水下150米机器人已用于水产养殖水体指标监测

2023-12-15 12:58| 发布者: 当代水产| 查看: | 评论: 0

水产养殖业的水下监控设备，这几年也有不少企业关注和涉及，基本都是做到水下2-3m。第一次见到青岛罗博飞海洋技术有限公司（下称“青岛罗博飞”）的总经理马秀芬，她告诉本刊记者，他们的水下机器人已经做到150m的深海探测，对于普通的池塘水体以及深海网箱养殖探测都能完成，且图像清晰，指标误差小。这对于我们了解水体未知的世界，鱼虾生活的具体环境真是一个不小的突破。

马经理告诉记者，水下机器人，除了可以清晰成像，还可以感知水下的温度、深度、盐度、pH值、溶解氧等指标，公司以水下机器人为感知点的物联网远程监测系统和大数据库，为有序养殖和深海养殖提供了技术支撑。

从事水产的朋友，您心动了吗？欲知详情，请看生产厂家青岛罗博飞总经理马秀芬的详细解读。

《当代水产》：您从事水下机器人研发的初衷是什么？
马秀芬：我从2005年代理法国、挪威、美国等国外海洋装备、水下机器人、渔业装备，与中国海洋大学、黄海所、中科院海洋所等客户都有紧密合作。由于当时国内没有掌握水下机器人的核心技术，当机器人出现任何问题时只能全部返厂。返厂时间较长，最短需要6个月，长则需要1年多，而且费用特别昂贵。这样一来，国内的客户非常被动。2008年，我从德国请了一个博士和大连理工的老师合作，一起研究水下机器人课题，并解决国外水下机器人的技术支撑问题。2011年，我参加了科技部主持的海工装备科技成果转化会议，发现国内科研机构主要从事深远海海洋装备研究，但因为没有市场的驱动，成果转化很难。专家们提出建议，要想成果转化，小型水下机器人是一个方向，这次会议让我找到了方向和发展空间。2013年，我们注册成立公司——青岛罗博飞海洋技术有限公司，搭建起了学科结构合理、德国归国博士带队的研发团队，正式开展水下机器人的研发和产业化工作。当时我选择成立公司主要是出于三方面的考虑：一是因为我看到了渔业现代化的趋势和市场的需求；二是我知道国外水下机器人的优缺点；三是我们做好了技术储备和人才储备。另外，我还有个梦想，就是让养殖环境透明、养殖产品溯源，让老百姓吃上安全的水产品，让优秀的水产企业树立品牌，实现可持续发展。公司成立一年多时间，我们形成了5大产品和2个系统，包括水下机器人、网箱观察器、拖航观测器、手持式观测器、洗网机、水产养殖监测系统、生物容量评估系统。所有产品以用户需求为导向，注重自主创新，具有很强的稳定性，大连獐子岛、黄海所、黄岛渔业局等客户都已购买。

《当代水产》：国外的水下机器人达到了什么样的水平？
马秀芬：国家海洋技术中心主任罗续业曾讲过：目前我国的水下机器人与国外先进水平还有一定的差距，我们必须加强自主创新，尽快赶上。目前，全球ROV价值链已经初步形成，高端研发、品牌营销及服务把控在美国和欧洲主要国家之中。我国水下机器人的研究与国外较为接近，但由于核心材料和核心技术受制于人，我国的水下机器人的产业化还走在路上。由于国外养殖业不发达，国内养殖还处于无序状态，对水下机器人的需求少，国外水下机器人的研究同样关注点在深远海，对水产养殖需要的水下机器人研究少、产品少，价格高且没有后续服务。目前，我们公司注重机器人小型化、功能集成化，不断提高技术水平和服务水平，降低产品价格，在这个领域已经走到了世界的前列。公司机器人的稳定性和先进性在2014年的东江湖救援就是一个很好的案例。当时事故水深超过100m，只有我们家的机器人可以进沉船船舱，“飞鱼”机器人在水下工作了3天，沉船和失踪人员都是由我们的机器人找到。经过这次检验，大家看到了我们在做产品。

《当代水产》：据了解，贵司的水下机器人的潜水深度在国内并不多见，能达到150m，您能否谈谈它的关键技术所在？
马秀芬：150m水深的压力达到了15个大气压，对于水下机器人的水密壳体强度要求很高。然而，作为微型水下机器人，势必不能采用太厚重的设计。为了设计这样一个轻质薄壁的高强度外壳，我们的研发团队借鉴了国外水下机器人的优秀设计，同时加入了一些独创的内部结构，帮助分担外壳的压力，最终达到了耐压150m的目标。
为了测试水密壳的性能，我们自制了耐压测试设备，对每个水密结构进行了多次测试和改进。目前定型生产的水下机器人都要进行250m深度并持续3天的压力测试，以确保长期可靠的防水性能。

