宋帥帥，周珊珊，張桂中，張浪，張明斌，廖武

（1.河源市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，廣東 河源 517000；2.河源市動物衛(wèi)生技術(shù)中心，廣東 河源 517000；3.紫金農(nóng)業(yè)機械推廣服務(wù)中心，廣東 河源 517000；4.河源市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，廣東 河源 517000）

0 引言

現(xiàn)代化漁業(yè)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要組成部分，隨著養(yǎng)殖規(guī)模擴大，漁業(yè)機械成為其中不可或缺的設(shè)備[1]。水產(chǎn)養(yǎng)殖常見的設(shè)備有投飼設(shè)備、增氧設(shè)備、水質(zhì)凈化設(shè)備、清塘設(shè)備、排灌設(shè)備等。其中，投飼設(shè)備在降低投喂環(huán)節(jié)的作業(yè)成本、提高效率等方面發(fā)揮重要作用。

早期相對較低人力成本時，飼料投喂環(huán)節(jié)主要依賴人工進行作業(yè)，勞動強度大、效率低。隨著老齡化時代的到來，人力成本逐年上漲，人工作業(yè)投飼顯然不能滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖的生產(chǎn)需求，對投飼設(shè)備的需求也日益強烈[2]。我國投飼設(shè)備技術(shù)發(fā)展可分為人工、機械、自動化和智能化等階段，傳統(tǒng)的漁業(yè)投飼方式只能執(zhí)行定時投喂，不能統(tǒng)計飼料量且無法智能的根據(jù)魚類生長狀況而改變投飼計劃，也無法智能的感知水質(zhì)、天氣等一系列環(huán)境因素的變化來決定是否投喂或者調(diào)整投喂量，因此傳統(tǒng)投飼機只是簡單替代了手動拋灑飼料的作業(yè)過程，尚滿足不了現(xiàn)代化漁業(yè)生產(chǎn)的需要[3]。隨著機械自動化、移動計算處理和人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，智能自動化投飼研究也成為各大科研機構(gòu)的研究熱點[4]。近年來，國內(nèi)外有關(guān)這方面的研究方向主要集中于決策控制系統(tǒng)與智能化投飼裝置研發(fā)等方面，相關(guān)研究已開始關(guān)注養(yǎng)殖產(chǎn)品在養(yǎng)殖過程中的生長狀況以及養(yǎng)殖品種質(zhì)量與投飼作業(yè)之間的聯(lián)系，甚至融合了生態(tài)學(xué)、氣象學(xué)、動物行為學(xué)等相關(guān)學(xué)科知識進行智能化養(yǎng)殖裝備的研發(fā)，將傳感器、機器視覺、機器聲學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)等智能化信息技術(shù)應(yīng)用于投飼裝備，能夠根據(jù)養(yǎng)殖水質(zhì)、生物行為等按需投喂，提高飼料利用率，降低養(yǎng)殖成本，符合可持續(xù)發(fā)展理念，所以智能投飼技術(shù)的研究具有重要意義[5]。通過智能化的設(shè)備設(shè)施實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的高效投飼作業(yè)，改善水產(chǎn)品養(yǎng)殖環(huán)境，進而提升養(yǎng)殖品種的品質(zhì)與價值，降低養(yǎng)殖成本，加快養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展進程[6]。

通過對比國內(nèi)外的研究進展，闡述我國水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼設(shè)備發(fā)展進程，分析我國目前投飼設(shè)備的問題并提出對策建議。

1 水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼設(shè)備發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)投飼設(shè)備發(fā)展的現(xiàn)狀

我國的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖相對滯后，在投飼方面較為突出，初期中小型養(yǎng)殖規(guī)模常見的投飼方式主要是通過人工經(jīng)驗判斷養(yǎng)殖對象飼料量，利用相應(yīng)工具完成人工拋灑飼料，投喂均勻性、勞動強度、效率、飼料用量等方面的問題嚴重，且受人的體能、環(huán)境、天氣條件的影響很大。但隨著國家政策支持力度不斷增大和市場經(jīng)濟的引導(dǎo)，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼設(shè)備也迎來快速發(fā)展，機械化、自動化和智能化等適合現(xiàn)代化水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的研究逐步全面開展起來[2]。

