科研产出
浙江省近海海洋捕捞渔船异地停靠信息提取与分析
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：根据船籍港管理制度要求,所有渔船必须在休渔期返回船籍港停靠休渔,渔船不能到非船籍港停靠。为调查渔船异地休渔情况,该研究提出一种基于北斗卫星导航系统的船位数据提取渔船异地停靠信息的方法。首先查找出渔船停船时段,选择停船时间较长的时间段,获得该停船时段内渔船停靠地的经度和纬度,利用高德地图提供的逆地址查询Web服务,获取停船地点所属的省、市、区县,然后将停船地址与船籍港对比,判断渔船是否属于异地停靠。以浙江省为例,选用2018年北斗卫星导航系统的船位数据,提取浙江省渔船异地停靠的信息,并进行统计分析,得到跨省停靠休渔的渔船占比为2.60%,省内跨市停靠的占比为5.53%,市内夸区县停靠的占比为14.74%,该方法能够快速提取和统计渔船的异地停靠信息,为休渔期渔船管理的信息化提供技术支持。
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基于水下机器视觉的大西洋鲑摄食行为分类
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：根据鱼群摄食行为状态进行水产养殖精准投喂控制,是有效提高饵料利用率降低水体污染的关键技术.目前,大多数基于机器视觉的鱼类摄食行为研究都是在实验室对真实养殖环境进行模拟并采用水上摄像机获取数据,由于光照条件和养殖环境的影响,该数据无法反映大西洋鲑在实际生产状况下的摄食行为,因此应用范围有限.为解决此问题,该研究提出一种基于真实工厂化养殖环境的鱼类摄食行为分类算法.该算法使用水下观测方式并采用视频序列作为样本,首先利用变分自动编码器对视频序列样本进行逐帧编码以产生所有帧对应的高斯均值和方差向量,分别联立所有均值和方差向量得到均值特征矩阵和方差特征矩阵.然后将特征矩阵输入到卷积神经网络中,实现对鱼群的摄食行为分类.试验结果表明,在真实的工厂化养殖环境下,该研究所提出的方法综合准确率达到了89%,与已有的基于单张图像的鱼类摄食行为分类方法相比,综合准确率提高了14个百分点,召回率提高了15个百分点.研究结果可为基于鱼类摄食行为的鱼饵精准投喂控制提供参考.
关键词： 水产养殖 机器视觉 鱼群摄食行为 视频分类 变分自动编码器
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间歇式双循环工厂化养殖系统构建及其养殖效果
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为改善工厂化循环水养殖系统水质净化效果,提高养殖密度和成活率,构建了间歇式双循环工厂化养殖系统.通过间歇运行生物膜反应器增加水力停留时间,充分降解含氮污染物;连续运行弧形筛及时去除固体颗粒物.考察了该系统的启动过程及石斑鱼高密度养殖效果.启动初期,将硝化型生物絮团与海绵填料混合培养,生物膜22 d即可挂膜成功.以30.03 kg/m~3为初始养殖密度开展石斑鱼养殖试验,经66 d养殖,石斑鱼平均质量从(273.00±12.22)增至(552.52±107.04) g,最终养殖密度达到60.78 kg/m~3,成活率为100%.养殖过程中,生物膜逐渐适应养殖环境,氨氮、亚硝酸盐氮去除率从13.33%、14.84%增至93.73%、93.50%.此外,在弧形筛进水槽增加曝气形成曝气式弧形筛,可进一步除去细小颗粒物,有效控制养殖水体浊度.
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珠江下游浮游细菌群落结构的时空分布特征
《湖泊科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：浮游细菌群落对河流变化具有高度响应性,并可能影响河流生境的生物地球化学过程.因此,了解浮游细菌群落的时空特征,阐明其在河流生态系统中的生态功能具有重要科学意义.于2016年6月和12月对珠江下游浮游细菌群落结构的时空特征进行调查研究,并采用16S rRNA高通量测序技术对样品组分进行分析.结果表明细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、抗微菌门(Verrucomicrobia)和蓝细菌门(Cyanobacteria)组成.其中变形菌门相对丰度最高,主要包括β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria).季节上,丰水期Shannon-Wiener和Chao 1多样性指数高于枯水期其中芽孢杆菌纲(Bacilli)和黄杆菌纲(Flavobacteriia)差异显著;空间上,珠江下游可分为西江沿线、珠三角河网中部和广州市周边3个区域.采用RDA分析表明水温(WT)、溶解氧(DO)、磷酸盐(PO_4~(3-)-P)、硅酸盐(SiO_4--Si)、总磷(TP)和透明度(SD)是驱动细菌群落变化最显著的环境因子,可影响细菌的增殖代谢.其中WT和SD是影响季节差异的重要因素将丰水期和枯水期区分开;而DO、化学需氧量(COD)和营养盐(PO_4~(3-)-P、SiO_4~(2-)-Si、TP)是影响空间差异的重要因素将西江沿线、珠三角河网中部和广州市周边区分开.PICRUSt功能预测分析表明,转运体(Transporters)、ABC转运体(ABC transporters)、DNA修复和重组蛋白(DNA repair and recombination proteins)等是珠江下游浮游细菌群落所表达的主要功能其中转运体和ABC转运体功能丰水期明显高于枯水期.研究结果可为珠江下游生态环境保护提供科学参考依据.
