基于V字模型的湖州數字漁業探究

高令梅,郭建林,孫麗慧,李 倩,姜建湖,陳建明,張海琪

(農業農村部淡水漁業健康養殖重點實驗室,浙江省魚類健康與營養重點實驗室,浙江省淡水水產研究所,浙江湖州 313000)

2023年中央一號文件指出,要加快農業農村大數據應用,推動智慧農業發展。數字漁業是指運用物聯網、互聯網、大數據、人工智能、衛星遙感等數字化技術,對漁業所涉及的對象和生產過程進行數字化管理。具體主要指集成應用水體環境實時監控、餌料自動精準投喂、水產類病害監測預警、循環水裝備控制、網箱升降控制等技術裝備,建設智慧水產養殖管理平臺,實現養殖漁場水產品生產情況監測、疫情災情監測預警及養殖漁情精準監測等功能[1-2]。隨著5G時代的到來,在以“北斗組網”、5G、大數據、云計算、人工智能(artificial intelligence, AI)和物聯網等為基礎的信息化建設牽引下,數字經濟已逐漸成為中國經濟增長的加速器。作為中國淡水漁都,湖州市淡水水產養殖業一直走在浙江省乃至中國前列,隨著數字化改革的轉型升級,湖州數字漁業也在不斷發展。本文通過分析浙江省湖州市數字漁業發展現狀和存在問題,提出改革需求,結合V字模型進行改革分析,并對其效果進行預測,以期為中國數字漁業發展提供參考。

國內外對于數字漁業的研究主要集中在其概念、發展趨勢以及與實際生產結合運用等方面,如葛常水和楊子江[3]對數字漁業的概念、建設意義以及建立數字漁業的主要內容進行了論述;李道亮和劉暢[4]從生命信息獲取、水產生物生長調控與決策、魚類疾病預測與診斷、環境感知與調控和水下機器人5個方面分析人工智能在水產養殖中的技術應用;徐虹等[5]對數字技術在中國現代漁業中的應用進行了系統的整理與分析;王冬武等[6]以湖南省原良種場為例,通過GIS軟件展示了其地理區位分布信息和漁業生產信息相結合的過程;楊雪冰[7]針對當前數字漁業標準制定現狀及問題提出了相關建議;孫靖文和白斌[8]通過參數采集、位置映射、流體仿真和種群模擬等技術構建數字孿生漁場;SUN等[9]運用數字模型估算水產養殖中的飼料攝食量,從而進行精準投喂;楊寧生等[10]結合中國水產養殖物聯網技術應用現狀和存在問題,提出了發展應用關鍵技術等政策建議;LENNOX等[11]將互聯網時代的大數據分析作為研究和監測休閑漁業的新興工具。綜合相關文獻來看,數字漁業正逐漸成為推進漁業供給側結構性改革、加速漁業轉型升級的重要手段和有效途徑[12-13]。

1 湖州市數字漁業現狀分析

湖州市水產養殖歷史悠久,是中國淡水養殖業發展的重要起源地,也是中國三大淡水魚養殖基地之一。2021年湖州市水產品產量55.8×104t,漁業產值85.4×108元[14],漁業產量及產值均位居浙江省淡水漁業生產地區第一位。作為湖州市農業的主導產業,漁業的發展,為促進湖州漁民增收致富、推動漁村鄉村振興發揮了重要作用。近年來,湖州市陸續出臺《湖州市現代漁業綠色發展“2222”行動計劃(2017—2020年)》《湖州市人民政府辦公室關于支持漁業綠色發展的十條意見》《湖州市養殖水域灘涂規劃(2020—2030年)》《湖州市淡水池塘養殖尾水排放要求》《湖州市人民政府辦公室關于支持農業高質量發展的意見》《湖州市市級“未來農場”建設評價認定辦法(試行)》等政策措施,夯實市、區縣、鄉鎮、村4級網格化管理,為數字漁業的發展提供了契機,數字技術也應用到湖州漁業的生產、流通、消費、加工等環節,數字生態漁倉、未來漁場等模式迅速發展。截至2021年底,湖州市已推廣運用漁業物聯網技術用戶約8 000戶、服務魚塘約10 000個、全程在線監管魚塘面積6 666.67 hm2以上[15],數字漁業的發展,有效推動了湖州漁業綠色、健康、高效運行。

2 存在問題與需求分析

2.1 養殖主體專業技能缺乏

養殖主體多小且散,養殖方式傳統。2021年湖州市有漁業村19個,漁業養殖戶約2.3萬戶,平均每戶養殖面積約為1.6 hm2[16],養殖方式較傳統,受天氣、地域和季節等自然條件影響較大。養殖主體平均年齡偏大,養殖過程基本靠經驗,對水質調控、疾病防治、成長分析等方面的專業知識較為缺乏。由于信息不對稱,養殖主體對苗種選購、銷售和市場供需等情況難以全面掌握[17-18]。

2.2 數字化監管缺失

養殖區域規劃布局不清晰,受“非糧化”整治的影響,傳統養殖空間面積不斷減少。養殖用地審批環節復雜、養殖承包活動受多部門管理致信息溝通不暢、超面積養殖及養殖生態環境破壞等問題的解決,迫切需要打通各業務部門規劃等要求,建立統一管理平臺,對相關區域規劃管理及確權管理進行數字化改革,方便業務部門進行監管。

2.3 品牌創建不足

隨著消費者對水產品質量安全和品質越來越重視,“湖州湖蟹”“黑里俏”“南潯知味”等品牌化的水產品雖然價格相對較高,卻更受人們青睞。相對而言,湖州絕大部分水產品無品牌,其價格較低且市場需求也較低,尤其是2022年受新冠肺炎疫情的影響,水產品價格持續低迷。因此,湖州市要進一步提升漁業品牌創建能力,提升區域品牌價值[19]。

