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期刊信息/Journal information
南方水产科学
南方水产科学

李来好

双月刊

2095-0780

nfsc@vip.163.com

020-84458694

510300

广州市新港西路231号

南方水产科学/Journal South China Fisheries ScienceCSCD北大核心CSTPCD
正式出版
收录年代

    基于Gazebo的深海网箱洗网机器人动力学仿真平台搭建

    邢旺黄小华李根庞国良...
    1-10页
    查看更多>>摘要：深海网箱养殖是重要的海水养殖模式,网箱网衣的定期清洗是确保养殖质量和安全的关键环节.目前,网衣普遍采用人工清洗,不仅费时费力,且随着深海网箱规格越来越大,人工方式难度显著提升.洗网机器人为深海网箱网衣清洗提供了更加安全、便捷的方式;然而,洗网机器人在贴网清洁和水下穿梭过程中,受力难建模、状态难观测,设计抗扰动能力强、能耗低的控制器困难,开展全面实验及数据记录成本高、时间长.针对上述问题,在物理仿真环境Gazebo的基础上,考虑了推进器和洗盘的存在,并分析了在水下环境中诸如附加质量、阻尼等各项水动力学特性以及流场环境等因素对洗网机器人的影响,构建了一套洗网机器人仿真系统,使得洗网机器人水下工作完备数据易获得、控制性能易验证、模型性能易对比,从而助力洗网机器人的控制器开发.

    洗网机器人深海网箱Gazebo运动仿真水动力建模

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    养殖工船作业型水下机器人结构设计与研究

    张佳奇谢永和李德堂高炜鹏...
    11-24页
    查看更多>>摘要：水质检测是深远海集约化养殖的重要环节,水质好坏直接影响着鱼类的生长.目前,水质检测的主要方式是构建水质监测网络系统和人力采集水样检测,这些检测方式存在操作复杂且效率低、作业区域受限、监测周期长等问题.为此,研发设计了一款用于养殖工船水质检测的作业型水下机器人.首先提出水质检测系统和水下机器人系统的总体设计方案.然后利用Solidworks建模软件对水下机器人机械结构进行整体设计,外壳采用流线型结构,其上搭载抽水管口,采用水平2个和垂直4个推进器布局设计,保证水下机器人能够自由运动;基于Ansys软件对机器人的外壳、固定结构和耐压舱等进行应力数值模拟,并结合理论计算对机器人的设计进行完善.最后完成机器人样机软件调试以及性能、自由度和水质检测等水下试验测试.结果表明:水下机器人的密封性、自由度、抽水检测等性能试验均满足工作要求,可以达到对指定位置进行分层和定点水质采样,所获得的水质检测数据可为水产养殖提供数据参考.

    养殖工船水下机器人水质检测数学建模机械设计数值模拟

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    深水网箱网衣清洗装备关键部件设计及试验

    袁太平廖宇琦黄小华胡昱...
    25-33页
    查看更多>>摘要：针对我国深远海大型网箱养殖网衣清洗装备缺乏的难题,基于高压射流空化原理,研制了一种双体深水网箱网衣清洗装备.采用数学建模及物理试验方法,建立了清洗装备关键部件的水动力特性分析方程,开展清洗装备水下清洗试验,探究了不同工况下的喷嘴孔径、喷嘴与转盘夹角(喷嘴轴线与分流转盘盘面所呈角度)、靶距对清洗装备污损生物清洁率的影响.结果表明:网衣挂板污损生物去除率受靶距、喷嘴孔径、喷嘴和转盘夹角等多因素影响,试验参数范围内网衣清洗装备污损生物去除率为30.26％～72.55％;试验范围内喷嘴孔径为1.0 mm,喷嘴与转盘夹角为60°,靶距为0 cm时网衣挂板污损生物去除率最大,靶距对网衣挂板污损生物去除率的影响最为显著.贝类污损生物在清洗装备空化射流冲击作用下主要以壳体破碎形式脱落,网面主要残留物为具有较强吸附力的软质足丝盘.研究结果进一步优化了水下清洗装备系统的参数配置,为网衣清洗装备的设计提供了理论支撑.

