無人漁場如何實現?李道亮教授:無人農場引領農業智能化

2021-01-09 水產頻道
  中國水產頻道報導,


  一、無人漁場的戰略需求


  (一)勞動力成本大幅提升、老齡化嚴重


  為什麼要發展無人漁場,這裡我是拿漁業來給大家說,實際上無人農場是一樣的。我們國家的勞動力結構正在發生歷史性的變化。


  1.勞動力成本佔70%


  2.勞動力平均年齡55歲


  3.勞動力老齡化持續加大


  所以再過30年,誰來養魚?這是我們面臨的一個很重要的問題。


  (二)資源約束大,勞動力生產率低


  世界上最發達的挪威,一個人一年可以產200噸魚,而我們中國目前只有7噸的水平。


  核心原因就是我們的技術水平、裝備水平比較低,導致我們的勞動生產率比較低,這也是我們國家的一個基本問題。



  (三)養殖生態環境惡化


  1.我國池塘養殖直排率高


  2.我國70%的河流、湖泊有不同程度的汙染



  由於我們現在傳統的養殖是靠經驗、靠體力、靠最傳統的設施,沒有水處理的條件,會導致過量的魚餌、漁藥的施用,進而導致水質的汙染,造成生態環境的惡化和病害的發生,這也是擺在我們漁業面前的一個主要問題,所以必須要改變這種方式。


  (四)水產養殖路在何方?


  我們的水產養殖路在何方呢?隨著老一代勞動力的退出,隨著新生一代不願意從事這種勞動強度比較大的生產方式,我覺得必然要產出高效、環境友好、產品安全的道路。


  這個道路的前提就是要高效、前提是要綠色。那怎麼辦呢?只有一條路,就是我後面提的五化。


  1、五化


  首先裝備化:裝備代替勞力,使人的勞動強度降下來。


  第二數位化:裝備必須是數位化的裝備,使投餌、增氧甚至漁藥,還有水處理實現精準。


  第三網絡化:這些裝備還要聯網。只有聯網才能實現數據的共享,為大數據的產生創造條件,為精準提供一個基礎。


  最後就是智能化:在大數據的基礎上和人工智慧的融合,實現決策的智能化、控制的智能化和傳統裝備的自動化,這樣就完全實現裝備對人的替代。


  無人化是中國漁業未來發展的方向,也是漁場發展的方向。


  2、漁業4.0


  針對這樣一個基本的命題,我就提了漁業4.0的基本概念。


  漁業轉型升級


  如上圖,這張圖裡面,傳統的人力和手工工具和經驗養殖,這樣的方式叫1.0。


  2.0就是咱們今天用得比較多的,就是設施養殖。裡面有裝備、有機械、有設施來實現養殖的集約化和機器對人的部分勞動的替代。


  3.0就是在裝備數位化、網聯化和部分環節決策智能化的基礎上形成咱們所謂的智慧漁業。



  這個智慧漁業實際上就是以數位化為基礎,以在線化和網絡化、精準化為目標,實現資源、環境、裝備、養殖過程的全方位優化,這樣一種生產方式就是智慧漁業。


  4.0實際上就是今天咱們的話題,無人漁場,就是裝備對人實現全部的替代,這應該說是漁業的共產主義,是人不參與這樣的一個生產,就是無人化。


  今天我就想對無人漁場,做一個基本的解析。


  3、為何現在就要發展漁業4.0


  4.0從歷史上發展來看,還需要幾十年的時間,為什麼現在就談這個技術?


