黃一心,丁建樂,鮑旭騰,孟菲良,鞏沐歌，梁 澄，周海燕

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)裝備與工程技術(shù)重點(diǎn)實驗室，上海，200092)

漁業(yè)裝備和工程是指在漁業(yè)生產(chǎn)過程中使用的各類專用設(shè)備和工程，主要包括水產(chǎn)養(yǎng)殖裝備、漁船與捕撈裝備、水產(chǎn)加工裝備等。近幾年，隨著國家對漁業(yè)科技的重視，漁業(yè)裝備科技得到了快速發(fā)展， 2017年漁用機(jī)具總產(chǎn)值358萬元，比“十一五”末(2010年)增加了1.5倍。通過梳理國內(nèi)漁業(yè)裝備和工程科技的發(fā)展現(xiàn)狀，并與國外漁業(yè)發(fā)達(dá)國家進(jìn)行比較分析，指出國內(nèi)的研究水平，提出發(fā)展建議，為中國漁業(yè)裝備和工程科技的發(fā)展提供參考。

1 國內(nèi)漁業(yè)裝備和工程科技發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 水產(chǎn)養(yǎng)殖裝備

1.1.1 陸上養(yǎng)殖裝備

(一)池塘養(yǎng)殖裝備

池塘養(yǎng)殖在中國具有悠久的歷史，是目前最普遍的養(yǎng)殖方式，其產(chǎn)量超過了中國養(yǎng)殖總產(chǎn)量的一半以上，但仍然存在著基礎(chǔ)研究薄弱、設(shè)施和裝備陳舊落后等問題。近年來，國內(nèi)科研團(tuán)隊在基礎(chǔ)研究、機(jī)械化和信息化、設(shè)施工程化方面做了大量的工作，取得了不少進(jìn)展。

在基礎(chǔ)研究方面，對池塘主要生態(tài)因子的變化特征情況開展了研究；開展?jié)摿鳚竦鼐禾卣鞯难芯?，為提高凈化效率提供支撐；高位循環(huán)水池塘的浮游植物總密度和濕質(zhì)量高于普通池塘，但種屬數(shù)量比普通池塘少[1]；開展了不同光照對菌藻共生生物膜群落結(jié)構(gòu)影響的研究；研究表明合理使用菌藻結(jié)合體可顯著提高對養(yǎng)殖廢水的凈化效率[2]；研究確定底泥擾動能提高水體肥度，增加藻類密度[3]；將生物濾床應(yīng)用于養(yǎng)殖尾水處理，具有占地少等優(yōu)點(diǎn)[4]；研究分析了不同濕地中厭氧脫氮菌群特征及與環(huán)境關(guān)系；開展了基于濕地循環(huán)水養(yǎng)殖密度對魚類生長的影響；采取理化分析等方法，對有機(jī)碳對池塘生化反應(yīng)的影響進(jìn)行研究[5]；提出蓮藕凈化塘和人工濕地組合濕地系統(tǒng)不僅能凈化尾水，而且還具有經(jīng)濟(jì)觀賞價值[6]。

在機(jī)械化和信息化方面，研制了移動式太陽能水質(zhì)調(diào)控機(jī)、太陽能智能增氧系統(tǒng)等設(shè)備，提升了經(jīng)濟(jì)效益；開展底孔增氧方式對池塘溶氧的影響研究；研發(fā)了基于氣力輸送、船載的自動投飼機(jī)，控制方便；研制了池塘起魚單軌輸送機(jī)、脈沖電趕魚裝置，減少勞動力成本；研制了可遙控的移動式施藥裝置，實現(xiàn)施藥自動化；運(yùn)用視覺識別技術(shù)，研究了準(zhǔn)確快速識別淡水魚和運(yùn)動蝦苗的方法；開發(fā)了分布式自動監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了池塘養(yǎng)殖遠(yuǎn)程控制和集中管理；設(shè)計具有傳感器清潔功能的可多點(diǎn)進(jìn)行檢測的水質(zhì)監(jiān)測裝置[7]；構(gòu)建了池塘溶氧預(yù)測組合模型和養(yǎng)殖水體亞硝酸鹽氮預(yù)測模型，具有較高的預(yù)測精度[8-9]。

