Research Directions:
Production technologies
Fish health
Fish behaviour
Description:
The project's objective is the development of smart systems that facilitate the management of an aquaculture unit and contribute to the timely detection of problems directly affecting the fish welfare and growth. The project targets to reduce human presence during production, in order to enable the installation of the cages in off-shore locations.
Εφαρμογή έξυπνων συστημάτων για τη βελτίωση της διαχείρισης και της ευζωίας των ψαριών σε συνθήκες καλλιέργειας σε κλωβούς (i-Fish)
Σκοπός του έργου ήταν η εφαρμογή καινοτόμων μεθόδων και η ανάπτυξη νέων συστημάτων τα οποία θα εφαρμοστούν στη βιομηχανία των υδατοκαλλιεργειών με σκοπό τη βελτίωση της διαχείρισης και το γρήγορο εντοπισμό καταστάσεων που σχετίζονται με τις συνθήκες διαβίωσης των ψαριών που εκτρέφονται σε ιχθυοκλωβούς. Το έργο σκόπευε στην ανάπτυξη συστημάτων που θα διευκολύνουν τη διαχείριση των μονάδων υδατοκαλλιέργειας και θα βελτιώνουν τις συνθήκες καλής διαβίωσης των ψαριών.
Στόχοι, του έργου ήταν (α) η βελτίωση της διαδικασία σίτισης λαμβάνοντας υπόψη εκτιμήσεις για το μέγεθος των ψαριών, τη συνολική βιομάζα και την απώλεια τροφής και (β) η αξιολόγηση της ευημερίας των ψαριών παρακολουθώντας τη συμπεριφορά τους και η δοκιμή καινοτόμων εργαλεία για την παρακολούθηση της υγείας τους.
Καθώς η τροφή αντιπροσωπεύει σχεδόν το 50% του κόστους παραγωγής στόχος ήταν η ανάπτυξη εργαλείων ώστε να καθορίζει ο υδατοκαλλιεργητής καλύτερα την χορηγούμενη ποσότητα τροφής ανάλογα με τις πραγματικές απαιτήσεις του πληθυσμού. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί μέσω της εκτίμησης της συνολικής βιομάζας και του μέσου ατομικού μεγέθους των ψαριών ενώ, η διαδικασία ταΐσματος βελτιώνεται περαιτέρω με εκτίμηση των απωλειών της τροφής.
Παράλληλα, η μελέτη της συμπεριφοράς των πληθυσμών στους ιχθυοκλωβούς δίνει την δυνατότητα έγκαιρης εφαρμογής διαχειριστικών πρακτικών με στόχο την άρση των αιτιών που προκαλούν μη κανονικές συμπεριφορές συνεισφέροντας σημαντικά στη βελτίωση της καλής διαβίωσης των ψαριών.
Ο τελικός στόχος της Πράξης ήταν να αναπτυχθούν δύο συστήματα:
- Σύστημα βελτίωσης των μεθόδων ταΐσματος με:
- Εκτίμηση μέσου ατομικού μεγέθους
- Προσδιορισμό της συνολικής βιομάζας ανά ιχθυοκλωβό
- Εκτίμηση απωλειών τροφής
- Σύστημα παρακολούθησης και διατήρησης των συνθηκών καλής διαβίωσης ψαριών με:
- Εκτίμηση της συμπεριφοράς του πληθυσμού σε κάθε ιχθυοκλωβό
- Αναγνώριση προβλημάτων υγείας ψαριών.
Μεθοδολογία
Για την εκτίμηση της βιομάζας έγινε χρήση ηχοβολιστικών συστημάτων ενώ για την εκτίμηση του μέσου ατομικού μεγέθους ψαριού χρησιμοποιήθηκαν υποβρύχιες IP στερεοσκοπικές κάμερες.
Η εκτίμηση απωλειών τροφής και η εκτίμηση της συμπεριφοράς των ψαριών έγινε με παρατήρηση μέσω υποβρυχίων IP καμερών
Τέλος, για την αναγνώριση προβλημάτων υγείας των ψαριών χρησιμοποιήθηκαν υπερφασματικοί οπτικοί αισθητήρες.
Τα συστήματα που αναπτύχθηκαν δοκιμάστηκαν σε πιλοτική κλίμακα στις εγκαταστάσεις του ΕΛΚΕΘΕ ενώ έγινε και βιομηχανική εφαρμογή στις εγκαταστάσεις των Ιχθυοτροφείων Κεφαλονιάς.
Αποτελέσματα
Στα πλαίσια της πράξης υλοποιήθηκαν όλοι οι επιμέρους στόχοι που είχαν τεθεί αν και σε διαφορετικό βαθμό ωρίμανσης.