我國投飼設(shè)備技術(shù)研究始于上世紀90年代以后，養(yǎng)殖戶開始逐漸認識到使用投飼機可以提高飼料利用率。2010年葛一健等[7]分析了國內(nèi)近十年投飼設(shè)備的發(fā)展，指出當(dāng)時投飼機一定程度上僅是代替了人工拋灑作業(yè)動作，但投飼速度、地點及投飼范圍通常是不可調(diào)，需要研制操作相對簡便且經(jīng)濟性更高的自動投餌裝備和技術(shù)。2014年王永鼎等[8]為解決水產(chǎn)養(yǎng)殖用投飼機投飼范圍固定、投飼不均勻、飼料利用率低及污染嚴重等問題，提出并研制了基于氣力輸送和單片機控制的投飼范圍可控的自動投飼機，通過氣流吹送飼料技術(shù)，結(jié)合單片機控制單元實現(xiàn)投飼范圍可控的自動投飼機，實現(xiàn)均勻投飼，整機實現(xiàn)設(shè)備模塊化，可靠性強。2018年張麗珍等[9]運用CFX仿真分析結(jié)合正交試驗對投飼機送料精度進行了仿真與分析，研究了投飼機送料管筒的傾角和長度以及飼料在管筒入口速度對測量精度的影響。為了滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖固定岸基式精準投喂的需要，國內(nèi)學(xué)者對精準化投喂進行了大量研究。2021年栗鵬輝等[10]設(shè)計研發(fā)一種集成自動投飼與排污的魚類養(yǎng)殖系統(tǒng)，提高了魚類養(yǎng)殖中投飼和排污的定時、定量精度及節(jié)水效果，降低了勞動強度。2021年唐榮等[11]針對現(xiàn)有投飼設(shè)備缺少稱量和自動控制功能，存在投飼量控制不精準、自動化程度低、可移動信息處理技術(shù)的優(yōu)越性發(fā)揮不明顯等問題，研究設(shè)計了一種全自動精準投飼系統(tǒng)，與傳統(tǒng)小型投飼機、人工搬運和加裝飼料的投飼方式相比，該系統(tǒng)可以減少勞動力成本70%、節(jié)約飼料用量3%，有效降低成本，取得了良好經(jīng)濟效益，具有實際工程應(yīng)用價值。緊隨國家政策要求，投飼技術(shù)的研究也展現(xiàn)出智慧、綠色發(fā)展趨勢。

初期簡易的投飼機遠不能滿足集約化、規(guī)?；B(yǎng)魚技術(shù)的不斷發(fā)展的需求，自動化、智能化是現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展的趨勢，智能投飼技術(shù)可有效解決大規(guī)模水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼勞動強度大、定點定時定量精度差、飼料利用率低等問題，能顯著提高養(yǎng)殖配套設(shè)施裝備水平。隨著我國政策大力支持和各大科研機構(gòu)的積極研發(fā)，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼裝備水平具備了水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)?；⒐I(yè)化生產(chǎn)的能力，但仍于國外水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼技術(shù)存在一定的差距。

1.2 國外投飼設(shè)備發(fā)展的現(xiàn)狀

國外自動投飼裝備普遍適用于室內(nèi)的工廠化養(yǎng)殖，從飼料的運輸、儲存以及投放都有著極其精確的數(shù)量控制，具有高精確性、高可靠性等特性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，國外最先將計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)無人操作，設(shè)置不同的投飼程序，開發(fā)自動投飼系統(tǒng)，還可以通過手機來實現(xiàn)遠程的控制等，我國與國外的水平仍然存在一定的差距[12]。

1997年Ado W.Fast等[13]設(shè)計了一種監(jiān)測魚類投飼量和相關(guān)環(huán)境變量的新系統(tǒng)，確定投飼量與環(huán)境相關(guān)變量之間的相關(guān)性，為水產(chǎn)養(yǎng)殖精準變量投飼裝備的研究提供相關(guān)支持。2005年C.M.Chang等[14]設(shè)計了一種精準控制投飼機制，通過智能反饋鰻魚聚集行為調(diào)節(jié)控制策略參數(shù)，定時定量精準完成投飼，很大程度上減低了鰻魚養(yǎng)殖作業(yè)本。2016年Kristoffer Rist Sk?ien等[15]設(shè)計一種氣動旋轉(zhuǎn)式投料撒布機，有效緩解工業(yè)規(guī)模的網(wǎng)箱養(yǎng)殖機械化投飼問題，期間應(yīng)用無人機、計算機視覺等現(xiàn)代方法表征投飼裝置的性能。2020年Ritu Prem等[16]開發(fā)一種適用于半集約化養(yǎng)殖條件的機械化投飼裝置，主要部件包括安裝在驅(qū)動軸上的圓柱形進料器、螺旋槳和轉(zhuǎn)向裝置等，整體設(shè)計簡易有效、節(jié)能、環(huán)保。

