yàn)階段。挪威由于其特殊的地理環(huán)境和深厚的大西洋鮭養(yǎng)殖基礎(chǔ)，在深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，挪威深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖全產(chǎn)業(yè)鏈科技支撐確保其成為全球漁業(yè)裝備科技領(lǐng)導(dǎo)者。2021年獲得開(kāi)發(fā)許可的挪威Eidsfjord Sj?farm公司研發(fā)的Eidsfjord Giant具有移動(dòng)推進(jìn)裝置的封閉式養(yǎng)殖工船[26]，長(zhǎng)270 m、寬41 m，具有6個(gè)密閉式養(yǎng)殖艙，養(yǎng)殖總水體69 000 m3，采用水泵抽取下層海水，并可以按照需要調(diào)整抽水深度，預(yù)計(jì)年產(chǎn)量在 5 175 t。

3 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備面臨的問(wèn)題

3.1 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)組織化程度低、投資風(fēng)險(xiǎn)大

中國(guó)海域遼闊，海況復(fù)雜，特別是臺(tái)風(fēng)多以及大陸架海洋結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)深且遠(yuǎn)的特點(diǎn)，深遠(yuǎn)海設(shè)施養(yǎng)殖需要大型安全的系統(tǒng)平臺(tái)、高效作業(yè)的配套裝備、物流信息保障系統(tǒng)以及裝備與養(yǎng)殖工藝和養(yǎng)殖技術(shù)的協(xié)同支撐，深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖對(duì)設(shè)施化、裝備化程度有著較高的要求，系統(tǒng)相比其他漁業(yè)產(chǎn)業(yè)更加復(fù)雜，在空間上又離岸更遠(yuǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈的完整和足夠的規(guī)模才能有效控制生產(chǎn)成本和風(fēng)險(xiǎn)。前幾年在海工領(lǐng)域行業(yè)不景氣的形勢(shì)下，海工裝備制造和游資高調(diào)介入深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，對(duì)推動(dòng)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備發(fā)展發(fā)揮了重要作用，但海工領(lǐng)域高度組織化的生產(chǎn)模式，并沒(méi)有及時(shí)帶入水產(chǎn)行業(yè)。目前中國(guó)海水養(yǎng)殖仍處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式，組織化程度不高，產(chǎn)業(yè)布局、產(chǎn)品調(diào)度和市場(chǎng)流通均缺乏組織籌劃，尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，行業(yè)協(xié)調(diào)融合不夠，抗風(fēng)險(xiǎn)能力差，投入與產(chǎn)出容易受外部因素左右，產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，影響生產(chǎn)效益，制約了深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的規(guī)模發(fā)展。

3.2 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備自動(dòng)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)集成度低

深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖由于其遠(yuǎn)離陸地，各項(xiàng)物質(zhì)的運(yùn)輸和人員往來(lái)存在諸多不便，需要在有限的人員情況下實(shí)現(xiàn)裝備的有效自運(yùn)行，需要不斷提升深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備的自動(dòng)化水平。具體包括自動(dòng)化監(jiān)控、自動(dòng)化投飼、自動(dòng)化分選、自動(dòng)化網(wǎng)衣清污等技術(shù)將越來(lái)越引起關(guān)注，這些亦將成為未來(lái)研發(fā)的重點(diǎn)。深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱處于離岸較遠(yuǎn)的高海況環(huán)境，其面臨的養(yǎng)殖環(huán)境不同于近海，其受到的海流作用和外部作用都要大，因此要保證網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)的牢固性、安全性，如目前需要重點(diǎn)開(kāi)展大型桁架式網(wǎng)箱的結(jié)構(gòu)安全性研究。專業(yè)化的養(yǎng)殖裝備必不可少，精準(zhǔn)投喂、分級(jí)起捕、魚(yú)類監(jiān)控、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等技術(shù)裝備的研究開(kāi)發(fā)是當(dāng)務(wù)之急。目前，國(guó)內(nèi)雖然有一些配套管控設(shè)備，但技術(shù)含量不高，關(guān)鍵技術(shù)尚待突破。如旋轉(zhuǎn)曬網(wǎng)機(jī)構(gòu)可靠性問(wèn)題和成魚(yú)起捕等機(jī)械化作業(yè)系統(tǒng)配套問(wèn)題等。

