La mortalidad es un importante indicador de producción y bienestar de los peces en la acuicultura.
Los patrones de mortalidad inusuales pueden estar asociados con tensiones abióticas y/o bióticas en los peces en los sistemas de acuicultura de recirculación (RAS).
El seguimiento de la mortalidad real o casi en tiempo real puede proporcionar insumos valiosos a los administradores de granjas, para tomar decisiones informadas de gestión de RAS y abordar las causas fundamentales en un esfuerzo por prevenir los eventos de mortalidad masiva.
Los datos históricos de mortalidad se utilizan para desarrollar un punto de referencia para las diversas etapas de la producción de pescado.
Estos recuentos de mortalidad de referencia se utilizan para anticipar la pérdida en ciclos futuros y reconocer patrones inusuales de mortalidad de peces.
Los patrones de mortalidad inusuales pueden ser un indicador del estrés abiótico y/o biótico en los peces. El estrés agudo y crónico se puede atribuir a una variedad de factores, la mayoría de los cuales están relacionados con condiciones adversas de bienestar, incluidos brotes de enfermedades, desequilibrios en la calidad del agua o mal manejo de los peces.
La tasa de mortalidad puede variar en función del tipo, la intensidad y la duración del estrés.
Ambientes RAS
Los sistemas de acuicultura intensiva en tierra, como los sistemas de recirculación de acuicultura (RAS), facilitan la producción de pescado en un entorno altamente controlado.
Tales sistemas utilizan procesos unitarios para mantener un entorno de cultivo adecuado para el crecimiento de peces mediante la eliminación de sólidos y dióxido de carbono (CO2), el mantenimiento de un nivel adecuado de oxígeno disuelto (DO), amoníaco (NH3) y pH, y la regulación del caudal de recirculación.
Además, los tanques RAS a menudo se construyen en interiores para minimizar o eliminar la exposición a las presiones biológicas o ambientales relacionadas con las interacciones de la vida silvestre, los cambios climáticos abruptos, el escape de peces y la depredación.
Sin embargo, otras características de estos sistemas, como las altas densidades de cría, la reutilización del agua y una mayor superficie del equipo de proceso que actúa como depósitos de patógenos potenciales, pueden contribuir o exacerbar la mortalidad de los peces durante un evento de salud de los peces.
A medida que crece el interés en RAS, las tendencias actuales muestran un cambio de los sistemas a pequeña y mediana escala a los diseños de gran tamaño para aprovechar las economías de escala.
Sin embargo, un evento de mortalidad masiva en RAS puede significar enormes pérdidas económicas, especialmente durante la fase de crecimiento antes de la cosecha, cuando la biomasa y los insumos de alimentación en los tanques están en los niveles más altos.
El monitoreo del drenaje del tanque es fundamental para mantener las operaciones normales del sistema en RAS.
La acumulación de peces muertos en el fondo del tanque puede conducir a la obstrucción del drenaje y a complicaciones directas y/o indirectas posteriores, como la alteración de la dinámica de los fluidos del tanque, el funcionamiento inadecuado de los procesos posteriores, la degradación de la calidad del agua y los brotes de enfermedades.
Mientras que los sistemas tradicionales utilizan la observación y el seguimiento poco frecuentes de los operadores humanos, a menudo junto con una cámara submarina, la herramienta propuesta (es decir, «MortCam») aumenta este enfoque con la Inteligencia Artificial (IA) y el Internet de las Cosas (IoT) desplegados en el borde para proporcionar monitoreo de la mortalidad las 24 horas del día y activar alertas preventivas.
Los objetivos específicos del estudio fueron:
- Desarrollar un sistema de monitoreo de mortalidad submarina habilitado por IA para RAS semicomercial para adquirir datos de mortalidad del ciclo de producción.
- Entrene, optimice y valide un modelo de mortalidad desplegable de borde para la detección de peces muertos en tiempo real por encima del desagüe central.
- Desarrolle e implemente un sistema de alerta de correo electrónico y texto en MortCam para el monitoreo y la alerta de mortalidad en tiempo real.
En que consiste el sistema y su aplicación
MortCam consiste en un sensor de imagen integrado con un dispositivo informático de borde, personalizado para aplicaciones submarinas.
El equipo se desplegó en un tanque RAS circular de doble drenaje de 150 m3 a 0,6 m por encima de la placa de drenaje inferior para adquirir los datos de las imágenes tanto en condiciones de luz ambiental como suplementaria.
Las imágenes se recogieron cada quince minutos durante 90 días. Las imágenes adquiridas se anotaron como peces «vivos» o «muertos» y se dividieron en entrenamiento (70 %), validación (20 %) y conjuntos de datos de prueba (10 %) para entrenar un modelo personalizado de detección de mortalidad YOLOv7.
Resultados encontrados
El modelo mixto optimizado logró una precisión media media (mAP) y una puntuación F1 del 93,4 % y 0,89, respectivamente.
Además, el modelo tuvo un buen desempeño en términos de recuento de mortalidad y se encontró robusto a pesar de los cambios en las condiciones de las imágenes. El modelo se implementó en la MortCam para lograr un monitoreo autónomo de la mortalidad las 24 horas del día.
El sistema generó alertas de correo electrónico y texto de forma fiable para notificar al personal de producción de pescado de eventos de mortalidad inusuales.
Descargue el estudio completo aquí
