無人漁場如何實現?李道亮教授:無人農場引領農業智能化

2020-12-17 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。


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