在設(shè)施工程化方面，設(shè)計了分隔式、分級序批式養(yǎng)殖生產(chǎn)系統(tǒng)，具有生態(tài)效率和經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)池塘相比，二種復(fù)合型池塘養(yǎng)殖團(tuán)頭魴的氮磷沉積與排放減少[10]。研究利用空閑自然條件構(gòu)建生態(tài)凈化系統(tǒng)，達(dá)到減排目的。在鹽堿地建立了不同模式的生態(tài)養(yǎng)殖系統(tǒng)，通過魚類養(yǎng)殖，改善生態(tài)環(huán)境；構(gòu)建的循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，可有效去除魚類土腥味[11]；開展不同植物密度對魚菜共生系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)影響研究；結(jié)合人工濕地的池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，具有存活率高、節(jié)能減排的效果；設(shè)計了高位池側(cè)排式排污口裝置，排污水量小。開展組合跑道式養(yǎng)殖池系統(tǒng)工程參數(shù)的研究。

(二)工廠化養(yǎng)殖裝備

中國工廠化養(yǎng)殖裝備研究起始于20世紀(jì)70年代，由于工廠化養(yǎng)殖具有高效、節(jié)水減排的優(yōu)點(diǎn)，已成為未來水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的方向。近年來，工廠化養(yǎng)殖裝備在生物濾器、凈化裝置以及生產(chǎn)模式方面開展了研究。

在凈化裝置方面，開展了臭氧對懸浮顆粒物作用機(jī)理和效果研究，發(fā)現(xiàn)臭氧可降低水體濁度[17]；開發(fā)了臭氧/紫外線反應(yīng)系統(tǒng)，殺菌率達(dá)到97%[18]；從篩縫規(guī)格、安裝角度以及水處理量等方面，開展了弧形篩對顆粒物的去除效果研究；研制了多向流重力沉淀裝置能較高效地去除懸浮顆粒物[19]；紫外線殺菌消毒裝置布設(shè)位置，對養(yǎng)殖系統(tǒng)水環(huán)境以及魚類的生長均有影響[20]；臭氧優(yōu)先降低UV254和水色，顯著提高水的可生化性；采用電化學(xué)方式處理廢水，電流密度上升可加快污染物去除；設(shè)計了脫二氧化碳、管式曝氣、葉輪氣浮等裝置，可有效凈化水質(zhì)。

在生產(chǎn)模式、策略和設(shè)備方面，開展投飼策略研究，建議人工養(yǎng)殖鱘魚幼魚投飼頻率不少于每天4次[21]；設(shè)計了軌道式自動投喂系統(tǒng)，投飼精度超過95%[22]；研究建立了高效、低廉的對蝦高位池循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)；開展多種魚類養(yǎng)殖適宜密度試驗研究，為養(yǎng)殖模式推廣提供技術(shù)支撐；構(gòu)建了對蝦養(yǎng)殖密度、換水量與水質(zhì)指標(biāo)模型；設(shè)計的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，節(jié)能效果明顯[22]；開展養(yǎng)殖池、砂濾池水動力特性研究，為工廠化養(yǎng)殖車間的設(shè)計提供支持；研制了升降式水質(zhì)自動檢測系統(tǒng)，有效提高了探頭的精度和使用壽命[24]。

1.1.2 海上養(yǎng)殖裝備

(一)淺海養(yǎng)殖裝備

近海養(yǎng)殖是我國海水養(yǎng)殖的重要方式，養(yǎng)殖歷史也非常悠久，北宋時期已有了“圍竹養(yǎng)蠔”。但總體上養(yǎng)殖裝備少，機(jī)械化程度比較低。近年來基礎(chǔ)研究和裝備研究取得了一定的進(jìn)展。

在基礎(chǔ)研究方面，采用沉浮力縱向向下遞增分布裝配的圍網(wǎng)，更有利于防止發(fā)生網(wǎng)衣糾纏的現(xiàn)象；開展了吊籠水動力特性研究，吊籠隨著貝類養(yǎng)殖密度增大受到的水平力也增大，而運(yùn)動幅度則相反。開展可升降浮筏水動力特性研究，下潛后運(yùn)動幅度和錨繩力減小。