不同于陸基養(yǎng)殖，船艙養(yǎng)殖面臨新的環(huán)境情況和技術(shù)要求，如養(yǎng)殖艙水體晃蕩對(duì)養(yǎng)殖體的刺激、養(yǎng)殖艙高深魚(yú)池形狀、養(yǎng)殖艙防腐防污涂料毒性、養(yǎng)殖水源獲取、養(yǎng)殖尾水排放及高效水處理技術(shù)等問(wèn)題。由于深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船空間有限，需要綜合考慮各個(gè)區(qū)域的合理規(guī)劃分布，比如飼料堆放要考慮防水防污防霉，要實(shí)現(xiàn)智能化精準(zhǔn)投喂，減少浪費(fèi)；由于船上作業(yè)人員少，需要實(shí)現(xiàn)分級(jí)自動(dòng)化的機(jī)械起捕；另外在養(yǎng)殖設(shè)施結(jié)構(gòu)清潔以及廢物收集處理和養(yǎng)殖工船養(yǎng)殖智能管控等方面都需要開(kāi)展系統(tǒng)研究。漁業(yè)裝備的研發(fā)能力是建設(shè)高水平海洋漁業(yè)的重要保障和支撐。由于中國(guó)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖起步晚，相關(guān)研究基礎(chǔ)仍然薄弱，支撐推進(jìn)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的設(shè)施裝備技術(shù)還不夠成熟，相關(guān)設(shè)計(jì)建造和產(chǎn)業(yè)配套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究滯后，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度還比較低。

3.2 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣材料的選用和錨泊系統(tǒng)選型問(wèn)題

網(wǎng)衣破損是造成深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖魚(yú)類逃逸及其他養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)損失的主要原因之一。柔性的網(wǎng)衣材料是包圍網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)的主要部件，對(duì)養(yǎng)殖安全、防止養(yǎng)殖體逃逸和外來(lái)捕食動(dòng)物如鯊魚(yú)等攻擊都具有重要意義[27-28]。網(wǎng)衣破損造成魚(yú)類逃逸問(wèn)題是目前深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱普遍存在的問(wèn)題。目前對(duì)網(wǎng)衣破損的機(jī)理研究還不清晰，對(duì)網(wǎng)衣附著物的清理和防治還比較初級(jí)，需要深入研發(fā)新材料網(wǎng)衣和高效防污損技術(shù)。錨泊系統(tǒng)對(duì)桁架類深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱的安全性、穩(wěn)定性具有重要意義，需要合理選型、有效配置。由于缺乏對(duì)嵊泗海域流大浪急惡劣海況的了解，某桁架式養(yǎng)殖網(wǎng)箱在錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型時(shí)沒(méi)有得到有效配置，造成網(wǎng)箱網(wǎng)衣破損、錨鏈斷裂網(wǎng)箱沉沒(méi)的重大損失。

3.3 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船的建造及優(yōu)化問(wèn)題

深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船不同于一般的漁船、也不同于一般的商船，其艙內(nèi)設(shè)置了養(yǎng)殖水艙，需要綜合考慮到其特殊的艙體結(jié)構(gòu)、水動(dòng)力特性、新材料使用及防腐防污涂裝等各種要素，同時(shí)也要考慮到航行及停泊時(shí)養(yǎng)殖艙內(nèi)晃蕩、深遠(yuǎn)優(yōu)質(zhì)海水的提水和排放、養(yǎng)殖水處理技術(shù)等問(wèn)題。中國(guó)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船經(jīng)歷了最初的改裝方案到最新的新建方案的轉(zhuǎn)變。如2014年中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所開(kāi)展了10萬(wàn)噸級(jí)的阿芙拉型油船改裝設(shè)計(jì)研發(fā)，2016年又開(kāi)展了30萬(wàn)噸級(jí)礦砂船改裝養(yǎng)殖工船方案設(shè)計(jì)及可行性研究報(bào)告編制，直至2020年全球首艘10萬(wàn)噸級(jí)智慧漁業(yè)大型養(yǎng)殖工船，即“國(guó)信1號(hào)”正式開(kāi)工建設(shè)。新建養(yǎng)殖工船相比改造工船，主要優(yōu)勢(shì)在于：養(yǎng)殖艙形狀更加規(guī)則，能更好地采用高技術(shù)水平的制蕩措施，系統(tǒng)可全部集成到主甲板以下以更好利用空間降低建造成本，更小的吃水大幅度降低通航要求等。無(wú)論改造還是新建，養(yǎng)殖工船的設(shè)計(jì)建造要滿足功能性、確保安全性、兼顧經(jīng)濟(jì)性。

4 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備探議及思考

4.1 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備的發(fā)展定位

深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備應(yīng)不斷提高裝備技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)從低端、初級(jí)到高端、高級(jí)的轉(zhuǎn)變。特別是在裝備機(jī)械化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化和智能化。需要加快漁業(yè)裝備科技的自主研發(fā)創(chuàng)新，建立和完善漁業(yè)裝備創(chuàng)新研究理論和體系，突破深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備的關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)，圍繞深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船船體平臺(tái)、智能化設(shè)施裝備、船載艙養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)和模式、深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)及網(wǎng)衣防止破清污等，研制出經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠、生產(chǎn)急需的重大深遠(yuǎn)海漁業(yè)裝備。

