深瞳工作室出品
科技日報記者 王健高 實習(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”，它足有兩個遼寧號那么大，這是世界首艘10萬噸級智慧漁業(yè)大型養(yǎng)殖工船——“國信1號”，藍白相間的巨輪如伏龍臥波，靜靜地鑲嵌在海面上。
“國信1號”在海上航行。受訪者供圖
船上暗藏玄機。工作人員緊張地盯著屏幕，各類機械忙碌不停：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出；另一邊，家住陜西省的畢女士正在短視頻平臺上輕點“小黃車”。
兩天后，一條來自深海、新鮮的大黃魚就會由快遞員送貨上門，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。新中國成立以來，為讓中國人吃上魚、吃好魚，不計其數(shù)的科技人員薪火相傳，把生命與智慧奉獻給這項事業(yè)。
自今年9月1日以來，“國信1號”船載艙養(yǎng)的大黃魚陸續(xù)起魚上市，媲美野生級別的優(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，帶著國人對美好生活的向往駛向一個全新的時代。
這條船中國人等了40年
海洋被譽為人類獲取優(yōu)質(zhì)蛋白的“藍色糧倉”。在殷商時期，就有中國人吃魚的記載。
新中國成立之初，吃魚難的問題曾在相當長的一段時間內(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；對蝦、扇貝、藻類等的繁育也陸續(xù)取得突破。
隨著社會經(jīng)濟的發(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，依賴工業(yè)化才得以實現(xiàn)。
早在20世紀80年代，我國海洋漁業(yè)專家前瞻性地提出了遠海養(yǎng)殖工船設(shè)計理念，但限于當時薄弱的工業(yè)基礎(chǔ)，這一夢想就此擱淺。
今年5月20日，隨著汽笛長鳴，“國信1號”正式交付運營，從青島海西灣啟航，向深遠海進軍，開啟了一個耕海牧漁的新時代。
“從設(shè)想到落地，這條船，中國人等了整整40年！”當天，青島國信集團副總經(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。一個養(yǎng)殖艙的水體量比兩個標準游泳池的蓄水量還要多。15個養(yǎng)殖艙的總水體近9萬立方米。
“國信1號”帶來的震撼遠不止如此。
在船上，魚苗投喂、水體交換、光照、成魚起捕等環(huán)節(jié)都能自動完成。養(yǎng)殖監(jiān)控室里，工作人員正通過屏幕，認真觀察全船的氧氣、投飼、養(yǎng)殖海水、養(yǎng)殖光照等各類系統(tǒng)運作狀況，實時監(jiān)測養(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?！眹胖写ㄇ鄭u）海洋科技有限公司項目及商務(wù)總監(jiān)田乃東介紹，通過這個平臺，全船2108個測點對養(yǎng)殖艙內(nèi)水、氧、光、飼、魚進行集中控制與實時監(jiān)測，使整個生產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)桨痘?，確保船岸一體聯(lián)動、岸基遠程監(jiān)控，真正實現(xiàn)養(yǎng)殖工船智慧化。
俯視“國信1號”甲板。受訪者供圖
這條船來之不易。2019年，青島國信集團聯(lián)合中國船舶集團、中國水產(chǎn)科研院、青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室等單位，開始大型養(yǎng)殖工船的建設(shè)探索。
研發(fā)團隊自主研究，組織各類專家論證會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，使“養(yǎng)殖工船”從一個模糊的概念，逐步豐富成詳細的圖紙集和報告集，并一步步完成養(yǎng)殖工船研發(fā)、建造及海試。
中國工程院院士、中國海洋大學(xué)教授麥康森認為，“國信1號”的運營，不僅將帶動苗種、養(yǎng)殖、飼料、健康、加工、銷售等直接相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也將帶動船舶和養(yǎng)殖裝備制造、漁業(yè)智能設(shè)備、遠海物流等保障產(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？
“‘國信1號’養(yǎng)殖工船的研發(fā)、設(shè)計、建造是一項系統(tǒng)工程，是多學(xué)科交叉和各項關(guān)鍵技術(shù)集成的結(jié)果?！敝袊a(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所所長徐皓說。
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)殖實驗的先例，但是船如何造、魚如何養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)如何落地，以及技術(shù)和運營等方面都沒有成熟經(jīng)驗可借鑒。
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。
“國信1號”核心的模式被科研人員稱作“船載艙養(yǎng)”，屬于國際首創(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環(huán)境？”徐皓說，從這幾個問題出發(fā)，研發(fā)團隊集智攻關(guān)，攻克一個又一個難題。
首先是動力系統(tǒng)?！皣?號”體量堪比兩個遼寧艦，動力系統(tǒng)方面，不僅需要滿足游弋工況下的主動力需求，更需綜合考慮不同養(yǎng)殖模式下全船動力的穩(wěn)定供應(yīng)。為此，研發(fā)團隊為工船配備了包括主發(fā)電機組、電力推進系統(tǒng)、軸槳推進系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)在內(nèi)的整套動力系統(tǒng)。船舶在轉(zhuǎn)場時，電力推進系統(tǒng)將發(fā)揮作用，滿足航行需求；船舶在錨泊時，主發(fā)機組提供全船養(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，“國信1號”的養(yǎng)殖對象以大黃魚為主，而大黃魚對養(yǎng)殖環(huán)境的靜音要求較高。該船設(shè)計建造過程中的一大難點，就是對震動噪音的控制。