  希望現在開始做這種實驗示範,是星星之火,為未來無人漁場真正的市場化全面推廣奠定一些基礎。


  因為這裡面涉及到很多方面,比如傳感技術、模型技術、人工智慧技術,這些技術的核心是買不來的,必須要靠我們自主研發,最後來支撐無人漁業的到來。


  二、無人漁場的技術方向


  第二個方面我想談談,無人漁場主要的技術方向,先說一下什麼是無人漁場。


  (一)基本定義


  在沒有任何人進入漁場的情況下,由設施、裝備、機械、機器人完成從巡檢、增氧、投餌、日常管理直至收穫的全部作業流程,都實現無人的作業方式,這樣養殖方式的漁場稱無人漁場。


  (二)基本原理


  無人農場是利用物聯網技術,通過獲取各種環境的數據,裝備的數據和養殖的魚蝦蟹這些動物的數據,把這些數據通過無線的傳輸傳到雲平臺上,在雲平臺上進行計算,然後對執行裝備,比如說投餌機、增氧機、巡檢的機器人或者無人車這些進行控制,然後實現對人工作業的完全替代或者叫自主作業,這是無人漁場的運行原理。


  (三)重大需求


  主要有這麼幾個方向是需要研究的。


  1、信息獲取


  第一個方向就是我們要實現各種信息的實時獲取。


  各種信息首先包括環境,比如水的環境、空氣的環境。


  其次就是養殖動物的信息,比如說魚的各種行為,是不是飢餓、有沒有疾病,根據這些信息對它進行特徵的提取和識別。


  還有對裝備信息的實時獲取,能夠對投餌機的工作狀態、增氧機和循環水處理設備的狀態、還有運輸車包括捕撈設備的狀態等設備進行控制。


  所以說信息獲取是排在第一位的。


  2、信息處理


  第二個就是處理。當那些信息獲取之後,必須要經過大量的數據計算才能對執行裝備施以精準的作業。


  這裡面主要是三個方面。一是對魚類的生長狀態進行監測,看看是不是正常。二是對魚類生長的模擬,我怎麼著它才能最好。把這兩個數據進行對比,就是我現在的狀態跟最優的狀態進行對比,然後控制相關的裝備,讓它向現狀最優靠近,這套體系是一塊很重要的需求。


  3、裝備


  第三塊就是裝備,要實現機器對人工的完全替代,必須對這些裝備進行精準的控制。


  在前面兩個基礎上,把這些裝備變成數位化的、變頻的、可以精準調控的,甚至有一部分裝備是自主作業的,這樣的技術也是裝備方面的需求。


  針對這樣的需求,其實無人漁場主要就是四大類技術的高度集成,包括物聯網和5G或者將來6G,實現數據的獲取;大數據實現精準的數據處理;人工智慧實質上應該是基於大數據的人工智慧,使各種作業實現精準;最後裝備和機器人完成作業。


  所以無人漁場是新一代信息技術的高度集成。


  (四)技術方向


  1、物聯網主要挑戰


  物聯網主要是獲取,主要包括精度、可靠性、狀態、視頻這些方面。


  比如這是傳感器,水裡的傳感器要求,水的各種參數都得到精準的獲取並且是可靠的。


  通信方面,養殖場裡有很多池塘、有近海、有網箱、還有深遠海的養殖平臺。


  這裡面就牽扯到各類通信是如何實現自由的跨網的適配。這些技術也是在無人漁場裡面需要大力研究的。



  2、大數據主要挑戰


  大數據技術包括清洗、預處理、生長模型的精準調控,再就是圖像、能源,最後是作業的決策。這都屬於水產大數據的第二個方向。


  3、人工智慧主要挑戰


  在大數據處理的基礎上,加上人工的知識和經驗,相當於基於實時數據和知識,還有學習融為一體的人工智慧技術。


  4、智能裝備主要挑戰


  要實現無人漁場,就要實現把現在所有工人幹的活用機器來替代,這些方面在水產養殖裡面,尤其是增氧、投餌、循環水處理、分魚還有運輸車、收穫,現在這些人幹的工作,如何實現它的智能控制,這是一個很重要的方向。


  5、機器人主要挑戰


  很多時候,特別是在深遠養殖時,人是下不去的。這裡面就牽扯到機器人要完成目標的識別、路徑的規劃、導航、作業的控制,還有它本身的動力系統。這些都有一些值得研究的,尤其是水下和地面上有很多差異。


