DX-180型玻璃钢扇贝拖网渔船优化改造与试验

针对日本引进的DX-180型玻璃钢扇贝拖网渔船在獐子岛海域捕捞过程中出现的高能耗、低产量等问题,通过对该渔船与獐子岛扇贝捕捞主力船型(辽长渔养15021钢质扇贝拖网渔船)的技术指标差异性分析得出,该渔船配备的捕捞网具与作业模式无法满足中国海域扇贝捕捞需求。因此,该文提出优化捕捞网具与作业模式,并通过在獐子岛虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)底播海域的海上对比试验论证其改造的合理性。试验分2阶段进行,第1阶段通过增大网具扫海面积并对作业参数进行优化与论证,确定在沙砾底、泥沙底和泥底的最佳拖网航速与曳纲长度;第2阶段进行海上生产对比试验,并以单位捕捞油耗、单位捕捞效率和单位捕捞成本为经济评价指标。试验结果表明,优化后的DX-180型扇贝拖网渔船的捕捞量与耗油量均得到有效改善。与预替代的辽长渔养15021钢质扇贝拖网渔船相比,虽单位捕捞油耗与钢质拖网渔船基本持平,但在单位捕捞效率和单位捕捞成本方面均优于钢质拖网渔船,其中单位捕捞效率提高了37.5%,单位捕捞成本降低了26.0%,符合扇贝低碳化产业发展需求,对中国推广玻璃钢扇贝拖网渔船从技术与经济性方面提供参考。     

基于北斗卫星船位数据分析象山拖网捕捞时空特征

为了快速大范围掌握捕捞努力量时空分布特点,借助北斗船位数据采用统计方法获取拖网捕捞状态的速度阈值,根据阈值判断捕捞状态点,捕捞状态点之间时间组成累计捕捞时间,累计捕捞时间与功率的乘积作为捕捞努力量,根据捕捞努力量分析拖网捕捞时空特征。2013年象山在近海拖网捕捞努力量从时间上可以分为3个时间段,即2~5月、6~9月、10~12月与1月。从空间来看捕捞努力量以象山附近的渔场为中心由高到低向外扩展,形成近似的同心圆。从拖网捕捞时间来看分为全年近海渔场、春秋季近海渔场、春秋冬外海渔场、春季或秋季周边外缘渔场。利用北斗数据提取方法计算6个网次时长,并与手工出海调查记录的时长比较,两者相对误差在5%以内。     

远洋中型单拖渔船中层拖网优化与试验

针对在中东大西洋海域作业的远洋中型单拖渔船缺乏捕捞小型中上层鱼类手段的现状,该研究通过分析大型中层拖网和中国近海大网目拖网的结构特点和水动力参数,综合大型中层拖网和近海大网目拖网的设计参数,优化设计了网口网目尺寸为12 m、网口周长分别为552、456和360 m 共3个规格的试验网,并进行模型试验和海上生产试验。结果表明：在拖速为2.31 m/s时,模型试验测得552型试验网（网口周长552 m）在L/S袖端间距L与长纲长度S之比为0.35、0.40、0.45 3种水平下的平均阻力为151.82 kN,网口高度为28.74 m;456型（网口周长456 m）的平均阻力为135.60 kN,网口高度为24.96 m;360型（网口周长360 m）的平均阻力为70.76 kN,网口高度为20.20 m。试验船在中东大西洋海域生产试验时,552型试验网平均拖速为2.06 m/s,平均每小时产量为0.13 t,456型试验网平均拖速为2.26 m/s,平均每小时产量为0.77 t,360型试验网平均拖速为2.52 m/s,平均每小时产量为1.13 t。中型拖网渔船使用中层拖网捕捞游泳能力较强的小型中上层鱼类,需要较高的拖速,作业拖速为2.31～2.57 m/s时产量较好。试验网具部分（不计网板、曳纲）的功率消耗占主机额定功率的11%～16%。研究结果有助于设计适合中国远洋中型拖网渔船的中层拖网。     