在裝備研究方面。設(shè)計了水下采捕機(jī)械手用于代替人工采捕海珍品[25]；研制了多種貝苗分級計數(shù)裝置，提高了勞動效率。對扇貝養(yǎng)殖作業(yè)、轉(zhuǎn)運(yùn)裝備和方式進(jìn)行優(yōu)化改造，減少了能耗，提高了效率； 研制了牡蠣采苗串自動化生產(chǎn)裝置，用機(jī)械作業(yè)代替了手工作業(yè)； 建立了太陽能輔熱耦合干燥系統(tǒng)，為大型藻類干燥提供了新的方法；提出了海帶自動拖拽采收船的設(shè)計方案；研制了縊蟶采收設(shè)備，可完成采收、分選和收集工序，有效提升了勞動效率；實現(xiàn)了“夾緊—破扣—插苗”的自動化；設(shè)計了扇貝柱自動晾曬設(shè)備，提高了效率。

(二)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備

深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備是20世紀(jì)90年代引進(jìn)國外深水網(wǎng)箱后發(fā)展起來的，近幾年，主要在養(yǎng)殖基礎(chǔ)及設(shè)施安全和配套裝備上開展研究。

在基礎(chǔ)及設(shè)施安全方面，開展魚類在船載條件下的應(yīng)激反應(yīng)研究；開展了深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖平臺錨泊試驗，提出養(yǎng)殖平臺應(yīng)將縱向迎向風(fēng)浪流大概率的來向；開展金屬網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)水動力學(xué)研究，以保障系統(tǒng)安全性；開展雙層網(wǎng)底網(wǎng)箱耐流特性動力分析，當(dāng)實際海區(qū)流速超過93 cm/s 時影響網(wǎng)底的穩(wěn)定；開展網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)特性研究，連接構(gòu)件數(shù)量增加，網(wǎng)箱浮架應(yīng)力和變形將會減少。

在配套裝備方面，將高壓水射流技術(shù)用于網(wǎng)箱清洗裝置設(shè)計中，自動清洗裝置成本低，效率高；開展?jié)O業(yè)水下機(jī)器人試制工作，可用于對網(wǎng)箱和水生生物觀察；開展將礦砂船改造為養(yǎng)殖工船技術(shù)研究，改建船體結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了系統(tǒng)方案；使用水聲定位技術(shù)設(shè)計監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了網(wǎng)衣實時監(jiān)測；構(gòu)建了網(wǎng)箱監(jiān)測系統(tǒng)，可動態(tài)實時采集系覽力數(shù)據(jù)，“魯嵐?jié)O61699”等一系列大型養(yǎng)殖裝備投入使用。

1.2 漁船裝備

我國擁有90多萬艘漁船，是一個名副其實的漁船大國。主要以中小型、近海作業(yè)為主，遠(yuǎn)洋漁船則主要來自進(jìn)口的二手船舶。近年來，我國漁船在基礎(chǔ)研究、標(biāo)準(zhǔn)化船型以及遠(yuǎn)洋漁船的開發(fā)等方面作了不少工作，取得了不少的成果。

在基礎(chǔ)研究方面，運(yùn)用軟件，開展?jié)O船扭振計算，提高了效率和準(zhǔn)確性；開展了船-槳干擾流場特性分析，為優(yōu)化船尾型線提供依據(jù)；開展了導(dǎo)管槳水動力性能及流場特性研究；開展?jié)O船球鼻艏形狀減阻效果實驗研究，提出金槍魚延繩釣漁船采用撞角型球鼻艏較好[26]，設(shè)計建立船機(jī)槳優(yōu)化匹配模型，可實現(xiàn)船機(jī)槳網(wǎng)合理匹配[27]。

在遠(yuǎn)洋漁船和節(jié)能方面，開展雙甲板遠(yuǎn)洋漁船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，合理地擴(kuò)大了機(jī)艙空間；設(shè)計的遠(yuǎn)洋現(xiàn)代化漁船，其無人機(jī)艙系統(tǒng)達(dá)到法國船級社最高等級的要求；開展?jié)O船阻力性能研究，形成船型優(yōu)化技術(shù)方案，實船應(yīng)用節(jié)能20%以上；將混合型濾波器用于船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)中，比無源濾波系統(tǒng)效果更佳，性價比更高。提出直流配電混合電力推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計方案并開展研究。

