深瞳工作室出品
科技日?qǐng)?bào)記者 王健高 實(shí)習(xí)記者 宋迎迎 策劃 趙英淑 滕繼濮 林莉君
眼下，在浙江省大陳島外海上錨泊著一艘“航母”，它足有兩個(gè)遼寧號(hào)那么大，這是世界首艘10萬噸級(jí)智慧漁業(yè)大型養(yǎng)殖工船——“國(guó)信1號(hào)”，藍(lán)白相間的巨輪如伏龍臥波，靜靜地鑲嵌在海面上。
“國(guó)信1號(hào)”在海上航行。受訪者供圖
船上暗藏玄機(jī)。工作人員緊張地盯著屏幕，各類機(jī)械忙碌不停：吸魚、預(yù)冷、分揀、冰鮮等一道道工序如流水線般穿梭不停，僅需45分鐘，即可將起捕的大黃魚裝箱運(yùn)出；另一邊，家住陜西省的畢女士正在短視頻平臺(tái)上輕點(diǎn)“小黃車”。
兩天后，一條來自深海、新鮮的大黃魚就會(huì)由快遞員送貨上門，被端上普通百姓的餐桌。
深海魚是優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)來源。最新版的膳食指南建議，人們每周應(yīng)攝入魚類2次或300—500克。新中國(guó)成立以來，為讓中國(guó)人吃上魚、吃好魚，不計(jì)其數(shù)的科技人員薪火相傳，把生命與智慧奉獻(xiàn)給這項(xiàng)事業(yè)。
自今年9月1日以來，“國(guó)信1號(hào)”船載艙養(yǎng)的大黃魚陸續(xù)起魚上市，媲美野生級(jí)別的優(yōu)質(zhì)大黃魚“游”上普通老百姓的餐桌。
這條漁業(yè)養(yǎng)殖的“航母”集成了大量創(chuàng)新性技術(shù)，在漁業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域開辟出一條新賽道，帶著國(guó)人對(duì)美好生活的向往駛向一個(gè)全新的時(shí)代。
這條船中國(guó)人等了40年
海洋被譽(yù)為人類獲取優(yōu)質(zhì)蛋白的“藍(lán)色糧倉(cāng)”。在殷商時(shí)期，就有中國(guó)人吃魚的記載。
新中國(guó)成立之初，吃魚難的問題曾在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)非常突出。在科研人員的努力下，“四大家魚”的人工繁殖成功；對(duì)蝦、扇貝、藻類等的繁育也陸續(xù)取得突破。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們已經(jīng)不再滿足于年年有“漁”，更要吃好魚，吃得健康環(huán)保。這一點(diǎn)，依賴工業(yè)化才得以實(shí)現(xiàn)。
早在20世紀(jì)80年代，我國(guó)海洋漁業(yè)專家前瞻性地提出了遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船設(shè)計(jì)理念，但限于當(dāng)時(shí)薄弱的工業(yè)基礎(chǔ)，這一夢(mèng)想就此擱淺。
今年5月20日，隨著汽笛長(zhǎng)鳴，“國(guó)信1號(hào)”正式交付運(yùn)營(yíng)，從青島海西灣啟航，向深遠(yuǎn)海進(jìn)軍，開啟了一個(gè)耕海牧漁的新時(shí)代。
“從設(shè)想到落地，這條船，中國(guó)人等了整整40年！”當(dāng)天，青島國(guó)信集團(tuán)副總經(jīng)理董韶光感慨地說。
站在碼頭上，才能感受到它的宏偉。它擁有大型商船的體格：船長(zhǎng)249.9米，型寬45米，型深21.5米；卻干著漁船的活兒：設(shè)有15個(gè)養(yǎng)殖艙，養(yǎng)殖水體近9萬立方米，年產(chǎn)大黃魚3700噸。
這艘巨輪的排水量13萬噸，載重量10萬噸。一個(gè)養(yǎng)殖艙的水體量比兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池的蓄水量還要多。15個(gè)養(yǎng)殖艙的總水體近9萬立方米。
“國(guó)信1號(hào)”帶來的震撼遠(yuǎn)不止如此。
在船上，魚苗投喂、水體交換、光照、成魚起捕等環(huán)節(jié)都能自動(dòng)完成。養(yǎng)殖監(jiān)控室里，工作人員正通過屏幕，認(rèn)真觀察全船的氧氣、投飼、養(yǎng)殖海水、養(yǎng)殖光照等各類系統(tǒng)運(yùn)作狀況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖艙內(nèi)水體的溫度、鹽度、溶解氧和酸堿度。
“船上構(gòu)建了船端智能化管控中心和基于岸基的船岸一體化智慧云平臺(tái)?！眹?guó)信中船（青島）海洋科技有限公司項(xiàng)目及商務(wù)總監(jiān)田乃東介紹，通過這個(gè)平臺(tái)，全船2108個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)養(yǎng)殖艙內(nèi)水、氧、光、飼、魚進(jìn)行集中控制與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使整個(gè)生產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨痘?，確保船岸一體聯(lián)動(dòng)、岸基遠(yuǎn)程監(jiān)控，真正實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖工船智慧化。