Το λογισμικό που αναπτύχθηκε για την εκτίμησης απώλειας τροφής σε ιχθυοκλωβούς έχει τη δυνατότητα ανάλυσης δεδομένων σε πραγματικό (online) χρόνο, έχει προσαρμοστεί για χρήση τόσο σε Live streaming μέσω διαδικτύου όσο και απευθείας σύνδεσης με κάμερα καταγραφής. Υπάρχει δυνατότητα ενσωμάτωσης σε διαφορετικά υπολογιστικά συστήματα όσο κι επέκτασης λειτουργικότητας ειδοποιήσεων πέραν του ηχητικού/οπτικού προειδοποιητικού μηνύματος.
Η εκτίμηση του μέσου βάρους ψαριών με στερεοσκοπική κάμερα, παρουσίασε χαμηλά ποσοστά σφάλματος τόσο στην τσιπούρα όσο και στο λαβράκι. Η ενεργειακή αυτονομία της κάμερας που επιτεύχθηκε όσο και η μεθοδολογία δειγματοληψίας (βαθμονόμηση) επιτρέπουν την εύκολη χρήση του συστήματος σε βιομηχανικό επίπεδο.
Το ακουστικό σύστημα εκτίμησης βιομάζας είχε ανάμικτα αποτελέσματα κατά τη διάρκεια των δοκιμών με την εκτίμηση από την συχνότητα των 120 kHz να είναι αρκετά καλύτερη. Σε βιομηχανική κλίμακα το σύστημα ΕΚ15 κατάφερε σε γενικές γραμμές να παρακολουθήσει την πορεία της βιομάζας σε κλωβό παραγωγής.
Το σύστημα οπτικής ανίχνευσης συμπεριφοράς ψαριών επιτρέπει να ποσοτικοποιούμε τις παρατηρήσεις μας σχετικά με την κίνηση των ψαριών. Οι εκτιμήσεις ταχύτητας και κυρίως οι διαφορές που παρατηρούνται ανάλογα με τις εφαρμοζόμενες διαχειριστικές πρακτικές έχουν ενδιαφέρον και συνάδουν με την αναμενόμενη συμπεριφορά των ψαριών.
Για το σύστημα ανίχνευσης προβλημάτων υγείας με χρήση υπερφασματικών καμερών αν και δεν επετεύχθη συσχέτιση φασματικών υπογραφών με γνωστές ασθένειες, θεσπίστηκε όμως η βάση για την περαιτέρω διερεύνηση κι επίλυση του προβλήματος και την επαλήθευση της προσέγγισης που επιχειρήθηκε
Επιπτώσεις
H ραγδαία αύξηση της παραγωγής των τελευταίων χρόνων έχει καταστήσει απαραίτητη την ενσωμάτωση νέων τεχνολογιών στην παραγωγική διαδικασία με αυτοματοποίηση της συλλογής δεδομένων, των οποίων η συλλογή είναι ακόμα πιο δύσκολη στις συνθήκες των πλωτών εγκαταστάσεων της μεσογειακής ιχθυοκαλλιέργειας, μέσω αισθητήρων, καμερών και άλλων μεθοδολογικών εργαλείων. Επιπλέον η ανάλυση τους μέσω εξειδικευμένων αλγορίθμων οδηγεί στην βελτιστοποίηση της ακρίβειας της παραγωγικής διαδικασίας και στην γρηγορότερη λήψη αποφάσεων βασισμένων σε πραγματικά στοιχεία και όχι σε εμπειρικά. Στις πλωτές μονάδες εκτροφής υπάρχει η δυσκολία παρατήρησης των πληθυσμών κάτω από το νερό, που σε συνδυασμό με τις καιρικές συνθήκες, δυσχεραίνουν την αξιολόγηση των δεδομένων. Οι υποβρύχιες κάμερες και τα ηχοβολιστικά είναι καινοτόμες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται από τους παραγωγούς για την αντιμετώπιση τέτοιων προβλημάτων.
Συμπεράσματα
Τα εργαλεία και οι μεθοδολογίες που αναπτύχθηκαν στα πλαίσια του έργου συμβάλλουν ουσιαστικά στην εφαρμογή πρακτικών «υδατοκαλλιέργειας ακριβείας» από την ελληνική βιομηχανία υδατοκαλλιέργειας ώστε να προσαρμοστεί στις νέες συνθήκες και να θέσει τις βάσεις για τη νέα μορφή λειτουργίας της. Επιπλέον τα εργαλεία που αναπτύχθηκαν υποστηρίζουν τη λήψη αποφάσεων προκειμένου να βελτιωθεί η ακρίβεια και η επαναληψιμότητα στην παραγωγή των υδατοκαλλιεργειών και τελικά να κινηθεί η βιομηχανία από το παραδοσιακό μοντέλο «παραγωγής από εμπειρία» σε ένα μοντέλο βασισμένο στη γνώση.