  這裡面的技術方向也是非常重要的。比如說現在海參的捕撈、死魚的撿拾、網箱的巡檢,還有水下魚類、蝦類、蟹類的生長監測……這些都需要無人的技術。


  三、無人漁場的主要形式


  (一)四類業務系統


  (二)無人漁場的主要形式


  1、無人陸基工廠養殖


  如何把工廠化養殖的技術實現人工的替代?我個人覺得這裡面主要還是水處理裝備的自動化、投餌的自動化、巡檢的自動化,是最重要的。


  2、無人池塘養殖


  池塘養殖的無人化中,水質的監控,特別是增氧的無人化、投餌的無人化、無人機的巡檢以及無人機的投餌是主要的方向。


  3、深水網箱、海洋牧場養殖


  這一塊目前需求特別迫切,因為在深遠海有人在那不現實,所以這一塊更需要把監測、投餌、巡檢還有收穫、捕撈這些環節實現無人。


  四、無人漁場發展策略


  最後一方面我想講講我對無人漁場的一些展望和對策。


  首先無人漁場是一個未來的趨勢,剛剛也說到了很多技術。所以從發展戰略上來說,一定是在技術上取得重大突破,在政策上給予相關支持,在發展機制上進一步完善,這是一個基本的戰略目標。


  因此從現在開始無人漁場對整個推動人工智慧在漁業的應用是非常重要的。


  這次疫情也充分體現了無人對人畜共患疾病的隔離是最重要的。


  所以在有些場合,比如豬場、雞場現在就可以做一些無人化的實驗示範。


  (一)提前布局新一代信息技術研究


  準確把握「無人漁業技術的切入點,加強基礎研究和」卡脖子「技術研究。


  1、設立專項補貼撬動社會投資,推進物聯網、大數據、人工智慧、機器人等新一代信息技術在漁業領域研究和應用示範。


  2、推進晶片傳感器、基於人工智慧、大數據的生長調控模型等「卡脖子」關鍵技術投入。


  (二)產業拉動


  龍頭企業承擔引領行業、率先推進、提升現代農業的責任,引領行業和區域發展。這樣盆景才能變風景。


  1、充分發揮物聯網、大數據、人工智慧、機器人等龍頭企業、明星企業的優勢,全面進軍漁業4.0。


  2、開展大規模試驗示範。


  (三)體系支撐


  打造漁業4.0技術產業生態圈。無人漁場實際上是裝備產業、信息技術產業、新一代服務業的系統集成,所以要圍繞無人漁場打造一些產業的集成。


  (1)智能裝備產業。


  (2)現代信息技術產業。


  (3)新一代信息服務業。


  (4)產業支撐政策。


  (四)加強產學研聯合體


  要推進產學研的融合,尤其是協同創新平臺的搭建,政府、高校、企業共同推進無人漁場。


  (五)人才為先


  培育信息化人才,推進現代漁業。


  這裡面涉及到物聯網、大數據、5G、人工智慧、機器人,這裡面人才的培養是最重要的。通過人才的培養來推進無人漁場的實施。


  最後,我們大家需要萬眾一心眾志成城,開拓進取攜手共進,為推進和實現漁業無人化做出貢獻。


相關焦點

  • 面朝黃土背朝天的都是「機器人」 湖南首個無人農場落戶望城
    中國工程院院士、華南農業大學教授羅錫文一行來到長沙望城指導湖南無人農場項目建設。羅錫文院士現場展示講解無人農場。  (記者 賀衛玲)一臺無人駕駛旱直播機從基地的機庫裡緩緩駛出大門,出門右轉,左轉,直行再右轉,越過一片土地後,進入計劃播種土地,這臺播種機在田裡跑了32圈,14畝水稻田1.3小時內全部播種完畢,隨後「乖乖」回到機庫原位.......12月17日,中國工程院院士、華南農業大學教授羅錫文一行來到長沙望城指導湖南無人農場項目建設,羅院士所展示的「無人農場」,將在望城成為現實
