水產(chǎn)養(yǎng)殖機(jī)械化新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

楊貴民 王冬梅 馮思志 邱韶峰

機(jī)械化是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容、重要支撐和重要標(biāo)志。機(jī)械裝備，可降低水產(chǎn)養(yǎng)殖人工成本，提高養(yǎng)殖效率與管理水平，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。本文擬對(duì)幾項(xiàng)水產(chǎn)養(yǎng)殖機(jī)械化新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行介紹和分析，供參考。

一、尾水高精度機(jī)械化過濾技術(shù)

由于養(yǎng)殖過程中飼料投喂和糞便產(chǎn)生等原因，養(yǎng)殖水體中存在相當(dāng)數(shù)量固體懸浮物（Total suspended solids，TSS）。固體懸浮物包括無機(jī)和有機(jī)兩種，其中有機(jī)固體懸浮物會(huì)導(dǎo)致氧的消耗、有機(jī)物腐敗和病原菌滋生等問題，而無機(jī)固體懸浮物極易堵塞養(yǎng)殖生物的鰓，吸附于懸浮物的大量病原微生物很容易造成宿主的鰓部感染，這些都大大增大了養(yǎng)殖生物的發(fā)病概率。因此，如何降低養(yǎng)殖水體特別是循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的懸浮顆粒物質(zhì)量濃度，是減少病害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的關(guān)鍵。

水產(chǎn)養(yǎng)殖水體懸浮物過濾常用的機(jī)械是微濾機(jī)，微濾機(jī)是一種機(jī)械過濾器，通過微孔篩網(wǎng)截留養(yǎng)殖廢水中粒徑較大的固體顆粒物來達(dá)到固液分離的目的。微濾機(jī)在過濾懸浮物的同時(shí)，減少了水體的化學(xué)需氧量，有效減少了水中氨氮含量。目前國(guó)內(nèi)微濾機(jī)常用濾網(wǎng)在100～200目之間。研究表明粒徑小于100μm的顆粒是非沉淀顆粒，水體中75μm以上的非沉淀顆粒物約占30%～35%，30μm以上的非沉淀顆粒占到85%～90%。標(biāo)配的微濾機(jī)濾網(wǎng)是200目，孔徑是75μm，它只可過濾掉水中30%～35%的非沉淀顆粒，其他小于75μm粒徑的65%～70%的非沉淀顆粒會(huì)從網(wǎng)目中漏掉，進(jìn)入到后面的生化處理程序中，加重了后處理的負(fù)荷。

湖北某水產(chǎn)裝備研究所研制的水產(chǎn)尾水固液分離器目前過濾精度已達(dá)到了400目，可過濾38μm以上的固體顆粒物，去除水中80%以上的非沉淀顆粒，有效減少了水中氨氮含量和化學(xué)需氧量，省去了大片用來凈化養(yǎng)殖水體的沉淀池、有效地節(jié)約了土地使用面積，省去了大量一次性過濾耗材，大幅縮短了凈化養(yǎng)殖水體的時(shí)間和過程，節(jié)約了生產(chǎn)成本，為工程化水產(chǎn)養(yǎng)殖中產(chǎn)生的尾水回收利用提供了可靠的技術(shù)和裝備保障。

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展，對(duì)尾水機(jī)械化過濾技術(shù)和裝備也提出了更高的要求，通過機(jī)械過濾去除尾水中更多的氨氮含量和化學(xué)需氧量，減輕后續(xù)處理負(fù)荷是必然趨勢(shì)。

二、水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)精準(zhǔn)投喂技術(shù)

自動(dòng)精準(zhǔn)投喂是養(yǎng)殖企業(yè)節(jié)本增效的重要舉措，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)尤為重要，餌料投喂不足，影響產(chǎn)量；投喂過量，不僅浪費(fèi)飼料還造成水體污染。自動(dòng)化精準(zhǔn)投餌機(jī)械是制約我國(guó)深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖機(jī)械化發(fā)展的短板和弱項(xiàng)，自動(dòng)精準(zhǔn)投喂技術(shù)基于魚類攝食行為研究成果，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，運(yùn)用水下監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)網(wǎng)箱內(nèi)魚類生長(zhǎng)情況和水下環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確控制投餌，依據(jù)海情、魚情數(shù)據(jù)準(zhǔn)確給定投餌時(shí)間與數(shù)量，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離精準(zhǔn)投餌，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)深海網(wǎng)箱精準(zhǔn)化養(yǎng)殖。