在綜合評價和減排方面，研制了尾氣吸收式制冷裝置，制冷效果顯著，節(jié)能環(huán)保；開展雙體漁船總體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，得出總橫彎矩對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響最大；建立魚刺圖基礎(chǔ)模型，開展玻璃鋼漁船建造質(zhì)量分析；驗證表明NAPA軟件對漁業(yè)船舶完整穩(wěn)性分析具有可行性和精準(zhǔn)性[51]。

1.3 捕撈裝備

捕撈裝備主要包括捕撈機(jī)械和捕撈儀器兩部分?？傮w上，中國捕撈裝備機(jī)械化、信息化水平較低，在選擇性捕撈與遠(yuǎn)洋漁業(yè)競爭力上還比較落后。

在捕撈機(jī)械方面，通過模型建立和仿真分析，開展波浪被動補(bǔ)償裝置的分析研究；開展內(nèi)部流場分析，研制新型吸魚泵；設(shè)計了自動調(diào)整系統(tǒng)平衡的控制系統(tǒng)，有效增大了網(wǎng)口面積，提高捕撈效率[28]；開展五輪起網(wǎng)機(jī)、起網(wǎng)機(jī)、圍網(wǎng)理網(wǎng)機(jī)安全防護(hù)裝置等設(shè)備的研究。設(shè)計搭建了漁船拖網(wǎng)絞機(jī)張力系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)控制[29]；設(shè)計變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方案并試驗，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，自動化程度高。研制成功“大型金槍魚圍網(wǎng)捕撈成套設(shè)備”，打破了國外的壟斷。

在捕撈儀器方面，開展了FFS25P多波束探魚聲吶的功能與性能測試工作；提出了新的魚探儀發(fā)射機(jī)信號源設(shè)計方法，發(fā)射波產(chǎn)生的噪聲干擾較小；研究將聲吶技術(shù)與電子浮標(biāo)集成，提高魚群探測水平和設(shè)備的安全性[30]；開展哈夫曼算法在漁用聲吶數(shù)據(jù)壓縮中的應(yīng)用，壓縮了衛(wèi)星數(shù)據(jù)的通信成本，解決了通信費(fèi)用昂貴的難題。設(shè)計了水下LED集魚燈燈載視頻系統(tǒng)，有利于判斷捕撈時機(jī)，提高捕撈效率。

1.4 水產(chǎn)品加工裝備

我國早在20世紀(jì)50年代就開始了加工裝備的研發(fā)，但我國加工行業(yè)的機(jī)械化水平仍然較低，近年來，加工裝備的研發(fā)主要在前處理加工、高值化加工以及流通與信息化方面開展研究。

在前處理加工方面，研制了新型的氣動式的大宗淡水魚去頭機(jī)[31]；開展了魚類去鱗及去內(nèi)臟的機(jī)械化加工設(shè)備的研制，得出了合適的柔性去鱗裝置[32]；開展了鰱魚前處理加工生產(chǎn)線的研發(fā)[33]；研制了精度較高、切塊平整且冰凍雜魚切塊機(jī)[34]。

在高值化加工設(shè)備方面，采用銑削方式對鮑殼附著物去除試效果最好，存活率超過98%[35]；設(shè)計了輥筒擠壓式分離裝置，有效地完成蟹腳殼肉分離；開展了南極磷蝦干燥特性、擠壓和熱處理加工技術(shù)以及對品質(zhì)影響的研究；改進(jìn)海參蒸煮設(shè)備的溫控系統(tǒng)，使加工后海參彈性較高、硬度較低[36]；開展優(yōu)化了魚類去臟的加工工藝和刀具的優(yōu)化；開展殺菌方式對小龍蝦風(fēng)味的影響研究，提出巴氏殺菌效果更好[37]。對紫海膽黃油微膠囊的壁材比例等進(jìn)行研究，獲得最優(yōu)制備工藝；對魚粉加工工藝與裝備進(jìn)行優(yōu)化，加工成品品質(zhì)高，并達(dá)到節(jié)能減排的效果。