  • 羅錫文院士新目標:無人農場!
    羅錫文院士新目標:無人農場! 發布時間:2020-05-13 14:00    來源:中國農機化導報 關鍵詞:無人駕駛插秧機
  • 建設全國最高標準數位化漁場
    張金彪說,兩個基地將引進上海海洋大學科研團隊,進行大規劃、高品質、高產出的具有自主智慧財產權「長蕩湖1號」本土河蟹新品種的選育、示範和推廣,達到設施、技術和管理一流水平;按照河蟹養殖池塘設施水平全國最高、智能化生產管理水平全國最高的標準建設,率先在全國開展河蟹生產全程機械化試驗示範,以物聯網等智能化管理系統和全程質量可追溯系統,實現「機器換人」,確保每隻蟹達到出口標準。
  • 喜訊|國家科學技術獎勵大會召開 中國農業大學獲得八項大獎
    左起:楊富裕、李道亮、李洪文、譙仕彥2019年度,我校為第一完成單位獲得國家技術發明獎二等獎1項和國家科學技術進步獎二等獎3項,分別是:動物科學技術學院譙仕彥教授主持完成的「新型飼用胺基酸與豬低蛋白質飼料創製技術
  • 極飛佟巍:感知、決策、執行,無人化技術如何賦能智慧農業
    「無人化技術如何賦能智慧農業」為主題發表了演講,重新定義了科技感知下的未來農業發展模式,以下為演講實錄: 各位行業同仁們下午好,很高興35鬥邀請我們來參加這個峰會,和大家一起給未來農業行業賦能。
  • 「四化」建設——引領陝西煤業邁向「智能化」未來
    陝西煤業不斷加大技術創新力度,「四化」建設快速推進,全國第一個智能化工作面在黃陵礦業誕生;薄煤層、中厚煤層、厚煤層、特厚煤層智能化開採技術均實現突破;快速掘進關鍵裝備技術日益革新;煤礦自動化信息化建設深入開展,陝西煤業已經探索出了一條符合煤炭生產規律和企業自身特點的高質量發展之路。智能化採煤工作面建設全面推進。
  • 未來無人戰車普及,最大的難題是什麼?軍迷:敵我識別系統!
    無人戰車,簡單來說就是無人實際操控的戰車。實際上目前無人戰車尚未實現真正的無人化,無人戰車戶外作戰,依舊需要士兵攜帶無人戰車遙控器遠程操控或者利用衛星車遠距離控制。另外,無人戰車智能化方面,尚有所欠缺,所以除了遠程操控外,無人戰車還需要進行大量數據試驗,最終才能勉強出現在戰場上。
  • 安徽龍湖風電場打造智能化樣板
    為實現風電機組的高效穩定運行,國家能源投資集團有限責任公司提出生產兩化融合要求,龍源電力以「降低人員勞動強度、降低生產運維成本,提高安全可靠性、提高發電能力、提高勞動生產率」為目標,以「3+6」智能風電場試點建設為抓手,加大「基礎設施、數據採集、現場應用、決策管理」等方面投入,加快實現風電場「無人值守、少人值班、省級監控;人機聯巡、預知維護、區域運維」的生產運營模式。
  • 「無人駕駛+空中出行」不再是概念,吉利控股造星引領新時代
    於商業價值而言,SpaceX第三批衛星發射成功後,特斯拉市值隨之一飛沖天,時間進入今年1月份其股價連續上漲,在其超預期的業績催化之下,完成了市值在一個月內翻倍的壯舉,最高超過1700億美元,而隨著吉利的布局逐步實現,其商業價值又將會有多大想像空間呢?造車+造星,無人駕駛+空中出行吉利發射衛星的基本邏輯是,科技賦能未來出行,推動交通變革與發展。
  • 「資訊」政策利好 資本助力 極飛科技發布新品領跑智慧農業賽道