《当代水产》：不难想象，开发水下机器人的技术含量是非常高的，那您觉得研发过程中有哪些技术难点是别的公司所不能攻破的？
马秀芬：目前市场上研发水下机器人的公司比较多，但是需要解决几个难点。第一个难点就是它在水下的姿态。很多人都误以为这是个很简单的事情，但并不简单。因为在水下有水流，水流对机器人的影响是非常大的，机器人要解决重力和浮力的问题才能更好地抗流，越小的机器人实现的难度越大。我们的机器人设计时就进行了水动力学的仿真计算，并做了多次复杂流场中的实体试验，保证了机器人在水下稳定的姿态。

其次，因为我们研发的是ROV机器人，也就是带了线缆的机器人。线缆对水下机器人的影响是非常大的。当线缆超过50m的时候，它在水下的阻力相当于机器人本身的动力。所以说解决缆线缆的浮力和低阻特性问题是关键。我们独立研发的线缆直径只有6mm，达到了国际上的先进水平，现在仍在不停地改进。

第三就是通用接口的问题。国内外同级别的水下机器人仅有针对特定设备的专用接口，一台机器人只有一个附加功能，且不能更改，严重限制了微型水下机器人的普及应用。我们的水下机器人是世界第一个配备通用接口的产品，通用接口可以让一台机器人携带pH值、盐度、温度、溶解氧、浊度等传感器，也可以带一个小型机械臂，相当于给水下机器人配备了USB接口，能按需要换用任何附加设备。我们有一些成功的案例，例如哈希等，都可以任意连接，使用非常方便。

《当代水产》：水下机器人测水质、pH值、盐度等参数的原理是什么？具有哪些优势？
马秀芬：测量水质参数都依靠水质探头来实现，原理上一般是通过光学或电化学的方式感知水中特定物理量的变化，然后通过精密的电路来将感知的信号转换成相应的度数。现在国外还开发出了水质芯片技术，将探头和转换电路大幅缩小，集成在一个芯片上。我们的水下机器人目前采用的是前一种结构，同时也在研发水质芯片的集成应用。

以前做一个课题，在出海检测时需要带一卡车的装备，但现在只需带一个巡海机器人，所有需要的水质数据，包括温度、深度、盐度、pH值等都能感知，做到了集约化和小型化，解决了客户使用上的困扰。这点有些类似手机，以往手机的功能基本就是打电话、发短信，但是现在的手机虽然越来越小，越来越薄，但是功能非常多，我们的机器人也是这样。

可能很多人会质疑机器人的技术含量，会拿我们的机器人和国外一些大型水下机器人做比较，但两者的应用领域完全不同，大机器人主要用于深海工作，一般都有特定的用途，而且由于块头大，无法实现灵活的部署和应用。我们的机器人，虽然外观比较小，但我们要在小型的机器身上实现多功能、集约化的目标。打个比方，显微镜，有体积庞大的天文望远镜，但也有置于人体，用来观察人体内部情况的超微型显微镜。我们的机器人虽然小，但它的技术含量一点也不低，“麻雀虽小，五脏俱全”。

《当代水产》：水下机器人在水产养殖领域的实际应用有哪些？

马秀芬：我们公司水下机器人在水产养殖里主要应用于水下观测，这就等于给了养殖人员一双眼睛。现在国内的水产养殖出现问题，很大一部分原因是看不到水里的情况，没法对症治疗、智能管理。其次是用于监测水质。包括对盐度、温度、pH、溶解氧、浑浊度、氨氮等各个方面实时检测，对养殖环境的变化及时了解，对养殖的突发状况作出预警，提高养殖产品的安全程度。第三，水下机器人作为一个移动平台可以搭载工具进行作业，如海参的捕捞等，大大降低了人工成本，提高了工作效率。

此外，我们的水下机器人是基于物联网技术的多功能微型机器人，各种水质数据和视频数据通过智能终端将信息传递到陆地中控室，再由陆地中控室服务器将收到的信息对外发送到用户手机、电脑等智能终端。用户通过终端观看视频及水质参数，根据养殖需要发送增氧投饵等指令，实现对养殖水域的远程全方面监控、养殖的全程自动化，实现远程诊断和专家服务，降低企业成本，降低养殖风险，必将促进海水养殖事业的发展特别是推动人工鱼礁养殖、深海网箱养殖以及大型抗风浪网箱养殖事业的发展。