在流通與信息化方面，開展冷海水噴淋?；钅Ｊ降难芯?，研制了鮑魚?；钸\(yùn)輸車； 開展了魚類的低溫應(yīng)激反應(yīng)研究，為羅非魚活體運(yùn)輸提供依據(jù)；對蝦夷扇貝在流通過程中的品質(zhì)變化規(guī)律進(jìn)行了研究；改進(jìn)傳統(tǒng)提升轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，實現(xiàn)自動化控制和精準(zhǔn)稱量有機(jī)結(jié)合一起[38]；開展無線電波解凍數(shù)值模擬研究，準(zhǔn)確地模擬狹鱈魚糜加熱過程的溫度變化[39]；開展了大黃魚不同解凍方式對效率和品質(zhì)的影響研究；認(rèn)為液體速凍是適合鮑魚的速凍方法[40]；開展了不同解凍方法對凍藏羅非魚片理化性能的影響；開展冷風(fēng)干燥液熏鮑技術(shù)研究，確定了的最佳加工工藝；發(fā)現(xiàn)浸泡通電解凍的方式更適合大黃魚解凍； 研制適合量大，長距離的高值貝類保活運(yùn)輸車。

2 國內(nèi)外漁業(yè)裝備和工程科技發(fā)展比較

2.1 陸上養(yǎng)殖裝備

池塘養(yǎng)殖不是歐美等國的主養(yǎng)方式，但是歐美專家在池塘養(yǎng)殖的基礎(chǔ)、系統(tǒng)構(gòu)建以及減排方面做了大量的研究，美國奧本大學(xué)Claude E.Boyd所著《Water Quality in Ponds for Aquaculture》和《Bottom Soils，sediment，and Pond Aquaculture》對世界各地的池塘水質(zhì)和地質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和實踐的分析；研究構(gòu)建了有利于營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的 “蝦-藻-輪蟲”復(fù)合養(yǎng)殖系統(tǒng)[41]；開展?jié)竦貙︷B(yǎng)殖排放水的凈化研究[42]。同時，國外的機(jī)械化和信息化整個生產(chǎn)得到充分利用，在養(yǎng)殖各個環(huán)節(jié)均有機(jī)械設(shè)備使用，千畝羅非魚精養(yǎng)魚塘，僅安裝一個智能化管理控制器，控制各池塘的設(shè)備。雖然近年來，池塘養(yǎng)殖生態(tài)工程技術(shù)已成為池塘設(shè)施的一個主流，但與國外相比，中國在池塘生態(tài)形成、變化和影響機(jī)制研究薄弱，對池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)的調(diào)控手段不多，養(yǎng)殖機(jī)械化和信息化水平不高，養(yǎng)殖設(shè)備主要集中在增氧和投飼。

工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖已成為歐美等發(fā)達(dá)國家的主要模式之一及發(fā)展方向。歐美國家主養(yǎng)魚類有十多種，養(yǎng)殖單產(chǎn)已經(jīng)超過200 kg/m3，養(yǎng)殖品種已普及到蝦、貝、藻、軟體動物的養(yǎng)殖，育苗企業(yè)也普遍采用循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)。國外將生物技術(shù)、納米技術(shù)、自動化技術(shù)等當(dāng)今前沿高新技術(shù)融入工廠化養(yǎng)殖設(shè)施中，自動化程度很高、管理高效，而且物質(zhì)的循環(huán)利用。國外一個超過2 000 m2養(yǎng)殖水體的循環(huán)水養(yǎng)魚廠，只需1人管理。發(fā)達(dá)國家對循環(huán)水養(yǎng)殖的研究十分全面，在高密度條件下的魚類行為學(xué)，精準(zhǔn)投喂系統(tǒng)、養(yǎng)殖環(huán)境和設(shè)施的優(yōu)化、快速排污技術(shù)、高效管理和自動監(jiān)控、尾水的利用等方面也取得了不少成果。與國外相比，我國工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖在設(shè)施系統(tǒng)的構(gòu)建上基本接近國際水平，但是在養(yǎng)殖對象生理機(jī)制、生物凈化系統(tǒng)形成機(jī)制、設(shè)備的穩(wěn)定性、自動化和信息化程度等方面還存在著一定差距。

