水产养殖环境工程

水产养殖环境工程,1.概述,目前的水产养殖业正逐步向集约化、农牧化并以提高产量、质量和生态效益的方面发展，渔业生态环境受到高度重视。工厂化水产养殖具有占地面积小、生产集中、产量高、效益好等优点，是发展现代渔业生产的现实选择。水产养殖中，最重要的一环就是水质的处理。俗话说：“养鱼先养水”就是这个道理。想要养好水，就要选好水处理设备，在水产品养殖场的水处理设备配置中，通常包括沉淀、过滤、消毒、吸附、生物处理等设备。计算机视觉技术为提高水产养殖生产和管理自动化水平提供了一种有效的手段，其技术在鱼种及形状识别、鱼只计数、鱼体尺寸和重量测量、投饵监控和鱼的行为监测中的应用。,2.环境友好的水产养殖业,水产养殖废水的特性和处理是相对较新的研究领域。采用工业废水或生活污水的处理方法并不能使其完全得到处理。与工业废水和生活污水相比，水产养殖产生的废水具有两个明显的特点：即低含量的潜在污染物和高水流速率。水产养殖废水处理的环境工程技术有：（1）固体废物的去处技术；（2）溶解性废物去处技术。但目前研究仍不完全，有待解决的问题有：(1)水产养殖废水处理工艺及运行参数的确定；（2）低含氨有机物污染饲料的开发；（3）高效去处氨、磷的植物和微生物的筛选。,3.零排放循环流水水产养殖机械-细菌-草综合水处理系统研究,与传统养殖相比，在同样的占地和耗水下，高密度工厂化水产养殖能够得到更高的产量，此类系统运行的关键在于及时排除新陈代谢产物和剩余饲料。水处理技术的功效制约了整个养殖系统的水质状况和生产能力，学者将水产养殖的水处理技术分成机械师滤器、重力分离、化学滤器、生物滤器、脱氮滤器和植物滤器等类型，不同技术功能差异很大，互有分工、优势互补的综合处理系统是发展的主流。泮进明对这方面做过研究，结论是该水产养殖系统养殖池的NO3-N、TAN、TN、COD、等水质指标基本维持稳定，NO3-N和SS显著下降。定期输送到植物滤器的斜板沉淀区高浓度污液经过NFT陪高羊茅的净化，水质发生了显著的改善。,4.水产养殖业的水处理技术,4.1物理法,换水和物理增氧因操作简单、效果较好在生产实践中的得到了广泛的应用，一般为每日更换10%左右或视水质及温度变化情况数日更换20%左右，具体情况因养殖对象及水体底值而异。利用增氧机，增加水体溶解氧，促进池水对流，氧化、溢出水中有毒气体，是净化水体的另一有效途径。,4.2化学法,消除有害物质的常规方法是将石灰投入水中，提高水体的pH值，净化水体，改良底质；同时也可加入漂白粉、高锰酸钾等氧化剂，可起到杀菌、消毒盒简介增氧的作用，而针对水体中特定物质的去处，则有不同的化学物质可以到达较好的净化效果。,4.3生物法,高密度循环水养殖模式的迅速发展，要求有一套可行的水处理系统。在现有的处理模式中国，考虑到水体的再利用，生物处理呗人物是比较经济可行的处理方式。在水产养殖业中应用较多的主要有两大类：一类是混合菌液，另一类是水生植物。光合细菌是报道较多菌液净水剂。,5.水产养殖产生的废物机器清洁生产的内涵,水产养殖产生废物的质和量的差异依赖于水产养殖系统的类型和养殖生物的种类。大多数水产养殖，尤其是集约化投饵养殖系统产生的废物主要是未被摄食的残饵、养殖生物排泄物、分泌物、化学品、消毒剂和治疗剂。对水产养殖业清洁生产而言，将包括清洁的生产过程和清洁的水产品两方面。清洁的生产过程包括节约原料和能源，减少或不使用有毒物质，并在全部环境排放物和废弃物离开生产过程以前，减少它们的数量和毒性；而清洁的水产品则指生产出的水产品不含有毒、有害化学品，如抗生素、重金属、农药等。,6.计算机在水产养殖环境工程中的应用,6.1计算机图像处理技术队鱼体健康状况监视和预报,对鱼体健康状况监控和预报方面，国内外一般采用人工现场监视和抽样鱼体进行化验，将其结果用来判断鱼体健康状况，这种方法不能连续的监控，对于鱼塘中溶解氧过低或病虫害造成鱼体不适或死亡，不能进行及时的报警和采取相应的补救措施。,学者刘星桥等采用两台PC工业控制计算机分别为现场上位机和远程监控机，以多个PLC可编程控制器和多个单片机系统作为下位机，构成计算机集散监控系统。对养殖水体的多环境因子进行自动检测和控制。特别是当鱼类出现不适合死亡，鱼体会侧翻，腹部白色的区域会暴露，根据其特点，利用数字图像处理技术可以实现对养殖现场鱼类的健康状况进行实时检测盒预报。,6.2基于计算机视觉的鱼体色明暗程度量化方法,随着鱼类设施养殖业的发展，设施中鱼的行为能为养殖提供重要信息和指导。鱼类体色变化也属于行为变化的一部分，大多数鱼能改变体色以适应环境背景颜色。应激会使某些种类鱼的体色变暗变黑，很多鱼生病时表现出体色变黑，营养不良也会使鱼体色变暗。对养殖生物本身提出来一种基于计算机视觉技术量化鱼体色明暗度的方法。,此方法将图像转换到HSV空间得到鱼体的明度值，与景校准后的无色玻璃覆盖的灰级各阶的明暗度进行比较和线性插值，近似用明度阶值表示鱼体色的亮暗程度。,6.3计算机视觉技术在作为生长监测中的研究进展,在农业科研与生产的许多方面，大量的工作多事通过对农作物及产品外观的判断进行的，诸如果品和种子等外观品质检测、果实成熟度判别、作物病虫害监测、生长状况识别以及杂草辨别等等，这些过去主要依靠人类视觉辨别和判断的工作，可以利用计算机视觉技术部分的替代，从而提高生产效率，实现农业生产与管理的自动化和智能化。,6.4计算机视觉技术在水产养殖中的应用与展望,随着鱼类设施养殖业的发展，养殖密度不断增大，养殖水体水质变化很快，当鱼处于缺氧、水质恶化等应激条件下在较短的时间内就会产生严重的后果，造成较大的产量损失，迫切需要获得养殖设施中鱼的行为、应激状况、生物量等信息来为养殖过程控制盒管理提供指导，计算机视觉技术为获得这些信息提供了一个有效手段。,这些技术包括：（1）计算机视觉技术在养殖生物的生物量和生长评估中的应用,包括采用单目视觉技术评估养殖生物的生物量和生长和采用双目视觉技术评估养殖生物的生物量和生长；（2）计算机视觉技术在鱼的行为监测和应激状态评估中的应用；（3）计算机视觉技术在水产养殖中的其他应用。,7.水产养殖环境工程发展趋势,今后的研究方向主要是用图像处理技术量化鱼的