4.2 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備未來(lái)發(fā)展要素

(1)高度集成性。高度集成性是以高度集成的技術(shù)和資源，建立綠色生產(chǎn)體系。關(guān)鍵的技術(shù)集成主要包括海上工業(yè)化養(yǎng)殖裝備技術(shù)、航行及系泊等工況下養(yǎng)殖平臺(tái)穩(wěn)性及水動(dòng)力控制技術(shù)、自動(dòng)化智能化養(yǎng)殖集控技術(shù)、海上養(yǎng)殖工船船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)等。具體包括深水水源抽取技術(shù)、養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)、智能化精準(zhǔn)化投飼技術(shù)、 機(jī)械化聚捕采收技術(shù)、自動(dòng)化水下清污技術(shù)等。資源的高度集成性主要包括優(yōu)質(zhì)的深水水源和適宜的環(huán)境溫度等，高質(zhì)量的水質(zhì)和最有利的環(huán)境溫度共同構(gòu)建了養(yǎng)殖體的最佳生長(zhǎng)環(huán)境， 在可控的人工養(yǎng)殖環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。當(dāng)然，養(yǎng)殖工船作為一個(gè)海上漂浮的空間平臺(tái)，可供利用的資源也包括海上的太陽(yáng)能[29]、風(fēng)能[29]、波浪能[17]等，這些都可以考慮體現(xiàn)在未來(lái)養(yǎng)殖工船的設(shè)計(jì)中。

(2)物質(zhì)循環(huán)性。物質(zhì)循環(huán)性是指使物質(zhì)流和能量流實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約利用，廢棄物達(dá)標(biāo)排放。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船漂泊在海上，其養(yǎng)殖系統(tǒng)的投入品主要包括養(yǎng)殖用水、飼料、藥物等。 養(yǎng)殖用水來(lái)自深海適宜水位的優(yōu)質(zhì)海水，其使用后需要經(jīng)過(guò)尾水處理后循環(huán)利用或者直接排放到大海中凈化。飼料是養(yǎng)殖體的主要食物來(lái)源，其被吸收的程度是影響?zhàn)B殖體生長(zhǎng)和水質(zhì)狀況的主要因素，飼料要最大限度地被吸收利用，在根據(jù)飼料本身物質(zhì)特性的基礎(chǔ)上，需要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投喂；同時(shí)，由于海上的潮濕環(huán)境，需要保證飼料的防潮防霉。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱處于開(kāi)放的養(yǎng)殖環(huán)境下，要考慮到物料等的擴(kuò)散性，方便養(yǎng)殖魚(yú)類排放物的疏散，減小對(duì)環(huán)境的集中影響，以保證物質(zhì)的循環(huán)利用，網(wǎng)箱箱體底部與海底要保持一定的距離，至少要大于4 m的高度。

(3)生態(tài)高效性。生態(tài)高效性是指高效資源利用、高效單位產(chǎn)出和高效勞動(dòng)生產(chǎn)等使深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船養(yǎng)殖業(yè)朝著更高效率的方向發(fā)展。為更好地實(shí)現(xiàn)艙養(yǎng)養(yǎng)殖效益，需要利用流體力學(xué)分析建立養(yǎng)殖魚(yú)艙的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖工船功能、結(jié)構(gòu)、水動(dòng)力系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。在取水換水的資源利用上，需要探索最適合的海上復(fù)雜工況下的取水模式和自動(dòng)集排污方法。進(jìn)行多種養(yǎng)殖體的適漁性艙養(yǎng)試驗(yàn)，尋找最合適的養(yǎng)殖密度、養(yǎng)殖周期，提高養(yǎng)殖產(chǎn)量，應(yīng)研發(fā)具備繁育養(yǎng)成一體式、精準(zhǔn)投喂、自動(dòng)收捕和環(huán)境調(diào)控等多功能的艙養(yǎng)結(jié)構(gòu)。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱需要探索更高效安全的網(wǎng)衣和桁架結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)也要考慮到材料的低污染、無(wú)污染性。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖的勞動(dòng)力成本較高，需要實(shí)現(xiàn)裝備的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，相信未來(lái)人工智能(AI)技術(shù)[18-19,30-31]在深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖領(lǐng)域會(huì)大有作為。

