网箱里的“千里眼”：水下机器人在海洋养殖日常巡检中的应用

当清晨的阳光洒向辽阔的海面，一排排深远海养殖网箱随波轻摇，水下数十万尾养殖鱼群正自在游弋。这片被称为 “蓝色粮仓” 的海洋牧场里，曾经依赖潜水员摸黑排查、凭经验判断鱼情的传统巡检模式，正被一台台灵活穿梭的水下机器人逐步替代。它们如同布设网箱中的 “千里眼”，穿透浑浊水体，洞察水下全局，成为深远海养殖日常运维的核心利器。

一、传统养殖巡检的困局：看得见的水面，看不见的水下

我国是全球最大的水产养殖国，深远海网箱养殖近年来呈爆发式增长，养殖水域从近岸逐步向 30—50 米甚至更深的远海拓展。然而水下运维始终是制约产业规模化发展的核心痛点，传统巡检模式的短板日益凸显。

人工潜水巡检是行业长期沿用的主流方式，但其局限性十分突出。一片周长数百米的大型养殖网箱，几名熟练潜水员完成一次全面排查往往需要数天时间，作业效率极低；且受天气、海流、水深限制极大，台风前后、低温季节或复杂海况下根本无法下水作业，形成大量巡检盲区。更关键的是，潜水作业本身具备高危属性，水下暗流、渔网缠绕、装备故障等风险时刻存在，深远海环境下的人员安全成本极高。

即便潜水员下水作业，也难以实现精细化排查。网衣上毫米级的破洞、连接件的细微松动、附着生物的早期滋生，仅凭人工目视极易遗漏；而水质参数变化、鱼群健康状态等更无法通过单次潜水完成全域评估。病害爆发、网箱破洞逃鱼、水质恶化死鱼等事故，往往因发现滞后造成巨大经济损失。与此同时，定点传感器监测方式虽能规避人员风险，但仅能获取单点数据，无法覆盖网箱全域的空间差异，同样存在监测盲区。

当养殖产业走向深远海、走向规模化，“水下看不见、摸不准、巡不全” 的困局，倒逼行业寻找智能化解决方案。水下机器人正是在这一背景下，从实验室走向养殖一线，成为破解行业痛点的关键抓手。

二、四大核心巡检场景，筑牢养殖安全防线

面向海洋养殖日常运维需求，水下机器人已形成覆盖网箱结构、水质环境、生物状态、附着清理的全维度巡检能力，真正实现水下状态的 “可视化、数据化、预警化”。

（一）网箱结构巡检：精准定位毫米级破损

网衣破损导致养殖鱼类逃逸，是深远海养殖最常见也最致命的风险之一。水下机器人可沿网箱四周航线巡航，通过 “声学 + 光学” 双重感知体系，对全网衣进行精细化扫描排查。机械扫描成像声呐可实现 360° 全方位探测，即使在水体能见度近乎为零的浑浊环境中，也能精准识别网衣形变、绳索磨损、连接件松动等结构异常；搭配高清水下摄像头与高亮照明系统，可对可疑区域抵近观测，定位网衣破洞，同步记录破损位置，为后续修补提供精准坐标。

（二）水质环境监测：网格化捕捉全域动态

水质是养殖的生命线，溶解氧、水温、盐度、pH 值、氨氮、叶绿素浓度等指标的细微波动，直接关系鱼群存活与生长。水下机器人搭载多参数水质传感器，可按航线完成养殖区网格化、立体式巡航监测，采集不同水层、不同区域的水质数据，精准捕捉空间分布差异，弥补了传统定点监测 “以点代面” 的不足。

（三）鱼群生长与健康监测：建立可视化 “生长档案”

过去养殖户判断鱼类生长状态，只能靠抽样打捞、凭经验估算，既不准确又容易惊扰鱼群造成应激反应。水下机器人借助高清摄像与声呐探测技术，能够非接触式地掌握鱼群分布、活动规律与生长状态，在不干扰鱼群正常生活的前提下，完成全域生物量估算与健康评估。

通过定期巡检采集的影像数据，可建立每一批养殖鱼类的生长档案，跟踪体长变化趋势，为精准投喂、科学起捕提供数据支撑。

（四）生物附着巡检与清理：守护网箱 “呼吸通道”

藻类、藤壶等海洋生物在网衣上附着滋生，就像给网箱蒙上了一层 “堵塞物”，严重影响水体交换，导致网箱内水质恶化，还会增加网箱水流阻力，加剧台风季结构风险。传统方式依赖潜水员人工刮除，作业强度大、周期长，且深水作业难度极高。

水下机器人可搭载专用清洗装置，在巡检过程中同步完成网衣清洗作业。高速旋转的清洗盘可高效剥离附着生物，边巡检边清理，实现 “查修一体”。

三、技术底座：感知、控制的突破

水下机器人能胜任复杂的养殖巡检任务，背后是感知系统、运动控制技术领域的持续突破。

在感知层面，“声学为主、光学为辅” 的融合方案是当前主流。机械扫描声呐解决了浑浊水体的探测难题，覆盖距离远、抗干扰能力强；光学摄像头提供高清细节，用于精准识别与取证。二者互为补充，确保不同海况下都能稳定输出有效数据。部分面向养殖场景的仿生机器人鱼，还采用了低扰动推进设计，靠近鱼群时鱼类主动回避行为发生率仅为传统机器人的 17%，大幅降低对养殖生物的应激影响生物通。

在运动控制层面，抗流自适应控制技术让机器人能够在复杂海流中保持稳定姿态与航线。针对网箱巡检场景专门优化的位姿控制算法，可让机器人自动保持与网衣的最佳观测距离，既避免距离过远图像模糊，又防止距离过近发生剐蹭、缠绕风险。基于梯度感知的偏航调节策略，能让机器人始终与网面保持平行对准，确保巡检无死角。

四、挑战与展望：走向更智能的水下牧养体系

尽管应用成效显著，水下机器人在养殖巡检领域仍面临一些现实挑战。水下通信带宽限制、复杂海流环境下的精准定位、长期水下作业的防腐与续航、中小养殖户的设备成本门槛等问题，仍待技术与产业模式的进一步突破。

面向未来，养殖水下机器人的发展将呈现三大趋势。一是自主化程度持续提升，从当前的 “人工遥控 + 半自主” 向全自主巡检演进，机器人可自主完成任务规划、异常识别、应急处置全流程，真正实现无人值守运维。二是作业功能不断融合，巡检、清洗、投喂、病害处置等功能将逐步集成于同一平台，实现 “一机多能”，提升设备利用率。三是系统级协同作业，水下机器人与水面无人船、空中无人机、岸基管控平台联动，构建 “空 — 水 — 潜” 一体化养殖管控体系，实现全域立体感知与协同作业。

从潜水员的 “摸黑作业” 到机器人的 “明察秋毫”，水下机器人正在重塑海洋养殖的日常运维范式。这双网箱里的 “千里眼”，不仅看清了水下的每一处细节，更照亮了智慧渔业、蓝色粮仓的广阔未来。随着技术持续成熟与成本逐步下探，水下巡检机器人将走进更多养殖海域，成为守护每一片蓝色牧场的 “深海卫士”。