采用AIS计算中西太平洋延绳钓渔船捕捞努力量

对渔船捕捞行为和捕捞强度空间高分辨率的估计可以作为海洋资源管理和生态脆弱性评估的重要信息。为识别远洋延绳钓渔船作业状态,该文基于2017年10-11月中西太平洋延绳钓渔船卫星船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据和捕捞日志数据,采用支持向量机(support vector machine,SVM)学习方法,构建了中国中西太平洋延绳钓渔船捕捞作业状态(捕捞/非捕捞)分类模型。通过计算模型分类准确率、精确率、敏感度和特异度来评价模型对渔船作业状态分类能力。结果表明,模型训练数据的准确率为95.24%(Kappa系数为0.9),验证数据的准确率为93.85%(Kappa系数为0.87)。采用构建好的模型识别2017年10月和11月中西太平洋延绳钓渔船共计125624条AIS记录数据,模型准确率在83.3%(Kappa系数为0.67)。2017年10、11月所有数据分类精确率为82.33%,灵敏度为88.32%,特异度为77.27%。渔船主要作业空间在168°E^173°E,12°S^18°S,有3个明显的作业强度较高区域。基于SVM模型和日志记录的捕捞强度信息在空间上相关性很高(r>0.98),SVM模型识别的渔船捕捞努力量空间分布特征和实际吻合。捕捞努力量与单位捕捞努力量渔获量(catch per unit of effort,CPUE)、渔获尾数、渔获质量和投钩数的相关系数分别是0.68、0.93、0.93和0.94。基于AIS信息挖掘的渔船空间捕捞努力量可用于渔业资源分析。     

利用机器学习算法的海洋渔船捕捞能力影响因素权重分析

针对传统方法在宏观层面上进行海洋渔船捕捞能力计量分析中,对指标数量要求有限,考虑因素不足、渔船作业数据利用不充分等问题,该研究在分析南海三省2018至2019年间,约20万条海洋渔船捕捞监测数据特征的基础上,提出了基于机器学习算法的单船捕捞能力影响因素权重分析评价模型。首先,利用四分位法、主成分分析法以及数据标准化与独热编码法对原始数据集进行了清洗处理,获得了4万余条可靠数据。进一步,采用机器学习算法,构建了BP神经网络、决策树和随机森林算法分析模型,同时,利用网格搜索和交叉验证结合遍历循环创建6000次生成学习曲线,结果表明随机森林模型的均方误差、平均绝对误差和可决系数均最优,表现最好的一组参数的决定系数达0.951,明显优于另外两种算法模型。最后,基于随机森林算法对各指标进行权重提取,得出本次研究数据集中渔捞监测数据所包含的影响因素权重排序,结果显示,影响渔船捕捞能力的各因素权重依次为:网次产量(50.070%)、pa(功率、总吨和船长降维后的指标)(23.779%)、拖网(包括单拖、双拖以及拖虾网)(9.409%)、网次数量(6.782%)、作业时长(4.578%)、刺网(2.019%)、张网(1.347%)、围网(1.228%)、罩网(0.628%)、杂渔具(0.122%)、钓具(0.022%)、船龄(0.009%)、钢质渔船(0.002%)、玻璃钢渔船(0.002%)和木质渔船(0.002%)。研究结果明晰表征了各因素的影响占比,可为海洋捕捞渔船捕捞能力量化评价与监管、减船转产与更新改造等海洋捕捞业管理提供重要的技术支撑与参考。     

