The range of optimization problem in aquaculture is very wide, resulting from the range of species, mode of operation. Quite a few studies focus marine net-cages, but studies on land based culture farm are few or no. This paper considers a allocation problem to meet production planning in land based aquaculture system. A water pool allocation model in land based aquaculture system was developed. The solution finds the value of decision variable to minimize yearly production costs that sums up the water pool usage cost and sorting cost. The model inputs were (1) the fish growth rate (2) critical standing corp (3) number of water pool (4) number of fish. The model outputs were (5) number of water pool in growing phase (6) cost of cultivation (6) optimal facility allocation(number of water pool for each growing phase). To solve the problem, an efficient heuristic algorithm based on a greedy manner is developed. Branch and bound and heuristic is evaluated through numerical examples.
Fish mortality is the most important success factor in aquaculture management. To analyze the effect of mortality considering biological and economic condition is a important problem in land-based aquaculture. This study is aimed to analyze the effect of mortality for duration of cultivation in land-based aquaculture. This study builds the mathematical model that finds the value of decision variable to minimize cost that sums up the water pool usage cost, sorting cost, fingerling cost and feeding cost under critical standing corp constraint. The proposed mathematical model involves many aspects, both biological and economical: (1) number of fingerlings (2) timing and number of batch splitting event, based on (3) fish growth rate, (4) mortality, and (5) several farming expense. Numerical simulation model presented here in. The objective of numerical simulation is to provide for decision makers to analyse and comprehend the proposed model. When extensive biological and cost data become available, the proposed model can be widely applied to yield more accurate results.
Because land based aquaculture is restricted by high investment per rearing volume and control cost, good management planning is important in Land-based aquaculture system case. In this paper master production planning was made to decide the number of rearing, production schedule and efficient allocation of water resources considering biological and economic condition. The purpose of this article is to build the mathematical decision making model that finds the value of decision variable to maximize profit under the constraints. Stocking and harvesting decisions that are made by master production planning are affected by the price system, feed cost, labour cost, power cost and investment cost. To solve the proposed mathematical model, heuristic search algorithm is proposed. The model Input variables are (1) the fish price (2) the fish growth rate (3) critical standing corp (4) labour cost (5) power cost (6) feed coefficient (7) fixed cost. The model outputs are (1) number of rearing fish (2) sales price (3) efficient allocation of water pool.
Fish stocking is important element of land-based aquaculture management. To maintain constant stocking rate considering biological and economic condition is a convenient strategy in intensive aquaculture. This study is aimed to analyze the effect of over-stocking(more than aquaculture capacity) for certain periods of time. This study make the mathematical decision making model that finds the value of decision variable to minimize cost that sums up the water pool usage cost and sorting cost under critical standing corp constraint. The proposed mathematical decision making model was applied to 12 sample combination of sorting cost and the number of fish on the Oliver flounder culture farms. If a immature fish can be sold for high price than farming cost, restricted over-stocking resulted in a improvement of economic performance. When extensive comparable biological and market data become available, analysis model can be widely applied to yield more accurate results.
RFID를 활용한 객체의 이동분석 및 활용에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 육상수조 양식장에서 비정형 사료의 수조별 정확한 급이 투여 현황을 파악할 수 있도록 개선된 태깅 방법을 제안하고, 자동 급이 이력을 수행할 수 있는 RFID 급이 시스템을 설계하였다. 또한 무게 측정 디바이스, 리더, 컨트롤모듈, 디스플레이 장치 등을 장착한 RFID 급이 카트를 제작하고 자동 식별 및 자동 기록이 가능한 개발프로그램을 탑재하여 프로토 타입 시스템을 구현했다.
The objective of this study is to establish a direction for smart aquaculture technology development in the Republic of Korea through patent analysis and a demand survey of experts and fishermen. The patent analysis was conducted using Wisdomain for patents in the Republic of Korea, the United States of America, Europe, Japan, and China from 2005 to 2016. This study conducted an analytic hierarchy process (AHP) survey of experts in the fields of fishery, marine, and ICT among others. Furthermore, it carried out a demand survey of 85 fishermen in Jeonnam and Jeju. The smart aquaculture technology market has moderately grown in the Republic of Korea until recently, and it is expected to expand further because of the expansion of national investment in the smart aquaculture field. The priority evaluation results for developing smart aquaculture technology show that land-based aquaculture has a higher priority than sea-based aquaculture. Of the fishermen that responded, 84% said that they need to introduce smart aquaculture technology to solve problems in the supply and demand of manpower, labor cost, and maintenance expenses. The direction of development should lie in developing biological and environment-based standard aquaculture models to spread high-tech systems and vitalize the aquaculture industry. This requires continual training of human resources in the smart aquaculture field.
