CN110476860A - 一种基于无人机的投料系统及投料方法 - Google Patents

一种基于无人机的投料系统及投料方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的投料系统及投料方法，所述系统包括鱼群探测装置、投料无人机、以及云端服务器，所述鱼群探测装置包括移动主体、摄像装置、超声波装置、定位装置、驱动装置、存储装置、数据处理装置、无线通讯装置，所述云端服务器包括无线通讯单元、数据处理单元、存储单元，所述投料无人机括无人机本体、无线通讯模块、多个盛料箱、定位模块、数据处理模块。本发明能够通过鱼群探测装置跟踪鱼群，并通过投料无人机对鱼群进行投食，提高了投食的效率，而且能够对鱼群类型、大小、数量进行判断，从而确定需要投料的类型和数量，从而实现个性化的投食。

Description

一种基于无人机的投料系统及投料方法
技术领域
本发明涉及水产养殖技术领域，具体为一种基于无人机的投料系统及投料方法。
背景技术
在现有的水产养殖中，通常使用定点式的投食机投放鱼料，不跟对鱼群进行跟踪投食，投食的效率较低，而且，湖中鱼的种类可能多种多样，喂养不同鱼群的饲料不尽相同，如何保证针对不同的鱼群投放不同的鱼料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无人机的投料系统及投料方法，本发明能够通过鱼群探测装置跟踪鱼群，并通过投料无人机对鱼群进行投食，提高了投食的效率，而且能够对鱼群类型、大小、数量进行判断，从而确定需要投料的类型和数量，从而实现个性化的投食。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机的投料系统，所述系统包括鱼群探测装置、投料无人机、以及云端服务器，所述鱼群探测装置包括移动主体，用于在水面上游动监测鱼群的位置；
包括摄像装置，用于拍摄水底的鱼群；
优选的，所述移动主体的下端为透明玻璃罩，所述摄像装置设置在玻璃罩内，所述摄像装备通过转动装置带动转动，用于调整摄像装置的拍摄方向，所述摄像装置和转动装置与数据处理装置电连接，所述转动装置可采用电机驱动转动的方式。
包括超声波装置，用于感应设备所在区域内有无鱼群通过，并定位鱼群的位置方向；
优选的，所述超声波装置至少包括一个超声波发射装置和一个超声波接收装置，超声波发射装置用于发射超声波，超声波接收装置用于接收被鱼群反射回来的超声波。
包括定位装置，用于对移动主体进行定位；
优选的，所述定位装置采用GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置，本申请的移动主体设置有自动导航系统，自动导航系统的用途是由GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置接收移动主体的当前位置并将数据跟用户自定义的目的地比较、参照电子地图计算行驶路线，并实时将信息反馈给移动主体。
包括驱动装置，用于推动移动主体按既定行进路线移动；
优选的，所述驱动装置有若干个，且均匀分布固定在移动主体的下端，所述驱动装置采用电动螺旋桨推进，本申请使用两个电动螺旋桨推进，当两个电动螺旋桨通转速转动时，能够推动移动主体向前移动，当两个电动螺旋桨转速不一致时，可以调整移动主体的前进方向。
包括存储装置，用于记录机器人的既定行进路线、湖中每个品种的鱼的图片、喂养的饲料品种、每个阶段的鱼的喂养量、喂养地的位置信息；
包括数据处理装置，用于对摄像装置拍摄的影像进行分析处理、控制驱动装置移动；
包括无线通讯装置，用于与云端服务器和投料无人机进行无线通讯；
所述云端服务器包括无线通讯单元，用于接受移动主体发送的信息并向投料无人机发送信息；
包括数据处理单元，用于数据的整合、分析、处理；
包括存储单元，用于存储投料地点的位置信息、无人机编号、无人机的位置信息；