关键词： 浮游细菌 珠江下游 高通量测序 时空分布 群落结构
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光照强度对菌藻共生生物膜细菌群落结构的影响
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了探索3种不同光照强度对菌藻共生生物膜细菌群落结构的影响,该研究设计在淡水养殖池塘水质条件下,开展3种不同光照强度水平(CK组0,T1组4 750 lx,T2组7 580 lx)对菌藻共生生物膜内细菌的群落结构的研究。结果显示:菌藻生物膜细菌群落结构发育对不同的微生态环境有不同的响应,T1处理和T2处理的Alpha多样性指数,包括获得的OTUs数量(NumberofOperationalTaxonomicUnits)(498.5±7.16、517.2±10.36)、Chao1指数(Chao1index)(648.7±35.64、672.8±30.69)和Shannon指数(Shannon index)(4.68±0.01、4.85±0.03)显著高于CK处理(406.6±8.18,521.5±18.62,3.53±0.02),CK组菌藻生物膜的细菌群落在总体数量上处于弱势,显著低于T1和T2处理;随着光照强度的增加,菌藻生物膜的优势细菌类群所占百分比的次序发生了改变;变形菌门(Proteobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteria)在3个处理中均为优势菌种,但丰度有显著差异。硝化螺菌属(Nitrospira)在CK组和T1处理的属水平相对丰度为2.72%±0.93%和2.57%±0.46%,显著高于T2组;红杆菌属(Rhodobacter)相对丰度随着光照强度的增大而逐渐升高,T1组假单胞菌属(Pseudomonas)的相对丰度平均值显著高于CK组及T2组,菌藻生物膜细菌群落结构发育对不同的光照强度有不同的响应,随着光照强度的变化,菌藻生物膜的优势细菌类群所占百分比的次序发生改变;T1组拥有较高的硝化和反硝化能力,CK组在降解多种有机物的能力方面较强。
关键词： 膜 光照 菌 菌藻共生生物膜 水污染控制 群落结构 微生物多样性
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基于改进极限学习机的水体溶解氧预测方法
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了有效地指导水产养殖生产,提高溶解氧浓度预测的精度,提出了基于因子筛选和改进极限学习机(ExtremeLearning Machine,ELM)的水产养殖溶解氧预测模型.首先,利用皮尔森相关系数法计算各影响因子与溶解氧浓度间的相关系数,提取强关联因子,降低预测模型的输入量维度;采用偏最小二乘算法(Partial Least Square,PLS)优化传统ELM神经网络,避免网络中隐含层共线性问题,保障输出权值的稳定性;然后,结合新型激活函数,构建水体溶解氧浓度预测模型.最后,将SPLS-ELM(Selection Based Partial Least Square Optimized-Extreme Learning Machine)预测模型应用到江苏省无锡市南泉基地某试验池塘的水体溶解氧预测中.试验结果表明:该模型的预测均方根误差为0.3232 mg/L,与最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine,LSSVM)、BP神经网络、粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)优化LSSVM和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化BP神经网络相比分别降低40.98%、44.48%、34.73%和44.18%.且该模型的运行时间仅0.6231s,预测精度和运行效率明显优于其他模型.该模型的溶解氧预测曲线接近真实溶解氧变化曲线,能够满足水产养殖实际生产对水体溶解氧预测的要求.