俯視“國(guó)信1號(hào)”甲板。受訪者供圖
這條船來之不易。2019年，青島國(guó)信集團(tuán)聯(lián)合中國(guó)船舶集團(tuán)、中國(guó)水產(chǎn)科研院、青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等單位，開始大型養(yǎng)殖工船的建設(shè)探索。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主研究，組織各類專家論證會(huì)80余次，考察調(diào)研100余次，澄清船舶技術(shù)、養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)化問題1000余個(gè)，使“養(yǎng)殖工船”從一個(gè)模糊的概念，逐步豐富成詳細(xì)的圖紙集和報(bào)告集，并一步步完成養(yǎng)殖工船研發(fā)、建造及海試。
中國(guó)工程院院士、中國(guó)海洋大學(xué)教授麥康森認(rèn)為，“國(guó)信1號(hào)”的運(yùn)營(yíng)，不僅將帶動(dòng)苗種、養(yǎng)殖、飼料、健康、加工、銷售等直接相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也將帶動(dòng)船舶和養(yǎng)殖裝備制造、漁業(yè)智能設(shè)備、遠(yuǎn)海物流等保障產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將引領(lǐng)水產(chǎn)養(yǎng)殖新一輪的技術(shù)革命。
多學(xué)科交叉和關(guān)鍵技術(shù)的集成
這艘“航母”是如何煉成的呢？
“‘國(guó)信1號(hào)’養(yǎng)殖工船的研發(fā)、設(shè)計(jì)、建造是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，是多學(xué)科交叉和各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)集成的結(jié)果。”中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所所長(zhǎng)徐皓說。
水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)和船舶技術(shù)均已發(fā)展多年，深遠(yuǎn)海船載艙養(yǎng)卻仍然是待拓荒的新興領(lǐng)域。全球范圍內(nèi)雖已有商船改造為養(yǎng)殖工船開展養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)的先例，但是船如何造、魚如何養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)如何落地，以及技術(shù)和運(yùn)營(yíng)等方面都沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒。
科研人員仿佛置身于黑匣子之中，哪里開門、哪里有窗、能否走得出去，在該船建造之初都屬于未知。
“國(guó)信1號(hào)”核心的模式被科研人員稱作“船載艙養(yǎng)”，屬于國(guó)際首創(chuàng)。
“以前從來沒有人在船上全周期養(yǎng)魚?！d艙養(yǎng)’是否可行？怎樣來養(yǎng)？如何為魚提供最佳生長(zhǎng)環(huán)境？”徐皓說，從這幾個(gè)問題出發(fā)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)集智攻關(guān)，攻克一個(gè)又一個(gè)難題。
首先是動(dòng)力系統(tǒng)?！皣?guó)信1號(hào)”體量堪比兩個(gè)遼寧艦，動(dòng)力系統(tǒng)方面，不僅需要滿足游弋工況下的主動(dòng)力需求，更需綜合考慮不同養(yǎng)殖模式下全船動(dòng)力的穩(wěn)定供應(yīng)。為此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)為工船配備了包括主發(fā)電機(jī)組、電力推進(jìn)系統(tǒng)、軸槳推進(jìn)系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)在內(nèi)的整套動(dòng)力系統(tǒng)。船舶在轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)，電力推進(jìn)系統(tǒng)將發(fā)揮作用，滿足航行需求；船舶在錨泊時(shí)，主發(fā)機(jī)組提供全船養(yǎng)殖和加工設(shè)備的電力能源，保證養(yǎng)殖的連續(xù)性。