2.2 海上養(yǎng)殖裝備

國外比較重視淺海養(yǎng)殖工程設(shè)施結(jié)構(gòu)，以及主體和錨定系統(tǒng)的穩(wěn)定、移動和受力情況的研究，增強(qiáng)了設(shè)施適應(yīng)各種海況的能力，研究的新型錨固技術(shù)，使安裝更方便，還拓展養(yǎng)殖區(qū)域[43]。國外的養(yǎng)殖設(shè)施雖然形式多樣，但是養(yǎng)殖器材基本形成了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，國外的貽貝養(yǎng)殖設(shè)施僅需二個人搬動安裝；大量的機(jī)械設(shè)備運(yùn)用到在養(yǎng)殖過程中。牡蠣的采捕實現(xiàn)自動化，被采捕牡蠣在船上洗好后直接送往工廠進(jìn)行加工，然后進(jìn)入市場，研制的水下機(jī)器人可以抓取帶有孢子的海藻葉片[44]。而國內(nèi)淺海養(yǎng)殖設(shè)施養(yǎng)殖工程化與設(shè)施化水平較低，養(yǎng)殖設(shè)施形態(tài)各異缺乏標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，制約了養(yǎng)殖機(jī)械化的發(fā)展，養(yǎng)殖缺少專用的播苗設(shè)備、采收機(jī)械和飼喂機(jī)械，作業(yè)總體以手工方式，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。

國外十分注重養(yǎng)殖向深海發(fā)展，設(shè)計的養(yǎng)殖設(shè)備可被放置在海平面以下15 m的地方，并可根據(jù)需要下沉到50 m的深度，減少避免海虱、疾病、天氣等對養(yǎng)殖的影響[45]。國外注重養(yǎng)殖裝備的大型化，挪威目前普遍使用的是周長大于 80 m的網(wǎng)箱，更大的網(wǎng)箱周長達(dá)180 m，設(shè)計了養(yǎng)殖工船，長430 m、寬54 m、能夠容納200萬條鮭魚，承受10 m高的巨浪[46]。同時國外的養(yǎng)殖設(shè)施等配套設(shè)施也比較完善，自動化和信息化程度高，設(shè)施可連接到岸上的控制中心，通過中心遠(yuǎn)程給魚喂食，并通過網(wǎng)絡(luò)對養(yǎng)殖環(huán)境和養(yǎng)殖情況進(jìn)行監(jiān)控，國外開發(fā)使用AI軟件[47]，不僅可以對可見的顆粒進(jìn)行計數(shù)，而且還可以詳細(xì)分析魚類行為的，提高了投喂的精準(zhǔn)率。而國內(nèi)使用的養(yǎng)殖網(wǎng)箱周長一般小于80 m，體積較小，不利于提高生產(chǎn)效益。同時配套設(shè)備也沒有得到推廣，僅用于試驗與示范。

2.3 漁船與捕撈裝備

發(fā)達(dá)國家自主研發(fā)能力強(qiáng)，數(shù)值化設(shè)計技術(shù)等新技術(shù)在漁業(yè)船舶工程中得到不斷的運(yùn)用，國外重視生產(chǎn)者的基本勞動條件，對漁船的安全性及舒適性有明確的要求。漁船的專業(yè)化水平、選擇性捕撈能力和作業(yè)捕撈效率不斷提高，捕撈效率比國內(nèi)漁船高很多。國外尤其重視漁船的節(jié)能減排水平，新型延繩釣船采用先進(jìn)的能源管理技術(shù)和電池系統(tǒng)，提高了燃油效率，優(yōu)化船舶的排放足跡。俄羅斯將物聯(lián)網(wǎng)用于智能燃料監(jiān)測，幫助優(yōu)化燃料消耗，分析天氣和船只位置，節(jié)省高達(dá)10%的燃料成本，有助于防止未經(jīng)許可的燃料使用[48]。雖然，我國近年來開展了漁船的標(biāo)準(zhǔn)化更新改造工程，鼓勵新技術(shù)和新材料的應(yīng)用，使我國海洋漁船綜合水平得到了一定的提升，但與發(fā)達(dá)國家相比，新技術(shù)、新材料和新裝備沒有得到很好應(yīng)用，在漁船的自動化和信息化差距更大。