关键词： 养殖 水质 溶解氧预测 因子筛选 偏最小二乘法 ELM神经网络
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长江中下游流域刀鲚(Coilia nasus)生态表型的划分
《湖泊科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：长江流域是我国刀鲚(Coilia nasus)分布的重要水域传统意义上认为,刀鲚存在长颌鲚和短颌鲚2种表现型,其上颌骨的长或短是区分刀鲚溯河洄游、淡水陆封(湖鲚)和淡水定居3种生态型的关键外形指标然而这种主观分型经验尚需要野外调查数据验证本研究基于以往研究所获溯河洄游和淡水栖息刀鲚不同的耳石微化学图谱技术,首先对采集自长江中下游及附属湖泊的刀鲚群体共566尾个体有无溯河洄游"履历"进行了分析确认;再对其上颌骨长、头长、全长进行方差分析和回归分析结果发现长颌鲚、短颌鲚在早期发育阶段,长、短颌特征分化并不明显当发育至幼鱼阶段时,前者上颌骨长会长于头长;而后者全生活史过程中上颌骨长均短于头长发育至幼鱼阶段可能是刀鲚长、短颌鲚分型的临界生活史阶段此外,长颌鲚中同时存在溯河洄游和淡水定居两种生态型个体,其上颌骨长/头长比值(S/H)分别为1.170±0.075和1.165±0.064,两者S/H比值与形态上同为长颌的湖鲚比值(1.178±0.087)无显著性差异短颌鲚亦同时存在溯河洄游和淡水定居两种生态型个体,两者的S/H比值分别为0.922和0.918±0.062,与上述3类长颌鲚的S/H比值均差异极显著因此,建议把长江干流及太湖、鄱阳湖、洞庭湖等水域内3种传统生态型的刀鲚细分为溯河洄游型、淡水定居型长颌鲚,溯河洄游型、淡水定居型短颌鲚以及陆封型湖鲚5种生态表型.
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模块化自动升降式深海网箱设计与仿真
《农业机械学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高深海养殖网箱抵抗强风暴袭击的能力,同时解决在海区缺少大型工程安装设备的情况下,完成大型深海网箱的高效组装及后期部件便捷更换等问题,设计了一种模块化自动升降式智能化深海网箱.以1.5×104 m3型网箱为研究对象,通过理论论证、实体建模和仿真计算,系统研究了深海网箱在风暴海况时的升降状态、主要组件的受力及升降过程中平衡技术的实现.仿真分析表明,在遭遇风暴不升降时,网箱最大应力为2.58×108 N/m2,超出了钢材的屈服强度,在网箱降至海面以下10m时,应力仅为在海面时的13%,大幅降低了网箱的受力变形;通过多层多节智能控制能够实现网箱的平衡升降.该网箱克服了传统网箱普遍存在的抗风浪能力差、制造运输不方便、网箱容积受限、使用稳定性不足以及智能化程度低等问题,在制造成本、运输、组装、维修和使用等方面满足深海规模化养殖的需求,为复杂海况、深海大型网箱的设计提供了设计依据,为实现规模化深海养殖工程提供了合理的设计方案.
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辛基功能化离子液体键合硅胶固相萃取海水中贝类毒素的方法研究
《分析化学 》 2020 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：贝类毒素(Shellfish toxins)是重点监控的海洋污染物。本研究通过将辛基功能化离子液体接枝到硅胶表面,制备了一种混合模式的共价键合硅胶材料(Silica-[SOIM][PF_6]),利用红外光谱、核磁共振和元素分析进行了表征。采用自制材料填制固相萃取柱,通过固相萃取-液相色谱-质谱联用(SPE-LC-MS/MS)技术对海水中贝类毒素(大田软海绵酸毒素(OA)、鳍藻毒素-1 (DTX-1)和鳍藻毒素-2 (DTX-2))进行富集检测。研究发现,此固相萃取材料与目标贝类毒素可能存在疏水作用和离子交换作用等多重相互作用。分别对进样溶液的体积和pH值、淋洗剂和洗脱剂的种类、用量以及pH值范围等因素进行了优化。结果表明,此固相萃取材料对海水中3种贝类毒素具有良好的萃取效果,优于或与商用化萃取材料性能相当,检出限(LOD)为0.01μg/L,定量限(LOQ)为0.05μg/L,在0.02～2.50μg/L范围内线性关系良好(R~2>0.995),回收率在93.0%～116%之间。同时,材料具有良好的重现性,批内和批间的相对标准偏差均小于15%。本方法准确、灵敏、简便、可靠,可用于实际样品中贝类毒素的萃取检测。
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铜合金网状结构疲劳试验及结果分析（英文）
《船舶力学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：铜合金网状结构因为具有优越的防腐防锈性能,在水产养殖业中倍受欢迎。由于铜合金编织过程中产生的折痕、拐角等明显的初始缺陷,极大地影响了铜合金网的疲劳性能。本文介绍了铜合金网的疲劳强度和老化性能的原始结果。考虑到腐蚀环境和老化效应,对不同老化条件下铜合金线材的金相组织和最大腐蚀深度进行了系统的测量和比较。经过一系列的老化和疲劳试验,得出结论:铜合金材料具有较好的耐腐蚀性和耐老化性。然而,实际铜合金网的疲劳强度相对较低(106次循环时FAT=28.3 MPa),这为铜合金网状结构的抗疲劳设计提供了参考。
关键词： 铜合金网 P-S-N曲线 疲劳试验 老化试验 疲劳强度
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