考虑多影响因素的渔船单船捕捞能力评估方法

针对以往海洋机动渔船捕捞能力评估研究中考虑影响因素较少,对各影响因素的主观权重值和客观权重值综合分析不足,不能给出渔船单船捕捞能力量化值等问题,该研究提出了考虑多影响因素的渔船单船捕捞能力评估模型。首先,考虑多种影响渔船捕捞能力的因素,建立单船捕捞能力评估指标体系,将其分为可量化指标和不可量化指标,并初步制定了不可量化指标评估标准。其次,利用专家、渔民调查问卷中的数据,运用层次分析法计算各指标主观权重值,结果表明各指标权重依次为：捕捞装备（10.76%）、功率（9.35%）、拖网（7.40%）、作业时长（7.14%）、总吨（4.85%）、探鱼仪器（4.74%）、刺网（3.98%）、船长（3.18%）、张网（2.83%）、围网（2.38%）、钓业（2.06%）、作业环境（1.92%）、钢质材质（1.89%）、罩网（1.65%）、玻璃钢材质（1.55%）、船龄（1.26%）、木制材质（1.21%）;渔具相关指标权重依次为：网具主尺寸（40.23%）、网具结构（14.93%）、装配技术（9.26%）、制造材料（5.08%）。最后,为兼顾主客观权重优点,基于加法合成法、博弈论法、最小鉴别信息法对各指标权重值进行组合计算,以获得目标权重值,并根据某省渔船数据对建立的模型进行验证分析,通过Spearman等级相关系数法计算捕捞能力评估值与实际渔获量之间的等级相关系数,结果表明基于博弈论法得到的结果相关性最高,相关系数为0.937,证实了组合权重值和评估模型的科学性和合理性。研究结果可为渔业管理部门制定科学合理的渔业资源调控政策提供依据。     

渔船拖网绞车张力自动控制系统设计及试验

为了补偿拖网渔船作业过程中绞车纲绳张力波动或渔船转向造成的负载不对称性,保持网具良好的开口形状,基于电液控制技术设计了拖网张力自动控制系统。对拖网曳纲张力采集方法进行了研究,采用油压力传感器间接测量拖网左右曳纲张力数据作为输入信号,传输到控制器进行逻辑运算,控制先导溢流阀调整马达溢流压力,改变绞车输出扭矩,从而驱动拖网绞车收、放来控制左右曳纲张力,达到系统动态平衡。并基于实验室虚拟仪器工程平台(laboratory virtual instrument engineering workbench,Lab VIEW)对系统软件进行了设计,实现绞车张力控制系统的参数设置与控制管理。为了验证系统的张力控制特性和实用性,对系统进行了海上应用试验,在张力自动控制模式下,拖网绞车根据渔船航速和水流自动调节收放网速度,减少作业过程中曳纲张力波动。拖曳过程中拖网曳纲长度范围为350~490 m,绞车曳纲张力范围为118~148 k N,对应系统压力为2.3~2.7 MPa,渔船平均拖速为5.6节。试验结果表明,左右曳纲张力差在合理范围内,系统能很好调节曳纲张力大小,为渔船安全生产提供了保障;启用张力控制系统后网口面积比未使用张力控制系统前增大了9.5%,有效调整了网口扩张,提高了捕捞效率。     

南极磷虾拖网结构优化设计与网具性能试验

目前中国南极磷虾渔业缺乏专用捕捞网具,针对现有网具与渔船匹配性差、网口扩张较小的主要问题,通过分析多种现用南极磷虾拖网结构及性能,提出了缩短南极磷虾捕捞网具总长度和网身长度的优化方案,自主设计了TN01型4片式小网目南极磷虾拖网。实船海上生产测试结果表明:当曳纲长度小于230 m时,囊网部位后翘影响导鱼效果。当曳纲大于230 m后,随着作业水深增加,囊网所处水深增加,拖网网型展开良好,建议网具浮沉比配备为1:1.1;网口垂直扩张与曳纲收放长度关系无显著相关,拖网航速为1.542 m/s时试验网具网口高度为26~29 m,垂直扩张比达到0.11~0.12;随着曳纲长度由90 m放长到370 m,水平扩张也由14 m扩张到20 m,水平扩张比为0.22~0.32;渔获量对比分析表明,昼夜之间渔获量差异不大,白天平均网次产量为33 t,夜晚平均网次产量为28 t,平均每网次渔获产量为30 t,较同渔区作业渔船(平均每网次产量约20 t)提高约50%。试验网具达到设计预估性能、渔获效率理想,可为进一步自主研发南极磷虾捕捞网具提供参考依据。     