世界漁業(yè)發(fā)達(dá)國家捕撈裝備的自動化和信息化程度較高。大型金槍魚圍網(wǎng)、拖網(wǎng)等專業(yè)化漁船配置了自動化捕撈成套裝備。國外還研發(fā)先進(jìn)的信息化設(shè)備來提升捕撈的精準(zhǔn)性，開發(fā)了蝦類探測器可通過接收蝦通過拖網(wǎng)撞擊網(wǎng)格的聲音，實時顯示捕獲效率[49]。國外還重視提高捕撈系統(tǒng)的有效性，努力降低系統(tǒng)的阻力，提升防兼捕性的能力，如使用可操縱的推力器，將拖網(wǎng)所需的拖曳動力從捕撈船轉(zhuǎn)移到漁具本身，有效地將拖網(wǎng)變成一種遠(yuǎn)程操作的工具[50]。拖網(wǎng)上的逃生板上安裝引導(dǎo)小魚出網(wǎng)的燈，可減少40%的副漁獲物[51]。設(shè)計模塊化的、內(nèi)部存在低流量環(huán)境的捕撈系統(tǒng)，魚可以自由地游泳，可使小魚逃脫傷害[52]。雖然我國已基本實現(xiàn)了捕撈機(jī)械化，但與發(fā)達(dá)國家相比，自動化與專業(yè)化水平偏低，捕撈效率低，設(shè)備安全性也較差，裝備研發(fā)和制造能力還比較薄弱，高精度的助漁導(dǎo)航設(shè)備及遠(yuǎn)洋大型捕撈裝備還要依賴進(jìn)口。

2.4 水產(chǎn)品加工裝備

國外早在20世紀(jì)就開始了加工自動化，并在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了加工過程智能化，牡蠣分級機(jī)使用三維技術(shù)對牡蠣進(jìn)行測量，然后放入相應(yīng)的地方[53]。機(jī)器人已開始運(yùn)用到螃蟹切割、鱈魚去骨、魚品包裝等方面[54]，極大地提升生產(chǎn)力。國外更加重視最大限度地提高加工產(chǎn)量和產(chǎn)品的副價值，精深加工裝備具有較高的水平。國外生產(chǎn)線集成度高，在專業(yè)化捕撈加工船上配備的加工裝備，自動化和精準(zhǔn)化程度高，如拖網(wǎng)漁船使用的流體切割系統(tǒng)，可通過X光對每個魚片進(jìn)行透視，評估其重量，檢測骨骼并使用水射流將其從魚片中切割出來[55]。與國外相比，中國水產(chǎn)品加工裝備以前處理和初加工單機(jī)設(shè)備為主，精深加工裝備水平比較落后，大型生產(chǎn)線和核心裝備還依賴進(jìn)口。成套設(shè)備研發(fā)，裝備的加工效率、加工精度和穩(wěn)定性，裝備的信息化和自動化程度等方面還存在較大差距。

3 展望與建議

3.1 陸上養(yǎng)殖裝備發(fā)展建議

以開展池塘養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控技術(shù)研究為核心，開展養(yǎng)殖池塘關(guān)鍵因子關(guān)聯(lián)機(jī)制研究，建立池塘系統(tǒng)調(diào)控及構(gòu)建方法和模型；開展生態(tài)工程技術(shù)研究，通過采用內(nèi)部生物系統(tǒng)構(gòu)建和外部機(jī)械作用相結(jié)合的方式，構(gòu)建符合綠色發(fā)展的養(yǎng)殖模式；推進(jìn)養(yǎng)殖設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的發(fā)展，構(gòu)建生態(tài)高效設(shè)施化系統(tǒng)；開展池塘養(yǎng)殖全過程的裝備研究，推動養(yǎng)殖機(jī)械化和管理智能化，促進(jìn)養(yǎng)殖向高效生產(chǎn)目標(biāo)發(fā)展。研究工廠化養(yǎng)殖主要品種在各種生境條件下的行為學(xué)及生長情況，確定最優(yōu)生長條件；開展飼料營養(yǎng)以及投喂方式對生長速度的影響研究，建立投喂策略；開展水處理技術(shù)與系統(tǒng)研究，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，推進(jìn)養(yǎng)殖模式的高效和創(chuàng)新；研發(fā)各類生產(chǎn)裝備以及智能化管理系統(tǒng)；系統(tǒng)性地開展系統(tǒng)外排營養(yǎng)物質(zhì)的污染物的資源化利用和無害化處理。