其次，“國(guó)信1號(hào)”的養(yǎng)殖對(duì)象以大黃魚為主，而大黃魚對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的靜音要求較高。該船設(shè)計(jì)建造過程中的一大難點(diǎn)，就是對(duì)震動(dòng)噪音的控制。
大黃魚的耳中有耳石，自古以來，中國(guó)漁民就有追趕魚汛，在船上敲擊作響捕捉大黃魚的習(xí)俗。從科學(xué)上講，大黃魚是應(yīng)激反應(yīng)相對(duì)強(qiáng)烈的養(yǎng)殖魚種，因此，對(duì)噪音的抑制成為科技攻關(guān)的要點(diǎn)。
徐皓說，針對(duì)工船上會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)噪音的設(shè)備及環(huán)境，研發(fā)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)形成最終解決方案，對(duì)主要的震動(dòng)噪音源采用主動(dòng)減震措施，有效控制了全船的震動(dòng)噪音水平。
經(jīng)過多項(xiàng)降噪技術(shù)改進(jìn)，工船目前在航行工況和養(yǎng)殖工況下，養(yǎng)殖艙水下噪音達(dá)到了靜音級(jí)科考船的水平。
在水體交換方面，工船以低揚(yáng)程大流量養(yǎng)殖泵供水，使40米深的優(yōu)質(zhì)海水源源不斷注入養(yǎng)殖艙中，達(dá)到每天最高16次的總換水次數(shù)，確保高密度養(yǎng)殖魚群始終處于優(yōu)良的海水生存環(huán)境。
為模擬海洋洋流，形成適合魚兒游動(dòng)的旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)，工船養(yǎng)殖艙內(nèi)水體流速始終保持在0.2—0.4米/秒?！盀轸~類創(chuàng)建一個(gè)最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，可以保證養(yǎng)殖魚的活力。”徐皓解釋說，海水通過排水管道溢流至舷側(cè)完成水體交換，形成旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)。
在工船艙養(yǎng)水環(huán)境調(diào)控技術(shù)研究與裝備研發(fā)方面，研發(fā)團(tuán)隊(duì)為工船配備了高效節(jié)能艙養(yǎng)增氧設(shè)備、智能光控系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備。
“國(guó)信1號(hào)”養(yǎng)殖技術(shù)人員正在設(shè)置有關(guān)參數(shù)。受訪者供圖
圍繞“國(guó)信1號(hào)”的設(shè)計(jì)、研發(fā)、建造，研發(fā)團(tuán)隊(duì)完成了以“大型養(yǎng)殖工船功能與船型”“魚類集約化‘船載艙養(yǎng)’工藝與裝備”為核心的創(chuàng)新成果，已經(jīng)形成30多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，突破了船載艙養(yǎng)、水體交換、減搖制蕩、減振降噪、清污防腐、智能集控等六大關(guān)鍵技術(shù)。項(xiàng)目累計(jì)形成系列技術(shù)成果60余項(xiàng)，申請(qǐng)專利保護(hù)40余項(xiàng)，其中國(guó)際專利1項(xiàng)，獲得授權(quán)10余項(xiàng)。
移動(dòng)“海上牧場(chǎng)”向深海挺進(jìn)
漁業(yè)是國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略的重要組成部分。近年來，過度捕撈導(dǎo)致海洋漁業(yè)資源衰退，傳統(tǒng)的網(wǎng)箱等近岸養(yǎng)殖方式則面臨養(yǎng)殖密度過大、局部水域環(huán)境污染等諸多問題。我國(guó)漁業(yè)的發(fā)展亟須向深海和大洋要空間，發(fā)展以養(yǎng)為主的海洋漁業(yè)新型生產(chǎn)方式。
“從中國(guó)人的水產(chǎn)品消費(fèi)習(xí)慣出發(fā)，從中國(guó)的糧食安全、食品安全的需求出發(fā)，深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖是必須要走出的一步?！丙溈瞪f。
船載艙養(yǎng)模式下，“國(guó)信1號(hào)”可以根據(jù)魚類養(yǎng)殖特性，在選定的錨地之間依據(jù)水溫和環(huán)境變化自航轉(zhuǎn)場(chǎng)，夏天在北方、冬天去南方，在黃海、東海、南海間游弋，根據(jù)水溫、洋流、氣候等最合適的海域養(yǎng)殖，為魚類生長(zhǎng)提供適宜的溫度和良好的環(huán)境，提高養(yǎng)殖魚類的品質(zhì)和養(yǎng)殖效率，實(shí)現(xiàn)大黃魚等高價(jià)值魚類的全年可持續(xù)供應(yīng)。