總體來說，國外投飼技術(shù)相對來講成熟很多，自動投飼裝備普遍適用于的工廠規(guī)模化養(yǎng)殖，從飼料的投放、輸送、儲存等都有相當(dāng)高精度的數(shù)量控制。其中，自動投飼機器人系統(tǒng)和多單體集中控制式自動投喂系統(tǒng)等具有可行的實際生產(chǎn)應(yīng)用價值、系統(tǒng)性能穩(wěn)定及智能化程度高等優(yōu)點，可實現(xiàn)設(shè)定投飼計劃，在投喂期間可實時調(diào)整，根據(jù)天氣、溫度和濕度等外部環(huán)境因素具體修正投飼量。我國水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼的智能化發(fā)展仍需瞄準多種現(xiàn)代化的控制技術(shù)控制養(yǎng)殖的各個環(huán)節(jié)和細節(jié)，大膽科學(xué)嘗試各種創(chuàng)新設(shè)計，努力縮小與國外投飼技術(shù)的差距。

2 水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼設(shè)備發(fā)展中存在的問題

隨著投飼技術(shù)的不斷研究進步，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，如今的投飼技術(shù)基本可滿足機械化投飼問題，但仍然存在一些不足之處。

2.1 智能化投飼發(fā)展存在技術(shù)短板

現(xiàn)有投飼系統(tǒng)并不能充分、合理的使用飼料，缺少對投料量多少的掌握，整體智能化欠缺；水產(chǎn)養(yǎng)殖動物行為獲取、識別、分析的自動化、智能化水平也仍有待提高。此外，我國自主研發(fā)的農(nóng)業(yè)專用傳感器數(shù)量少，智能感知系統(tǒng)靈敏度不高，穩(wěn)定性相對較差，終端遠程控制系統(tǒng)和執(zhí)行控制指令系統(tǒng)精確性不足。魚類動物模型與智能決策準確度低，多數(shù)情況下是時序控制而不是按需決策控制，前期養(yǎng)殖數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用整合程度也偏低。技術(shù)發(fā)展上整體與水產(chǎn)養(yǎng)殖融合深度不夠，缺乏實際解決投飼問題的手段。

我國水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化投飼裝備整體仍處于發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)科技水平比較低，較難實現(xiàn)復(fù)合型、多功能、實時反饋等作業(yè)，很難在較大范圍內(nèi)推廣和應(yīng)用移動信息處理、大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)等新型信息技術(shù)，這與我國農(nóng)村信息化建設(shè)基礎(chǔ)薄弱有直接關(guān)系。

2.2 智能化投飼發(fā)展受要素資源影響大

從勞動要素來看，目前從事水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)作業(yè)的主要力量是中老年人、女性，對農(nóng)業(yè)新技術(shù)的理解和應(yīng)用相對不充分。從技術(shù)要素來看，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖綜合機械化水平遠低于主要農(nóng)作物綜合機械化水平，由于地區(qū)間、經(jīng)濟和自然條件等方面的存在較大差異，水產(chǎn)養(yǎng)殖機械化水平發(fā)展不平衡。農(nóng)業(yè)資源要素使用效率低下限制了投飼技術(shù)和裝備的發(fā)展。

我國投飼技術(shù)和裝備發(fā)展缺乏能夠熟練操的高素質(zhì)新型農(nóng)民，以及信息化專業(yè)研發(fā)的農(nóng)業(yè)科技人員；從業(yè)人員整體文化水平偏低，缺乏相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，生產(chǎn)經(jīng)營管理和電子信息化的復(fù)合型人才員存在較大缺口，以上問題不僅是水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼技術(shù)和裝備發(fā)展的突出問題，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟需重視和解決的。建設(shè)智慧水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼初期需要大量投資，成本在短期內(nèi)較難回收，直接導(dǎo)致企業(yè)和農(nóng)戶參與智慧漁業(yè)發(fā)展的意愿不高，加之多數(shù)情況下無力進行土地集約化經(jīng)營和引進或直接購買先進的養(yǎng)殖投飼設(shè)備，間接影響了投飼設(shè)備市場開拓、產(chǎn)品創(chuàng)新和智慧信息化發(fā)展。

2.3 智能化投飼的技術(shù)應(yīng)用效果和效益不佳

智能投飼應(yīng)用目標是實現(xiàn)的按需智能化控制和精細智慧化管理，需要養(yǎng)殖對象的實體模型、投飼需求量、生長速度及其飼料轉(zhuǎn)化率等數(shù)據(jù)支撐，這些數(shù)據(jù)不可能通過計算而獲得精確數(shù)值，且計算機在分析控制的時候缺乏相應(yīng)參照，控制可靠性大打折扣，移動信息處理技術(shù)的優(yōu)越性未得到充分發(fā)揮，應(yīng)用效果不盡人意。

