人工智能時(shí)代下自動(dòng)化無(wú)人水上平臺(tái)應(yīng)用前景淺析

孫魁旭 王金帥 常皓 李瑞智 郭宇明

一、產(chǎn)品簡(jiǎn)述

一款基于自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種水上功能（例如：水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水中巡視等）的無(wú)人水上平臺(tái)。

本產(chǎn)品作為一款自動(dòng)化小型的無(wú)人水上平臺(tái)，由浮力裝置、升降裝置、驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)、控制及導(dǎo)航系統(tǒng)、觀測(cè)及傳輸系統(tǒng)等五部分組成，借助外觀的穩(wěn)定性設(shè)計(jì) 與遠(yuǎn)程操控裝置控制移動(dòng)操作，達(dá)到有效的代替或協(xié)助人們完成水上活動(dòng)的目的。

本產(chǎn)品有更高的自動(dòng)化水平、更好的穩(wěn)定效果，更充足的驅(qū)動(dòng)裝置以及遠(yuǎn)程觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)人化完成水上作業(yè)，由此實(shí)現(xiàn)了更加出色的水上無(wú)人平臺(tái)效果和更好的用戶體驗(yàn)度。

該平臺(tái)基礎(chǔ)裝置為浮力裝置、升降裝置、驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)、控制及導(dǎo)航系統(tǒng)、觀測(cè)及傳輸系統(tǒng)等五部分，通過(guò)更換搭載配件方式從而實(shí)現(xiàn)不同的功能，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)或即將實(shí)現(xiàn)的功能有水質(zhì)監(jiān)測(cè)、巡視、噴灑魚(yú)食（藥）、休閑捕魚(yú)等，更多功能正在開(kāi)發(fā)中。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)如下：

自動(dòng)化：通過(guò)遙控電控裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)模塊的移動(dòng)和收線模塊實(shí)現(xiàn)繩索的自動(dòng)伸縮。本產(chǎn)品的收線模塊由收線電機(jī)、輪軸和輪軸邊架及纖維線組成，通過(guò)收線電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)輪軸，使輪軸發(fā)生不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)纖維線伸縮，從而實(shí)現(xiàn)了控制深度的作用。相較于傳統(tǒng)的人工水上作業(yè)方式，本產(chǎn)品的自動(dòng)化功能將給客戶帶來(lái)極大的便捷。

高效率：本產(chǎn)品可以遠(yuǎn)程遙控，人們只需在岸上遙控，可以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的無(wú)人化，他的高效率主要體現(xiàn)在作業(yè)位置精確與驅(qū)動(dòng)速度較快與易于水下觀測(cè)三方面。一方面，本產(chǎn)品通過(guò)GPS模塊提高作業(yè)位置精確度；另一方面，本產(chǎn)品可放置多塊電機(jī)提高驅(qū)動(dòng)速度，通過(guò)在精度與速度與巡視三方面的控制，提高了水上作業(yè)效率。

二、行業(yè)綜述

（一）智慧漁業(yè)

1、行業(yè)整體分析

與其他農(nóng)業(yè)業(yè)態(tài)相比，水產(chǎn)養(yǎng)殖還處于相對(duì)落后的生產(chǎn)狀態(tài)，技術(shù)含量和信息化水平不高。未來(lái)需加強(qiáng)與“互聯(lián)網(wǎng)+”結(jié)合，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，大幅提高水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)、管理、服務(wù)等環(huán)節(jié)效率，促使生產(chǎn)方式從落后向高效轉(zhuǎn)變。

近年來(lái)，中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖整體素質(zhì)不斷提高，但小規(guī)模分散式的經(jīng)營(yíng)方式仍占主體，標(biāo)準(zhǔn)化、集約化加工生產(chǎn)的要求與傳統(tǒng)分散的水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)之間的矛盾比較突出。當(dāng)前水產(chǎn)品質(zhì)量安全仍存在不少隱患，水產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易市場(chǎng)仍面臨質(zhì)量安全因素不穩(wěn)定的巨大壓力。水產(chǎn)養(yǎng)殖只有走產(chǎn)業(yè)化之路，完善生產(chǎn)、加工、流通、銷售等各個(gè)流程，著重加強(qiáng)投入品的使用與管理，才能確保產(chǎn)品的安全和健康，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足的發(fā)展。我們公司的自動(dòng)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)適應(yīng)當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的新潮流，針對(duì)養(yǎng)殖戶的具體需求進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和改進(jìn)，更加貼合目前市場(chǎng)的主流需求，并能支持養(yǎng)殖戶的個(gè)性化要求，進(jìn)行模塊化的改裝和升級(jí)。