目前，挪威、加拿大、美國(guó)、日本等國(guó)家普遍實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)投餌，養(yǎng)殖規(guī)模大大提高。如挪威 AKVA公司的MarinaCCS投餌系統(tǒng)。投餌采用管道低壓輸送方式，一臺(tái)風(fēng)機(jī)經(jīng)投餌分配器可實(shí)現(xiàn)多達(dá)60路遠(yuǎn)程輸送，輸送距離為300～1400m，最大喂料量為648～5220kg/h。投餌系統(tǒng)對(duì)風(fēng)管進(jìn)行散熱處理，減少了飼料的損壞率； 安裝風(fēng)力控制器，防止飼料堆積與磨損。監(jiān)視系統(tǒng)是精準(zhǔn)投餌的關(guān)鍵，運(yùn)用多普勒殘餌量傳感器、環(huán)境傳感器、喂餌攝像機(jī)，對(duì)水下環(huán)境、魚的生長(zhǎng)情況，以及殘餌和死魚進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制投餌量。挪威AKVA公司的養(yǎng)殖管理系統(tǒng)與投餌系統(tǒng)協(xié)同工作，已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化控制。

目前國(guó)內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖飼喂機(jī)械還沒有普及，很多網(wǎng)箱養(yǎng)殖還依靠人工投喂，水產(chǎn)養(yǎng)殖機(jī)械化飼喂特別是自動(dòng)精準(zhǔn)飼喂技術(shù)與裝備有著巨大的發(fā)展空間。

三、深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣清洗技術(shù)

網(wǎng)箱組件和網(wǎng)衣清潔是深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖無法回避的一個(gè)重大問題。網(wǎng)箱組件和網(wǎng)衣在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間海水浸泡后，海中生物，如藻類、甲殼動(dòng)物、藤壺類生物會(huì)附著在裝備上，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)眼堵塞，養(yǎng)殖海水難以進(jìn)行流通，污染養(yǎng)殖水體，導(dǎo)致養(yǎng)殖魚類的病蟲害和減產(chǎn)。此外，過多的海洋生物附著會(huì)改變網(wǎng)箱等平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特征，使得整體穩(wěn)性發(fā)生變化，對(duì)平臺(tái)的抗風(fēng)浪性產(chǎn)生不利影響。目前國(guó)內(nèi)深遠(yuǎn)海網(wǎng)箱網(wǎng)衣的清潔主要靠對(duì)網(wǎng)衣定期整體更換，將其拿到岸上或者工作船上利用高壓水槍并配合刷子進(jìn)行人工沖洗，這種方法效率低，容易造成魚體表?yè)p傷。

英國(guó)極光海事公司生產(chǎn)的ROV水下清理機(jī)器人采用履帶式結(jié)構(gòu)與水流雙重驅(qū)動(dòng)模式，通過磁力吸附裝置能夠較好地緊固在網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)上，自身安裝高壓水流噴射裝置，可以對(duì)網(wǎng)箱進(jìn)行水流清理；ROV具備自動(dòng)感知功能，可根據(jù)網(wǎng)箱的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)整高壓水流強(qiáng)度，以降低高壓水流對(duì)網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)的損傷。

通過大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)，清洗機(jī)器人智能化程度不斷提高。未來利用圖像識(shí)別技術(shù)精準(zhǔn)確定水下污損位置和污損等級(jí)，通過智能控制算法實(shí)現(xiàn)清洗路徑自動(dòng)規(guī)劃、制訂最佳清潔方式、最適清潔力度將是網(wǎng)衣清洗機(jī)器人發(fā)展的方向。

（作者單位：山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)推廣站）