3 基于V字模型的數字漁業分析

V字模型又稱為快速應用開發(rapid application development,RAD)模型,是軟件開發的一個重要模型,主要通過劃分不同階段對軟件進行開發設計。在數字化改革中,V字模型是最經典的開發模型,通過6個步驟對任務分解,再通過6個步驟進行綜合集成(圖1)。本文圍繞數字化漁業,利用V字模型分析方法,立足湖州市漁業產業發展基礎和數字化轉型發展需求,以數字化智能化升級為切入口,針對“養好魚、治好水、賣好魚”開展數字化改革,推動養殖服務數字化、設施升級智能化、投入品管理全面化、尾水治理持續化、供應鏈標準化、市場品牌化等產業鏈多跨場景協同發展,結合“浙農碼”“浙政釘”“浙里辦”等,打造“數字漁業”一體化智能化支撐服務平臺和數字漁業大腦,促進漁業綠色、健康、高質量發展,實現水產品優質優價,帶動養殖戶共同富裕[20-21]。

圖1 V字模型Fig.1 V model

3.1 任務定義

通過數字化智能化升級,打造“數字漁業”一體化智能化支撐服務平臺和數字漁業大腦,促進湖州市漁業綠色、健康、高質量發展,實現水產品優質優價,帶動養殖戶共同富裕。

3.2 逐級拆解至最小任務項

圍繞“養好魚、治好水、賣好魚”的目標任務,對漁業信息分析統計、水質健康管理、病害防治、金融保險、政策服務、尾水處理、品牌建設、宣傳推廣等全產業鏈進行細分(表1),并提供相應的服務。

表1 湖州市數字漁業任務分解表Tab.1 Digital fishery task subdivision of Huzhou City

3.3 確定牽頭/協同關系

以湖州市農業農村局、市金融辦、市生態環境局、市農民合作經濟組織聯合會為主要牽頭單位,協同市大數據局、市自然資源與規劃局、市市場監管局、市氣象局、市商務局、浙江省漁業互保協會等單位和組織共同推進。

3.4 建立指標體系

對照分解任務,細化各項指標,具體指標體系見表2。

表2 V字模型數字漁業指標體系細化表Tab.2 Digital fishery index system of V model

3.5 確定數源系統和數據需求

將需求細分到村,梳理融資管理、漁場養殖管理、銷售分析、病害防控、水質監測、品牌創建管理等16類115項數據需求(表3),基于區塊鏈對來源數據做征信管理,不斷擴容、迭代。

表3 數據需求細分表Tab.3 Data requirement division

3.6 確定業務協同流程和多跨場景

建立部省市縣(區)“四級聯動”機制,通過云計算、大數據的資源共享和交換,借助數字漁村一體化智能化服務支撐平臺和數字漁業大腦,圍繞水質健康分析與疾病防治、投入品白名單與檢測認證、設施升級與尾水治理、數字金融保險、應急聯防聯動及產銷融合,通過多場景業務協同推進(圖2)。

3.7 數據業務集成流程和智能分析

由各部門收集相關數據后及時反饋至大數據中心,充分運用“浙里辦”和“浙政釘”應用服務端,構建數據集成流程。根據投入品采購、養殖和銷售等信息,通過大數據分析養殖主體是否具有苗種證辦理、苗種產地檢疫、魚苗采購信息、飼料投入、水質情況、水產品信息、銷售等完備資料和信息,并依此賦予其魚塘“浙農碼”綠碼、黃碼或紅碼。

3.8 集成流程監控和任務系統上線

集成數據流程監控,圍繞水產養殖提質增效一件事,開發出數字漁業大腦,針對特定品種開發出如羅氏沼蝦共富班車駕駛艙,相關界面如圖3和4所示。

圖3 浙江漁業產業大腦(湖州市布局圖)Fig.3 The brain of Zhejiang fishery industry layout of Huzhou City

圖4 湖州市南潯區羅氏沼蝦共富班車駕駛艙Fig.4 Cockpit of Macrobrachium rosenbergii common prosperity in Nanxun District of Huzhou City

4 預期成果與結論

通過V字模型開發,湖州數字漁業改革前后的預期效果表現在多個方面。例如,從養殖主體的服務端分析,改革前信息不對稱、養殖管理方法傳統且辛苦、利潤低,通過數字漁業改革,智能化養殖管理和產銷信息共享機制能為養殖主體帶來更多收益;從治理端進行分析,改革前難以對投入品、尾水排放、質量安全等進行監管,通過建立數字漁業大腦,可以實時監控相關投入品、尾水排放以及質量安全狀況,保障舌尖上的安全。具體分析如表4和5所示。

表4 服務端改革前后對比分析Tab.4 Comparative analysis of server before and after reform

表5 治理端改革前后對比分析Tab. 5 Comparative analysis of governance side before and after reform

通過漁業數字化改革,將改變傳統小而散的養殖格局,提升智能化養殖服務水平,建立全新的數字漁業產業生態;加速新型智能化漁業養殖設施、養殖模式的大規模推廣,保障養殖生態更加綠色健康[22]。同時,不斷提升水產品品質,滿足需求側對于綠色優質水產品的偏好,建立區域品牌保護機制和產供銷一體化平臺,通過主體信用體系建設,推進養殖主體規范化、標準化生產,提升養殖水產品品質和消費者信賴度,最終提升區域品牌價值,促進產業發展[23]。