基于改进YOLOv7的毛虾捕捞渔船作业目标检测与计数方法

渔船捕捞信息量化是开展限额捕捞精细化管理的前提,为解决中国毛虾限额捕捞目标识别和信息统计量化问题,研究了在中国毛虾限额捕捞渔船上安装电子监控（electronic monitoring,EM）设备,并基于YOLOv7提出一种改进的目标检测算法（YOLOv7-MO）和目标计数算法（YOLOv7-MO-SORT）。YOLOv7-MO目标检测算法采用MobileOne作为主干网络,在输出端head部分加入C3模块,并完成剪枝操作;YOLOv7-MO-SORT目标计数算法将SORT（simple online and realtime tracking）算法中的Fast R-CNN替换为YOLOv7-MO,用于检测捕捞作业中抛出的锚和装有毛虾的筐。采用卡尔曼滤波和匈牙利匹配算法对检测到的目标进行跟踪预测,设置碰撞检测线、时间戳、阈值和计数器,实现对捕捞作业过程中渔获毛虾筐数和下网数量计数。结果表明：1）改进后的YOLOv7-MO在测试集上的平均检测精度、召回率、F1得分分别达到了97.3%,96.0%,96.6%,相比YOLOv7模型分别提升了2.0、1.1和1.5个百分点。2）改进后的YOLOv7-MO模型大小、参数量和浮点运算数分别为64.0 MB、32.6 M、39.7 G,相比YOLOv7模型分别缩小了10.2%、10.6%和61.6%。3）以YOLOv7-MO为检测器的SORT算法毛虾捕捞作业计数准确率在统计毛虾筐数和下网数量上分别达到80.0%和95.8%。YOLOv7-MO在提高检测精度的同时减轻了模型量级,提高了检测效率。结果表明,该研究能够为实现渔船捕捞作业信息记录自动化和智能化提供方法,为毛虾限额捕捞管理提供决策参考依据。     

环境友好型虾夷扇贝捕捞网具优化设计与试验

目前中国虾夷扇贝网具存在捕捞效果差、海底生境影响严重等问题,该研究基于水下视频监控技术,设计了水压板导流与随动式惊扰相结合的拖曳网架结构。采用FLUENT软件对改造后捕捞网具的水下拖曳水动力特性进行分析得出,在拖曳水深在30~50 m、拖曳速度为1.8 m/s、网口高度为350 mm时,采用22.5°～30°负迎角弧式水压板,可减轻顶部湍流对底栖鱼类的兼捕影响,且随动式惊扰装置满足作业要求,此时拖曳稳定绳长约为156.80～261.34 m、稳定角度为11.03°、稳定拖曳力为2275.83 N。通过海上捕捞对比试验得出,在拖曳速度为1.5、1.8和2.0 m/s时,改造后捕捞网具与生产用捕捞网具在捕捞量方面无显著差异（P>0.5）,在碎贝量和底栖鱼类兼捕量方面显著降低（P<0.5）。单网平均捕捞量的偏差率分别为6.30%、0.59%和5.55%,单网平均碎贝量的偏差率分别为90.63%、84.78%、85.29%,单网底栖鱼类平均兼捕量的偏差率分别为78.57%、81.25%、84.85%。且在拖曳速度为1.8 m/s时,与生产用网具相比,单网平均捕捞量偏差率最低,单网平均碎贝量的偏差率最低,底栖鱼类平均兼捕量显著减少,符合环境友好型捕捞网具设计要求。     