3.2 海上養(yǎng)殖裝備發(fā)展建議

開展高效、新型淺海養(yǎng)殖設(shè)施模式的研發(fā)，建立不同養(yǎng)殖品種設(shè)施結(jié)構(gòu)與建設(shè)規(guī)范；開展裝備的水動力特性研究，增強(qiáng)淺海養(yǎng)殖設(shè)施結(jié)構(gòu)可靠性、錨固穩(wěn)定性，開展采收、分選以及輔助作業(yè)裝備研究，提升海上養(yǎng)殖作業(yè)機(jī)械化水平。研究與優(yōu)化HDPE重力式深水網(wǎng)箱設(shè)施的各項性能，研發(fā)能抵御特殊海況性能的新型抗風(fēng)浪網(wǎng)箱，提升養(yǎng)殖邁向藍(lán)海的能力；利用各類海上平臺，建立深海養(yǎng)殖基站，以此為基礎(chǔ)，建立規(guī)?；O(shè)施養(yǎng)殖系統(tǒng)；開發(fā)滿足深海養(yǎng)殖作業(yè)特殊要求的自動投飼、遠(yuǎn)程監(jiān)測、廢物收集處理高效作業(yè)配套裝備，構(gòu)建數(shù)字化專家系統(tǒng)，為養(yǎng)殖規(guī)?；l(fā)展提供保障。針對養(yǎng)殖工船的特點(diǎn)，開展海上艙養(yǎng)魚類的行為學(xué)研究，確立最優(yōu)艙體結(jié)構(gòu)，運(yùn)用養(yǎng)殖數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船系統(tǒng)裝備技術(shù)體系。

3.3 漁船與捕撈裝備發(fā)展建議

充分利用數(shù)字化平臺，開展船體水動力學(xué)特性研究等基礎(chǔ)性研究，推進(jìn)船型優(yōu)化，實現(xiàn)漁船向節(jié)能專業(yè)化發(fā)展；以南極磷蝦捕撈加工船研制為重點(diǎn)，開展大洋性大型捕撈加工船的研制；結(jié)合船聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開展?jié)O船智能化關(guān)鍵技術(shù)的研究；提升電液控制裝備核心技術(shù)，加強(qiáng)與數(shù)字信息化的融合，研發(fā)高效的自動捕撈系統(tǒng)；開展對新技術(shù)、新材料、專用的網(wǎng)具的研究，推進(jìn)捕撈效率的提升，研發(fā)低噪聲、高精度、高帶寬探測儀器，推動精準(zhǔn)捕撈的實現(xiàn)。

3.4 水產(chǎn)品加工裝備發(fā)展建議

開展前處理與初加工設(shè)備研究，建立連續(xù)加工生產(chǎn)線，提升加工效率；開展水產(chǎn)品副產(chǎn)物綜合利用裝備的研究，開發(fā)高值產(chǎn)品、提升資源利用率、實現(xiàn)產(chǎn)品的全部利用；增強(qiáng)環(huán)境感知與控制技術(shù)研究，完善物流系統(tǒng)裝備的研發(fā)和應(yīng)用，提高物流系統(tǒng)的配置和高效流通。充分利用信息化技術(shù)，研制包括智能加工、包裝在內(nèi)的智慧產(chǎn)品；開展以南極磷蝦加工為重點(diǎn)的船上加工裝備研發(fā)，突破蝦殼分離裝備、蝦粉脫水干燥裝備。

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