在船上，剛剛捕捉起的大黃魚條形美觀、金腹玉鰭，品質(zhì)極佳。田乃東說，大黃魚不喜光，在黑暗、缺氧的環(huán)境條件下起捕時(shí)，成魚會(huì)變得通體金黃，顏色更加好看。因此，在起魚前，工人會(huì)對(duì)養(yǎng)殖艙的光照、氧氣條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。
根據(jù)此前的中試船艙養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，以及工船運(yùn)營(yíng)至今的養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)，“國(guó)信1號(hào)”養(yǎng)殖密度是傳統(tǒng)網(wǎng)箱的4—6倍，養(yǎng)殖周期可縮短1/3。
10萬噸的載重量，以及自航式移動(dòng)和錨泊固定兩種模式，使“國(guó)信1號(hào)”既有穩(wěn)定性，又有靈活機(jī)動(dòng)性，能有效躲避臺(tái)風(fēng)、赤潮，闊別污染，極大降低自然災(zāi)害對(duì)養(yǎng)殖業(yè)帶來的影響。同時(shí)，通過工業(yè)化的精準(zhǔn)控制，“國(guó)信1號(hào)”能有效減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，是落實(shí)“綠水青山就是金山銀山”理念的海洋漁業(yè)實(shí)踐。
相比于網(wǎng)箱養(yǎng)殖系統(tǒng)，“國(guó)信1號(hào)”養(yǎng)殖工船是更先進(jìn)、更智能化的新型養(yǎng)殖系統(tǒng)，標(biāo)志著我國(guó)深遠(yuǎn)海大型養(yǎng)殖工船產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破。
“國(guó)信1號(hào)”可以復(fù)制嗎？
“事實(shí)上，‘國(guó)信1號(hào)’已經(jīng)在為后續(xù)工船的運(yùn)營(yíng)做準(zhǔn)備?！碧锬藮|透露，除了主養(yǎng)殖品種大黃魚，“國(guó)信1號(hào)”還積極探索其他魚類養(yǎng)殖品種的工船養(yǎng)殖技術(shù)和規(guī)范。
這是一座移動(dòng)的“海上牧場(chǎng)”，能完成魚苗入艙、投喂養(yǎng)殖到起捕、加工、運(yùn)輸?shù)娜^程。它示范引領(lǐng)并推動(dòng)海水養(yǎng)殖由傳統(tǒng)模式走向工業(yè)化智慧化模式、由固定養(yǎng)殖設(shè)施走向移動(dòng)式養(yǎng)殖裝備，拓展了深遠(yuǎn)海藍(lán)色發(fā)展空間。
“國(guó)信1號(hào)”更是創(chuàng)新了海洋漁業(yè)生產(chǎn)方式。我國(guó)的前五次海水養(yǎng)殖浪潮都是在解決海洋生物資源苗種產(chǎn)業(yè)化問題，而第六次海水養(yǎng)殖浪潮將從近岸傳統(tǒng)漁業(yè)養(yǎng)殖轉(zhuǎn)向深遠(yuǎn)海大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。這次變革是融合苗種繁育、工業(yè)化養(yǎng)殖、船舶裝備、人工智能、信息化技術(shù)等全產(chǎn)業(yè)鏈的集成創(chuàng)新，開辟了新賽道，代表了海洋漁業(yè)最新的生產(chǎn)方式。
“‘國(guó)信1號(hào)’有效落實(shí)了‘向江河湖海要蛋白’的大食物觀，將養(yǎng)殖區(qū)域由近岸推向深遠(yuǎn)海，實(shí)現(xiàn)了海水養(yǎng)殖由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)化向現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式的創(chuàng)新探索?！鼻鄭u國(guó)信集團(tuán)黨委書記、董事長(zhǎng)王建輝向記者介紹說，為進(jìn)一步落地深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖的“中國(guó)方案”，國(guó)信集團(tuán)已啟動(dòng)國(guó)信2-1號(hào)、2-2號(hào)、2-3號(hào)養(yǎng)殖工船項(xiàng)目，并同步啟動(dòng)了30萬噸級(jí)超大型船體功能論證和總體設(shè)計(jì)，提前儲(chǔ)備關(guān)鍵技術(shù)，探索親本保存、苗種繁育和全周期工業(yè)化養(yǎng)殖。
“未來5年，我們還將陸續(xù)投資建造50艘養(yǎng)殖工船，配以13艘補(bǔ)給船、油料加注船、綜合試驗(yàn)船，形成總噸位突破1000萬噸、年產(chǎn)各類海水魚40萬噸、年產(chǎn)值突破500億元的深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈條，全力打造海上‘藍(lán)色糧倉(cāng)’?！蓖踅ㄝx表示。
（科技日?qǐng)?bào)記者楊侖對(duì)本文亦有貢獻(xiàn)）