    本次新品發布,針對農業生產痛點和用戶體驗改善,極飛對其農業無人機、農業無人車兩大產品線進行迭代升級,以真正實現農業生產感知、決策、執行三大環節的無人化,提高農業生產效益與產業競爭力。2020年11月,極飛宣布完成新一輪 12億元人民幣融資,由百度資本和軟銀願景基金二期領投,創新工場、越秀產業基金和廣州新興基金跟投,這是中國農業科技領域最大的一筆商業融資。拓展農業科技應用場景 引領農場「無人化」轉型升級在中國城市化加速行進的過程中,不可避免地帶來了農業人口老齡化、農村青壯勞動力持續流失等不利因素。
  • 極飛發布了三款無人機,一款無人車,全是為了種地
    彈藥充足的極飛在昨日召開了極飛科技年度大會,發布了四款新品,分別是一款無人車,和三款無人機,用途均在農業自動化領域。當搭載極飛睿噴——第四代智能離心霧化噴灑系統,配合 20 升智能藥箱,P40 農業無人機能夠實現精準、均勻可控的噴灑效果,植保作業效率可高達每小時 220 畝。把睿噴模塊換裝睿播模塊和 25 升種料箱後,其每小時可撒肥料 2.4 噸或水稻種子 1.6 噸。
  • 毛球科技集團聯手中國農業銀行德陽分行及新型農業聯誼會...
    其中王明鎏董事長表示,智慧農業是農業生產的高級階段,是集新興的網際網路、移動網際網路、雲計算和物聯網技術為一體,依託部署在農業生產場地的各種傳感器和通信網絡實現農業生產環境的智能感知、預警、分析,為農業生產提供精準化、可視化、智能化的管理與決策。
  • 北鬥指路,精準農業加速跑 - 哈爾濱新聞網
    哈爾濱航天恆星數據系統科技有限公司副總經理張朋永說,目前省內多家農場依託北鬥衛星導航系統,已經實現自動播種、撒藥、收割,作業精準度可以達到釐米級。無人農場等面向農業的衛星產業應用產品線已經具備實踐能力。精準植保無人機噴灑效率比人工高10倍裝上北鬥定位系統的無人機。
  • 無人駕駛汽車怎麼實現自動駕駛呢?
    無人駕駛汽車怎麼實現自動駕駛呢?這背後一個關鍵技術就是LiDAR,即雷射雷達傳感器,俗稱光達,它也被稱為無人駕駛汽車的眼睛。這引起了準備研發無人駕駛車的谷歌的注意,之後谷歌組建了隊伍,據稱,最初的人員就來自這些參賽隊員。谷歌於2009年推出無人駕駛汽車項目,在其無人車原型中使用的就是Velodyne公司的Lida。
  • 無人駕駛的未來 後疫情時代如何抵達
    自動駕駛一直是人類對未來的幻想,而想要實現真正的無人駕駛仍然面臨諸多挑戰。如何快速實現商業化,是現在很多投資自動駕駛的公司所倍加關注的問題。以前更多的聚焦是在無人車是一種交通工具,主要用於解決運輸人的問題;而現在,它更像是可以成為替代簡單重複性工作的「助理」。為了使汽車行業製造出最高效、最安全的無人駕駛汽車,汽車投資者必須採取消費者至上的思維方式才能居於領先。
  • 協同發展迎來廣闊空間 德州打造京津冀「放心農場」
    「放心農場」的實施,讓食品質量安全有了保障,也讓更多農業公司、合作社等幹勁十足,並且帶動當地農民脫貧致富,可謂一舉多得。山東是我國農業大省,德州則是農業大市,擁有得天獨厚的農業資源。近年來,為了促進農業大市更快更好的發展,帶動當地經濟,德州圍繞協同發展目標,依託發展現代農業,打造「放心農場」,取得了很好的成效。
  • 華農「魚教授」捂熱一方冷水魚
    野三河水產養殖合作社的梯級漁場。張學振給同事發放冷水魚。張學振和他的冷水魚。  楚天都市報記者 鄒浩 通訊員 魏鵬 攝影:楚天都市報記者 黃士峰  大家快來領魚啦!」12月14日下午,華中農業大學水產學院一樓,張學振熱情地招呼著同事們。