This study induced biological denitrification and nitrification via a biofiltration process with the view of removing nitrogen from land-based fish farm effluent. To achieve this, we operated an aquaculture nitrogen-removal system that includes a denitrification and nitrification reactor [working volume 40 L, flow rate 64.8 L, HRT (hydraulic retention time) 14.8 h, HRT considering recycling of NOx 7.4 h]. In the continuous process, the nitrification rate of ammonium nitrogen exceeded 90% at a steady state and the denitrification efficiency exceeded 80% with recycling to a pre-anoxic reactor. In addition, the pH in the final effluent was lower with a low influent water alkalinity averaging 100 mg/L (as $CaCO_3$). For effective denitrification reactions, carbon must be supplied via particulate organic matter (POM) hydrolysis because of the low C/N (carbon/nitrogen) ratio in the water.
Land-based seaweed (Gracilaria) cultivation systems may provide products with high quality and biosafety for human consumption, as well as for other high value applications. However, a limitation for this land based system is high management costs. The objective of this study was to determine if the management costs for Gracilaria cultivation can be reduced without a decrease in productivity by using $CO_2$ injection along with a high stocking density and high photosynthetically active radiation (PAR), and commercially available fertilizers. When Gracilaria tikvahiae was cultivated at a high stocking density and high PAR, coupled with $CO_2$ enhancement, the productivity was significantly higher than that at a lower stocking density, low light without $CO_2$ injection. We also found that G. tikvahiae grown in a medium of commercially available fertilizer (Jack's Special, JS) showed a similar growth rate and productivity to that grown in von Stosch's enriched (VSE) seawater, while the cost for JS media is only 2% of the cost for VSE. These results suggest that $CO_2$ injection and commercial fertilizer may be a potential way to provide sustainability in land-based Gracilaria cultivation systems.
Jaeho Lee;Wongi Jeon;Juhyoung Sung;Kiwon Kwon;Yangseob Kim;Kyungwon Park;Jongho Paik;Sungyoon Cho
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권8호
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pp.2431-2449
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2024
As problems such as water pollution and fish species depletion have become serious, a land-based fish farming is receiving a great attention for ensuring stable productivity. In the fish farming, it is important to determine the timing of shipments, as one of key factors to increase net profit on the aquaculture. In this paper, we propose a system for predicting net profit to support decision of timing of shipment using fish farming-related statistical data. The prediction system consists of growth and farm-gate price prediction models, a cost statistics table, and a net profit estimation algorithm. The Gaussian process regression (GPR) model is exploited for weight prediction based on the analysis that represents the characteristics of the weight data of cultured fish under the assumption of Gaussian probability processes. Moreover, the long short-term memory (LSTM) model is applied considering the simple time series characteristics of the farm-gate price data. In the case of GPR model, it allows to cope with data missing problem of the weight data collected from the fish farm in the time and temperature domains. To solve the problem that the data acquired from the fish farm is aperiodic and small in amount, we generate the corresponding data by adopting a data augmentation method based on the Gaussian model. Finally, the estimation method for net profit is proposed by concatenating weight, price, and cost predictions. The performance of the proposed system is analyzed by applying the system to the Korean flounder data.
The objectives of this study were to develop the optimal structures of recirculating aquaculture tank for improving the removal efficiency of solid materials and maintaining water quality conditions. Flow analysis was performed using the CFD (computational fluid dynamics) method to understand the hydrodynamic characteristics of the circular tank according to the angle of inclination in the tank bottom (0°, 1.5° and 3°), circulating water inflow method (underwater, horizontal nozzle, vertical nozzle and combination nozzle) and the number of inlets. As the angle in tank bottom increased, the vortex inside the tank decreased, resulting in a constant flow. In the case of the vertical nozzle type, the eddy flow in the tank was greatly improved. The vertical nozzle type showed excellent flow such as constant flow velocity distribution and uniform streamline. The combination nozzle type also showed an internal spiral flow, but the vortex reduction effect was less than the vertical nozzle type. As the number of inlets in the tank increased, problems such as speed reduction were compensated, resulting in uniform fluid flow.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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