虾夷扇贝海上转运系统改进设计与试验

针对目前虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)海上转运系统作业装备落后及作业方式不合理,致使作业效率低、用工人数多、以及扇贝缩边死亡与碎贝现象严重等问题,通过对獐子岛虾夷扇贝海上转运系统的调研,提出了一种转运方案,并对转运装备进行优化设计。通过海上生产对比试验,得出以下结论:为虾夷扇贝采捕船配备甲板拣贝作业系统与可折叠式装贝笼箱,优化了采捕船拣贝、装箱、装卸舱等作业模式,使劳动强度大幅降低,且用工人数减少2人/艘,作业时间缩短了约0.6 h;运输船采用可折叠式装贝笼箱代替原转运笼箱,使笼箱装卸流程更加合理高效,且作业时间缩短了约0.52 h;采用改造后虾夷扇贝转运系统运输,扇贝缩边死亡率与碎贝率显著降低,其中扇贝平均缩边死亡率约为1.92%,且5个月试验扇贝缩边死亡率无显著差异(P0.05),与原转运系统相比显著降低(P0.05),降低了约1.43%;改造后平均碎贝率约为0.84%,且5个月试验碎贝率无显著差异(P0.05),较原转运系统显著降低(P0.05),降低了约1.99%;改造后的虾夷扇贝海上转运系统经济效果显著,每年可节省费用约2 853.6万元。由此说明,改造后的虾夷扇贝海上转运系统具有高效、高收益等特点,推广应用前景广阔。     

微波真空干燥扇贝柱的物理和感观特性研究

微波真空干燥是一项新兴食品干燥技术。进行了扇贝柱的微波真空干燥试验，研究了微波真空干燥参数对扇贝柱物理和感观特性的影响规律，并与传统的自然干燥和热风干燥进行了对比分析。结果表明，不同微波功率和真空度组合对扇贝柱的物理和感观特性有明显影响，在微波功率和真空度为3 W/g和0.090 MPa时，干燥扇贝柱具有良好的色泽及表面质量，仅需30 min即可达到20%湿基含水率，收缩率和复水率与自然干燥扇贝柱相近；减小微波功率和降低真空度至2 W/g和0.074 MPa时，干燥扇贝柱的收缩率会增加、色泽和表面质量会变差。试验结果还表明，各种参数组合条件下的微波真空干燥扇贝柱，其干燥速度和抗破碎能力均明显优于自然干燥及热风干燥。利用微波真空干燥扇贝柱，对提高干燥速度和改善产品品质具有明显优势。     

养鱼池塘机械拖网捕鱼系统的设计与试验

针对目前池塘拖网捕鱼作业完全靠人力,工作效率低的问题。通过在池塘两侧设置网具引导钢丝绳,利用液压绞车及拖引装置实现连续拖网的方法,开发了一套池塘机械拖网捕鱼系统。试验结果为：拖网系统在规格为50 m×100 m池塘进行机械拖网试验,拖网速度为10 m/min,拖网人员由12人减少至5人,拖网捕鱼效率约64.8%。机械拖网大幅减少了作业人数,运行稳定,适用于各类矩形池塘的捕捞作业。     

Survival rates of sea snakes caught by demersal trawlers in northern and eastern Australia

This paper examines the survival rates of sea snakes caught in research and commercial trawls in the main fishing grounds of northern and eastern Australia. Observers recorded whether the snake was alive or dead when it was landed on deck, and (if possible) its species, its length and weight, the duration of the trawl and the total weight of the catch. To estimate long-term survival, captured sea snakes were kept in sea water in drums on a large research vessel and monitored after 1, 6, 12, and 24 h then daily for up to 4 days. Up to 28% of all sea snakes landed on deck from commercial prawn trawling were found to be dead. Both duration of the trawl and catch weight had significant (P<0.001) positive effects on within-trawl (short-term) mortality of these sea snakes. About 30% of all sea snakes from 30 min duration trawls died during the 4-day survival experiment, with Hydrophis ornatus showing the highest mortality (< 50% alive after 96 h in a tank). Hydrophis elegans appeared to have the lowest mortality rate after capture (94% alive after 96 h). Overall, mortality from research and commercial prawn trawling was estimated as 48.5% of snakes caught. Visible damage to sea snakes by trawling was relatively low (5.4%). The introduction of Bycatch reduction devices, such as square mesh and fisheye windows, should improve the survival of sea snakes by reducing the catch weight and the number of sea snakes being caught.