    深水网箱网衣清洗清洗转盘污损生物

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    重力式深水网箱布局参数理论计算及影响因素分析

    庞国良黄小华李根袁太平...
    34-42页
    查看更多>>摘要：网箱规划布局是海水养殖全链条中的关键一环,不仅涉及到养殖产出效益,更是影响设施安全的关键因素.重力式深水网箱在未来一定时期内仍是深远海养殖的主要设施类型,有关其规划布局大多依靠以往的工程经验积累,缺乏一定的理论依据支撑.将重力式深水网箱布局分为交叉式布局和无交叉布局,从理论角度分别给出不同布局形式下网箱部分布局参数及相应的计算公式,并据此分析系泊缆根数、系泊长度以及安全控制距离等不同布局参数对规划海域网箱间距及海域利用率的影响.结果显示,随着系泊缆根数、系泊长度及安全控制距离的变化,交叉式布局网箱海域利用率相对于无交叉布局更为敏感;交叉式布局的海域利用率明显大于无交叉布局,但目前仍建议采用安全性更高的无交叉布局.

    重力式深水网箱网箱布局网箱间距海域利用率

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    网衣对自升式桁架网箱结构响应的影响

    陈元帅庞国良黄小华李根...
    43-53页
    查看更多>>摘要：自升式桁架网箱凭借便于将养殖箱体下潜入水的结构特性,为更好地适应深远海养殖极端环境提供了一种选择.网衣作为桁架网箱关键部件,通过纲绳系缚于桁架管上,在外部环境载荷作用下可能会对网箱主体结构强度产生影响.针对一种自升式桁架网箱,基于SESAM/GeniE建立其有限元分析模型,分析了在有无网衣及不同网衣参数条件下的网箱主体结构响应.结果表明:网衣对网箱主体结构响应评估存在较大影响,尤其在流速较高时,网衣阻力大幅增加,直接影响网箱桩腿受力和桁架利用系数(Utilization factor,UF)值,证明在校核网箱主体结构强度时不可忽略网衣的作用;不同网目群化比下,网衣对自升式深海网箱整体结构响应评估结果影响不大,在网箱主体结构响应仿真计算中可以考虑使用较大的网衣群化比来提升计算效率;网衣系缚纲绳数量变化对网箱主体结构的响应评估基本无影响,但增加系缚纲绳可以有效减少纲绳受力.

    网衣自升式网箱强度分析网目群化

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    新型复式抗风浪养殖网箱的设计及其在海洋环境下的受力计算

    石权龚雅萍孙峰王帅军...
    54-61页
    查看更多>>摘要：深海抗风浪网箱养殖区别于传统近海网箱、围栏等养殖方式,适合发展高经济价值的鱼类养殖,现已成为沿海渔民转产转业的重要方向.为缓解近岸养殖压力、拓宽深海水域养殖,基于中国海域养殖条件,设计了一种可以应对恶劣海况条件的新型复式抗风浪深海养殖网箱.该网箱放弃了传统的浮架和浮圈结构,采用双浮筒可调节结构,以适应不同海域海浪状况,减少因刚性连接而发生的中拱和中垂现象;此外,浮筒与立体浮框连接而成的垂荡体可以提供较大的垂荡以及纵向摇摆阻尼,控制网箱的运动幅度.同时采用莫里森公式和伯努利方程对网箱承受的风、浪、流等环境载荷进行受力计算,并与传统高密度聚乙烯(High density polyethylene,HDPE)网箱进行对比,结果显示新型复式抗风浪网箱比传统HDPE网箱更能承受海洋中的环境负载.研究结果为后续研究和发展大型抗风浪网箱养殖提供了设计参考.

    深海网箱抗风浪结构设计载荷计算

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    基于ESSA-LSTM的养殖工船水质溶解氧预测方法研究

    洪永强谢永和刘鲁强董韶光...
    62-73页
    查看更多>>摘要：为了准确预测水质参数中的溶氧量,采用长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)模型,提出一种增强型麻雀搜索算法(Enhance Sparrow Search Algorithm,ESSA)以改进预测率的精确性.该算法引入了 Circle混沌映射进行种群初始化,并结合正弦余弦算法和Levy飞行策略分别对侦察者、跟踪者的位置进行更新,以促使麻雀个体能够快速跳出局部最优解.首先将ESSA与多种其他算法进行多形态基准函数对比测试,结果表明该算法在多个基准函数上展现出出色的性能和鲁棒性;随后将其应用于LSTM模型参数寻优,并与其他优化算法进行比较,结果显示基于ESSA-LSTM 模型的预测率达到99.071％,相较于基本麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)、灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)、海洋捕食算法(Marine Predators Algorithm,MPA)、鲸鱼算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)分别提升了 2.142％、6.653％、6.682％、7.714％.研究表明,使用ESSA显著提高了溶解氧预测率,并有效减少了参数设置的盲目性和时间成本.