我國目前關(guān)于水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼設(shè)備的研究，部分研究過于強調(diào)技術(shù)先進性，忽略了系統(tǒng)成本及設(shè)備的實用性、可靠性、不同養(yǎng)殖模式的適應(yīng)性和通用性，導(dǎo)致智能投飼系統(tǒng)的市場化程度不高。且政府農(nóng)機補貼少、市場上投放量少、價格高，致使我國本就分散經(jīng)營的中小型經(jīng)營者無力購買。智慧投飼技術(shù)得以推廣的前提是集約化、規(guī)模化，市場經(jīng)濟條件下，小規(guī)模生產(chǎn)在農(nóng)產(chǎn)品價格和成本方面，在激烈的市場競爭條件下難以產(chǎn)生理想的效益，這種小規(guī)模的生產(chǎn)模式一定程度上影響智慧投飼設(shè)備的發(fā)展進度。

3 對策分析

3.1 加大硬件研發(fā)力度，助力解決漁業(yè)發(fā)展難題

從研發(fā)漁業(yè)專用傳感器入手，鼓勵I(lǐng)T涉農(nóng)企業(yè)、電信運營商、科研高校院所等社會力量投入漁業(yè)專用傳感器建設(shè)，國家一定程度上給予智慧漁業(yè)投飼領(lǐng)域等更多的政策性扶持及資金扶持，注重系統(tǒng)控制穩(wěn)定性、可移動信息處理技術(shù)的優(yōu)越性與執(zhí)行端設(shè)備的調(diào)試與結(jié)合，采用大數(shù)據(jù)信息技術(shù)、深度學(xué)習(xí)等不斷優(yōu)化前期數(shù)據(jù)，與互聯(lián)網(wǎng)或者涉農(nóng)企業(yè)合力攻克投飼技術(shù)、市場等難題，逐步形成政府引導(dǎo)下的投資主體多元化、運行維護市場化，通過自主研發(fā)與其他企業(yè)合作，為行業(yè)內(nèi)提供具體細化的科學(xué)方案，合力推進漁業(yè)智能投飼技術(shù)的發(fā)展。

3.2 統(tǒng)籌發(fā)展要素資源，提高新型職業(yè)漁民培訓(xùn)

為智慧漁業(yè)的發(fā)展培育出本土人才，當(dāng)?shù)卣獙嵤﹥?yōu)惠政策并加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，新型職業(yè)漁民培訓(xùn)要結(jié)合漁民實際情況，不同對象采用不同的培訓(xùn)內(nèi)容和培訓(xùn)模式。與傳統(tǒng)漁業(yè)相比，智慧漁業(yè)生產(chǎn)對人才要求更高，因此要將新型漁民培育納入發(fā)展計劃當(dāng)中，形成職業(yè)漁民教育培育體系。另外，要重視相關(guān)法規(guī)、政策和標準的制定和實施，為漁業(yè)智能投飼技術(shù)投入的知識產(chǎn)權(quán)保駕護航。

3.3 強化科技成果轉(zhuǎn)化，保障應(yīng)用效果和效益

為提高智能投飼技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用率，政府支持和引導(dǎo)一批具有重大影響的智能投飼技術(shù)應(yīng)用示范工程和示范基地，堅持家庭承包、土地流轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，因地制宜發(fā)展多種適合投飼技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)營形式。政產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合起來，讓研究成果直接面向經(jīng)濟生產(chǎn)，形成高等科研院校與企業(yè)主體間有效的合作創(chuàng)新體系，通過科技成果轉(zhuǎn)化落地來解決經(jīng)濟實際發(fā)展中的問題。

4 結(jié)語

機械化、智能化投飼是現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展要求之一，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化投飼裝備整體發(fā)展相對緩慢，存在技術(shù)短板且受發(fā)展要素的影響大，部分研究的實用性、可靠性、不同養(yǎng)殖模式的適應(yīng)性和通用性欠佳。針對弱項短板聚焦?jié)O業(yè)專用傳感器的研發(fā)，攻堅克難投飼技術(shù)的主要發(fā)展障礙；出臺優(yōu)惠政策并加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，精準培育和提高新型職業(yè)漁民培訓(xùn)；通過研究成果直接面向經(jīng)濟生產(chǎn)，緊密聯(lián)合政產(chǎn)學(xué)研用一體化，切實保障科技成果轉(zhuǎn)化和落地的效果、效益。

隨著科學(xué)發(fā)展，會不斷涌現(xiàn)出各式各樣的創(chuàng)新設(shè)計，智能化以及遠程控制是未來投飼技術(shù)的發(fā)展方向，希望我們能夠抓住機遇，全面全程推進水產(chǎn)養(yǎng)殖的各個環(huán)節(jié)和細節(jié)，做到真正的智能化養(yǎng)殖。