大黃魚的耳中有耳石，自古以來，中國漁民就有追趕魚汛，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)相對強烈的養(yǎng)殖魚種，因此，對噪音的抑制成為科技攻關(guān)的要點。
徐皓說，針對工船上會產(chǎn)生震動噪音的設(shè)備及環(huán)境，研發(fā)團隊聯(lián)合攻關(guān)形成最終解決方案，對主要的震動噪音源采用主動減震措施，有效控制了全船的震動噪音水平。
經(jīng)過多項降噪技術(shù)改進，工船目前在航行工況和養(yǎng)殖工況下，養(yǎng)殖艙水下噪音達到了靜音級科考船的水平。
在水體交換方面，工船以低揚程大流量養(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，形成適合魚兒游動的旋轉(zhuǎn)流場，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)建一個最適宜的生長環(huán)境，可以保證養(yǎng)殖魚的活力?！毙祓┙忉屨f，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。
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)團隊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。
“國信1號”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“國信1號”的設(shè)計、研發(fā)、建造，研發(fā)團隊完成了以“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多項自主知識產(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)。項目累計形成系列技術(shù)成果60余項，申請專利保護40余項，其中國際專利1項，獲得授權(quán)10余項。
移動“海上牧場”向深海挺進
漁業(yè)是國家糧食安全戰(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。
“從中國人的水產(chǎn)品消費習(xí)慣出發(fā)，從中國的糧食安全、食品安全的需求出發(fā)，深遠海養(yǎng)殖是必須要走出的一步?！丙溈瞪f。
船載艙養(yǎng)模式下，“國信1號”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，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，實現(xiàn)大黃魚等高價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，成魚會變得通體金黃，顏色更加好看。因此，在起魚前，工人會對養(yǎng)殖艙的光照、氧氣條件進行調(diào)節(jié)。
根據(jù)此前的中試船艙養(yǎng)實驗，以及工船運營至今的養(yǎng)殖經(jīng)驗，“國信1號”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，以及自航式移動和錨泊固定兩種模式，使“國信1號”既有穩(wěn)定性，又有靈活機動性，能有效躲避臺風、赤潮，闊別污染，極大降低自然災(zāi)害對養(yǎng)殖業(yè)帶來的影響。同時，通過工業(yè)化的精準控制，“國信1號”能有效減少對生態(tài)環(huán)境的影響，是落實“綠水青山就是金山銀山”理念的海洋漁業(yè)實踐。
相比于網(wǎng)箱養(yǎng)殖系統(tǒng)，“國信1號”養(yǎng)殖工船是更先進、更智能化的新型養(yǎng)殖系統(tǒng)，標志著我國深遠海大型養(yǎng)殖工船產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了從0到1的突破。
“國信1號”可以復(fù)制嗎？
“事實上，‘國信1號’已經(jīng)在為后續(xù)工船的運營做準備?！碧锬藮|透露，除了主養(yǎng)殖品種大黃魚，“國信1號”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。
這是一座移動的“海上牧場”，能完成魚苗入艙、投喂養(yǎng)殖到起捕、加工、運輸?shù)娜^程。它示范引領(lǐng)并推動海水養(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)施走向移動式養(yǎng)殖裝備，拓展了深遠海藍色發(fā)展空間。
“國信1號”更是創(chuàng)新了海洋漁業(yè)生產(chǎn)方式。我國的前五次海水養(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。
“‘國信1號’有效落實了‘向江河湖海要蛋白’的大食物觀，將養(yǎng)殖區(qū)域由近岸推向深遠海，實現(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。”青島國信集團黨委書記、董事長王建輝向記者介紹說，為進一步落地深遠海養(yǎng)殖的“中國方案”，國信集團已啟動國信2-1號、2-2號、2-3號養(yǎng)殖工船項目，并同步啟動了30萬噸級超大型船體功能論證和總體設(shè)計，提前儲備關(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艘補給船、油料加注船、綜合試驗船，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500億元的深遠海養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈條，全力打造海上‘藍色糧倉’?！蓖踅ㄝx表示。
（科技日報記者楊侖對本文亦有貢獻）