(4)功能多樣性。功能多樣性是指深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船能實(shí)現(xiàn)橫向和縱向的多方向多維度的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖大型養(yǎng)殖工船平臺(tái)及模式構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了新型船舶類型的建造、實(shí)現(xiàn)了新型船艙養(yǎng)殖模式的探索、實(shí)現(xiàn)了新型海上浮動(dòng)載體空間的建構(gòu)[32]。在深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船上實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖、捕撈、加工一體化的作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了大陸、海島的聯(lián)通。在深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱養(yǎng)殖上同時(shí)實(shí)現(xiàn)了漁旅融合的相關(guān)實(shí)踐。未來(lái)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船需要在船上水產(chǎn)品加工技術(shù)裝備技術(shù)、船聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[33-34]、大型養(yǎng)殖工船系統(tǒng)總體工程技術(shù)[35-36]、養(yǎng)殖工船船隊(duì)管理技術(shù)等領(lǐng)域進(jìn)行廣泛研究。未來(lái)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱需要在保證網(wǎng)箱材料結(jié)構(gòu)安全的前提下，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的捕撈和更優(yōu)質(zhì)的水產(chǎn)品加工，以及相關(guān)的漁旅融合等。此外，深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖體現(xiàn)出更多的可擴(kuò)展性，可以在深遠(yuǎn)海海洋科學(xué)探索、海洋新能源開(kāi)發(fā)、海上休閑旅游等方面展開(kāi)。

4.3 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備的功能拓展

(1)漁業(yè)生產(chǎn)功能。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖必須符合漁業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的要求，以“綠色、優(yōu)質(zhì)、高效、健康、安全”為標(biāo)準(zhǔn)，特別注重高效生產(chǎn)、規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境友好和質(zhì)量安全，生產(chǎn)出高品質(zhì)、無(wú)污染的海洋高附加值的水產(chǎn)品。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖平臺(tái)及裝備技術(shù)需要考慮到生產(chǎn)的高效性、生態(tài)的環(huán)保性和生活的宜居性。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖平臺(tái)上的養(yǎng)殖、捕撈、加工裝備需要在機(jī)械化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、信息化、智能化，精準(zhǔn)投喂、分級(jí)捕撈、精深加工、新品創(chuàng)制、質(zhì)量控制等都是當(dāng)前乃至未來(lái)研發(fā)的重點(diǎn)。養(yǎng)殖尾水處理、養(yǎng)殖污染物清理等是保障深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)保性的必然選擇，需要在節(jié)能減排裝備研發(fā)上進(jìn)一步探索。而生產(chǎn)者生存環(huán)境的安全舒適性也應(yīng)成為現(xiàn)代化漁業(yè)考慮的因素之一，也是需要在深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖平臺(tái)不斷完善的功能。 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖是新型的工業(yè)化生產(chǎn)方式，要以養(yǎng)殖生產(chǎn)為基礎(chǔ)，帶動(dòng)高值化精深加工、全過(guò)程冷鏈物流等相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈、提升價(jià)值鏈，加快發(fā)展形成陸海統(tǒng)籌的全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)新模式。

(2)輔助探索功能。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船或網(wǎng)箱平臺(tái)在服務(wù)漁業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，還應(yīng)具備服務(wù)科研探索功能、物資補(bǔ)給功能等。是進(jìn)行海洋探測(cè)、深海探索、未來(lái)水下空間站建設(shè)等的浮動(dòng)基地，也是國(guó)家宣誓海上主權(quán)、海洋物流網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)洋休閑旅游等的物資航母。未來(lái)的輔助功能發(fā)展需要結(jié)合現(xiàn)實(shí)的緊迫性和科技發(fā)展達(dá)到的水平。

4.4 深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備的科技支撐

深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖的基礎(chǔ)是裝備豐富完備的機(jī)械化，進(jìn)階是全方位采集大量數(shù)據(jù)的信息化，完善是通過(guò)大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)云端控制的智能化。雖然中國(guó)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工程裝備技術(shù)在局部取得突破，但仍無(wú)法滿足目前中國(guó)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。還需加大科研投入，重點(diǎn)突破制約深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)和工程裝備瓶頸，解決工程裝備與養(yǎng)殖、加工等技術(shù)融合度低的問(wèn)題，強(qiáng)化深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖技術(shù)裝備支撐能力，完善系統(tǒng)配套，提高以工業(yè)化理念構(gòu)建的深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖模式的生產(chǎn)效率和設(shè)施安全。制定完善深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖設(shè)施裝備技術(shù)水平的提升。深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖不僅需要現(xiàn)代化的養(yǎng)殖技術(shù)，更需要現(xiàn)代化的裝備技術(shù)，需要進(jìn)行機(jī)制創(chuàng)新、制度保障和政策支持，在深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖領(lǐng)域形成高新科技的聚集場(chǎng)。結(jié)合現(xiàn)代海上漁業(yè)養(yǎng)殖技術(shù)，充分發(fā)掘海上船聯(lián)網(wǎng)、新能源、海水淡化等相關(guān)技術(shù)，在深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖平臺(tái)上充分發(fā)掘太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能的開(kāi)發(fā)潛力。