2、水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)痛點(diǎn)

（1）水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)的發(fā)展與資源、環(huán)境的矛盾加劇。未能擺脫水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)發(fā)展是建立在對(duì)資源、環(huán)境等生產(chǎn)力要素的大量占有、依賴甚至是破壞的基礎(chǔ)上，生態(tài)安全問(wèn)題已成為制約水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重要因素。外部水資源緊缺和污染制約了水產(chǎn)養(yǎng)殖，水產(chǎn)養(yǎng)殖排污又影響了外部環(huán)境。有關(guān)部分治理相對(duì)較松，監(jiān)管不嚴(yán)，行業(yè)亂象叢生。

（2）養(yǎng)殖病害頻發(fā)，引發(fā)較大經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式和管理與現(xiàn)代漁業(yè)不相適應(yīng)，盲目追求高產(chǎn)，造成病害頻發(fā)，養(yǎng)殖產(chǎn)量和效益受到很大影響，對(duì)養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展構(gòu)成重大影響。不合理和不規(guī)范用藥導(dǎo)致養(yǎng)殖產(chǎn)品藥殘，影響到水產(chǎn)品的質(zhì)量安全消費(fèi)和出口貿(mào)易，制約了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

（二）水質(zhì)監(jiān)測(cè)

1、行業(yè)整體分析

水質(zhì)監(jiān)測(cè)是監(jiān)視和測(cè)定水體中污染物的種類、各類污染物的濃度及變化趨勢(shì)，評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況的過(guò)程。監(jiān)測(cè)范圍十分廣泛，包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海和地下水）及各種各樣的工業(yè)排水等。其細(xì)分領(lǐng)域包括水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備 和水質(zhì)監(jiān)測(cè)運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

隨著工業(yè)化和城市化的推進(jìn)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活對(duì)水資源的需求逐漸加大。然而一方面我國(guó)水資源匱乏，另一方面水污染嚴(yán)重，水環(huán)境狀況比較嚴(yán)峻。雖然我國(guó)江河、湖泊眾多，其中較大的有松花江、遼河、海河、淮河、黃河、長(zhǎng)江、珠江七大水系，但是多數(shù)水質(zhì)較差。在近年的監(jiān)測(cè)中，珠江、長(zhǎng)江水質(zhì)較好，遼河、淮河、黃河、松花江水質(zhì)較差，海河污染嚴(yán)重。為保障我國(guó)居民、企業(yè)用水安全，水質(zhì)監(jiān)測(cè)行業(yè)也迅速發(fā)展。

2、水質(zhì)監(jiān)測(cè)行業(yè)痛點(diǎn)

（1）未能建立長(zhǎng)期有效的水資源監(jiān)測(cè)管理體系。我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)將屬于同一生態(tài)系統(tǒng)的流域劃歸多個(gè)職能部門(mén)管轄，如此難免各自為政，缺少對(duì)全流域范圍內(nèi)的整體考慮。一旦突發(fā)水污染事件，將會(huì)牽涉到水利、環(huán)保、交通、供水、城市建設(shè)和規(guī)劃等多家部門(mén)，不同層級(jí)的政府和部門(mén)難以在第一時(shí)間做出一致的反應(yīng)。當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測(cè)不力，與各職能人員分工不清、責(zé)任不明有很大關(guān)聯(lián)，需要建立長(zhǎng)期有效的水資源監(jiān)測(cè)管理體系，明確監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)和人員的主要職能，做到各部門(mén)任務(wù)明確，職責(zé)分明，同時(shí)需要各有關(guān)部門(mén)協(xié)作配合，保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)性與公信力，更好地為開(kāi)展水資源監(jiān)督、評(píng)價(jià)、預(yù)警、考核服務(wù)。

（2）水質(zhì)預(yù)測(cè)研究尚待加強(qiáng)。我國(guó)目前的水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作主要以水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和水 污染的控制為主，對(duì)水質(zhì)預(yù)測(cè)的分析研究尚未完全系統(tǒng)化。而且，自我國(guó)開(kāi)展水 質(zhì)監(jiān)測(cè)工作以來(lái)，積累了大量水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)成果沒(méi)有完全被系統(tǒng)化利用。當(dāng)前針對(duì)我國(guó)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀及各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，可以著力開(kāi)展水質(zhì)預(yù)測(cè)分析，包括不同河域、不同季節(jié)影響水質(zhì)的各種因素，有準(zhǔn)備地進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)和水利應(yīng) 用，進(jìn)一步提升水資源的服務(wù)能力。