    养殖工船水质参数长短时记忆网络麻雀搜索算法溶解氧预测

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    养殖工船高压增氧锥外形优选及配件开发

    王君谢永和李德堂高炜鹏...
    74-80页
    查看更多>>摘要：优质的海水是深远海集约化养殖成功的前提,提升养殖水体的溶解氧对于高密度养殖至关重要.增氧锥是养殖水体最高效的增氧设备之一.针对深远海养殖工船空间紧凑的现状,对增氧锥外形进行优选,并开发相关配件,以达到高效增氧和节约空间的目的.采用流体仿真技术,利用其文丘里结构产生的射流、偏流、回流现象获得增氧效果;通过设计开发微孔曝气射流装置,借助微气泡原理和二次射流效果,进一步提升了增氧锥中氧气溶于水的效率.流体仿真软件结果显示,在其他条件相同的情况下,增氧锥截面角度为28°时,液速峰值最高,产生的溶解氧效果最佳;有无曝气管射流的对比实验结果显示,加装曝气管的增氧锥增氧速度较快,该配件对于增氧锥的作业有良好的辅助功能,具有较好的应用价值.

    养殖工船增氧锥流体仿真外形优选

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    基于水面红外图像的深海网箱鱼群夜间智能监测方法研究

    要紫丹黄小华李根胡昱...
    81-88页
    查看更多>>摘要：获取深海网箱养殖过程鱼群活动数据,开展鱼群监测是提升深海养殖效率、降低养殖成本的有效手段.基于水面红外相机,利用深度学习前沿技术,提出了一种鱼群智能监测方法.该方法涉及鱼群识别及计数、鱼体分割和鱼体游向判断3个功能模块.首先,通过红外相机采集鱼类的图像信息,并进行标注以构建数据集,然后采用改进的Faster RCNN模型,以Mobilenetv2+FPN网络作为特征提取器,实现鱼类的准确识别,并输出包围框表征鱼类个体位置.其次,从框图内选择亮度前20％的像素点作为分割提示点,利用Segment Anything Model对图像进行分割,生成鱼体分割图.最后,通过对鱼体分割图进行椭圆拟合处理,可以判定鱼类的游向信息.改进的Faster RCNN模型在进行100次迭代训练后,平均精确率达到84.5％,每张图片的检测时间为0.042 s.结果表明,在水面红外图像的鱼类数据集上,所提出的改进Faster RCNN模型和椭圆拟合等关键技术能够实现对鱼群的自动监测.

    深海网箱鱼群监测红外图像目标检测实例分割

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    基于多组卷积神经网络的梭子蟹性别识别研究

    魏天琪郑雄胜李天兵王日成...
    89-98页
    查看更多>>摘要：为了实现梭子蟹的智能化分拣,高精度的智能识别分类成为亟待开发的关键技术.首先对采集到的梭子蟹图像进行预处理和数据增强,构建出梭子蟹性别分类数据集(Portunus gender classification dataset,PGCD);提出一种基于多组卷积神经网络的梭子蟹性别识别方法,该方法主要使用ResNet50从图像块中提取特征,降低特征提取过程的信息损失.为了更专注地找出输入数据的有用信息,开发出一种注意力机制来强调全局特征图中的细节重要性;最后进行了一系列的参数调整,提高了网络的训练效率和分类精度.实验结果显示,该方法在PGCD上的分类准确率、召回率和查准率分别达到95.59％、94.41％和96.68％,识别错误率仅为4.41％.表明该方法具有优越的分类性能,可用于梭子蟹性别的自动分类及识别系统.

    梭子蟹图像分类性别识别特征提取特征融合

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