（三）休閑捕魚(yú)

1、行業(yè)整體分析

休閑漁業(yè)是一種具有可持續(xù)發(fā)展特征的新興的產(chǎn)業(yè)的形式。隨著城市居民生活水平的日益提高，人們?cè)絹?lái)越向往親近自然，然而環(huán)境的不斷惡化，使越來(lái)越多城市居民去體驗(yàn)體驗(yàn)休閑漁業(yè)活動(dòng)，休閑漁業(yè)是以發(fā)展?jié)O區(qū)經(jīng)濟(jì)和提高漁民收入最終目的新型漁業(yè)。休閑漁業(yè)將水族觀賞、旅游觀光等休閑娛樂(lè)活動(dòng)與現(xiàn)代漁業(yè)方式相結(jié)合，有利于傳統(tǒng)漁業(yè)向新海洋制度建立轉(zhuǎn)移，同時(shí)，滿足了人民追求高層次休閑消費(fèi)的需要。休閑漁業(yè)是對(duì)漁村空間、漁村設(shè)備、漁業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)等漁業(yè)資源的多角度利用的同時(shí)挖掘漁業(yè)自然環(huán)境及漁村人文資源積極尋求新的轉(zhuǎn)產(chǎn)增值路徑，實(shí)現(xiàn)休閑、餐飲、娛樂(lè)等與漁業(yè)相結(jié)合，來(lái)實(shí)現(xiàn)一、三產(chǎn)業(yè)的融合，能提高漁業(yè)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益以及社會(huì)效益，是資源開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的一種新型漁業(yè)。

2、休閑捕魚(yú)行業(yè)市場(chǎng)痛點(diǎn)

（1）釣具市場(chǎng)缺乏標(biāo)準(zhǔn)。任何一個(gè)產(chǎn)品，必須有生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)準(zhǔn)入機(jī)制。中國(guó)目前的漁具市場(chǎng)缺乏嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)規(guī)范性問(wèn)題很大。生產(chǎn)了一根魚(yú)竿，現(xiàn)在暫時(shí)無(wú)法去判斷什么叫合格，什么叫不合格；用什么材料生產(chǎn)，達(dá)到什么要求才能算合格。廠家在定價(jià)時(shí)，沒(méi)有清晰的定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。顧客很難區(qū)別劣質(zhì)低價(jià)魚(yú)竿和優(yōu)質(zhì)魚(yú)竿。現(xiàn)在暫時(shí)沒(méi)有一個(gè)獨(dú)立部門(mén)像對(duì)電視機(jī)、電腦等產(chǎn)品一樣，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)漁具的質(zhì)量。以上種種導(dǎo)致了用戶購(gòu)買(mǎi)了一根魚(yú)竿后，很難知道是否物有所值。

（2）不恰當(dāng)使用魚(yú)餌會(huì)對(duì)人體造成危害。有不少釣魚(yú)愛(ài)好者都有切身感受，經(jīng)常用手直接接觸魚(yú)餌，時(shí)間長(zhǎng)了，手上會(huì)出現(xiàn)蛻皮，手會(huì)因此而疼痛。這是餌料中含有蛋白添加劑造成的。在漁展會(huì)，許多攤位都在推銷自己的魚(yú)餌產(chǎn)品，這些產(chǎn)品沒(méi)有具體的成分說(shuō)明，沒(méi)有相關(guān)監(jiān)督部門(mén)的許可證。一些廠家生產(chǎn)的小藥，更是包裝簡(jiǎn)單，自我夸大。有的標(biāo)榜自己的小藥專門(mén)對(duì)付某種魚(yú)，有的甚至說(shuō)用了他的小藥百發(fā)百中、不會(huì)后悔等等。其實(shí)這些小藥只不過(guò)是加大了化學(xué)芳香劑，用人的思維來(lái)想象魚(yú)的口味而已，沒(méi)有什么科學(xué)道理，而且無(wú)疑對(duì)人體和水質(zhì)是有負(fù)面影響的。

（作者單位：山東大學(xué)）