所述投料无人机括无人机本体，用于搭载鱼料飞行至指定投料装置；
包括无线通讯模块，用于与云端服务器和鱼群探测装置进行无线通讯；
包括多个盛料箱，用于盛放不同种类的鱼料；
优选的，多个所述盛料箱均匀分布固定在无人机本体上，所述盛料箱的内部设计成倒锥形的空腔，在盛料箱的上方设有箱盖，在空腔内设置有锥形的盛料筒，所述盛料筒的外侧壁与空腔的内壁之间设置有重量监测装置，在盛料箱和盛料筒的底部均设有开口，在所述盛料筒的底部设有电动阀门，用于对盛料筒底部的开口进行开启或闭合。
包括定位模块，用于对无人机进行定位；
优选的，所述定位模块采用GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置，本申请的投料无人机上也设置有自动导航系统。
包括数据处理模块，用于数据的整合、分析、处理。
优选的，所述无线通讯装置、无线通讯单元、无线通讯模块均采用Wi-Fi模块或移动网络模块。
一种使用基于无人机的投料系统进行投料的方法，所示方法包括步骤：
S1：鱼群探测装置在水中游动，通过超声波装置感应鱼群；
S2：超声波装置感应到鱼群后，摄像装置开始工作，拍摄鱼群的影像；
S3：数据处理装置对所拍摄的鱼群进行图像识别，确定鱼群类型、大小、数量，从而确定需要投料的类型和数量；
S4：鱼群探测装置通过无线通讯装置将投料信号发送至云端服务器，云端服务器将信号进行整合分析后，派出投料无人机进行投料；
S5：投料无人机飞行至鱼群探测装置所确定的投料地点后，开始投放S3中所确定的鱼料；
S6：投料结束后，投料无人机返航。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
一、本发明能够通过鱼群探测装置跟踪鱼群，并通过投料无人机对鱼群进行投食，提高了投食的效率；
二、本发明能够对鱼群类型、大小、数量进行判断，确定需要鱼料的类型和数量，从而实现个性化的投食；
三、本发明通过在鱼群探测装置上设置超声波装置感应鱼群，只有在感应到鱼群时摄像装置才开始工作，更加节能省电。
附图说明
图1为本发明投料无人机的结构示意图；
图2为本发明鱼群探测装置的结构示意图；
图3为本发明盛料筒的剖视图；
图中：1-移动主体，2-摄像装置，3-转动装置，4-透明玻璃罩，5-定位装置，6-驱动装置，7-存储装置，8-数据处理装置，9-无线通讯装置，10-超声波装置，11-无人机本体，12-无线通讯模块，13-盛料箱，14-定位模块，15-电动阀门，16-盛料筒，17-重量监测装置，18-箱盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种基于无人机的投料系统，所述系统包括鱼群探测装置、投料无人机、以及云端服务器，所述鱼群探测装置包括移动主体1，用于在水面上游动监测鱼群的位置；
包括摄像装置2，用于拍摄水底的鱼群；
具体来说，所述移动主体1的下端为透明玻璃罩4，所述摄像装置2设置在玻璃罩4内，所述摄像装备通过转动装置3带动转动，用于调整摄像装置2的拍摄方向，所述摄像装置2和转动装置3与数据处理装置8电连接，所述转动装置3可采用电机驱动转动的方式。
包括超声波装置10，用于感应设备所在区域内有无鱼群通过，并定位鱼群的位置方向；
具体来说，所述超声波装置10至少包括一个超声波发射装置和一个超声波接收装置，超声波发射装置用于发射超声波，超声波接收装置用于接收被鱼群反射回来的超声波，利用超声波可以探测鱼群的位置，在一个装有超声波发射和接收装置的移动主体1上，当它向选定的方向发射出特定频率的超声波后，经过一段时间收到从鱼群反射回来的反射波，根据反射回来的超声波的方向能够判断出鱼群的方向，本申请采用频率为5.8×104Hz的超声波，该种频率的超声波在水中的波长为2.5cm，根据接收超声波反射波的时间，可以计算出鱼群距离移动主体1的位置。
包括定位装置5，用于对移动主体1进行定位；
具体来说，所述定位装置5采用GPS卫星定位装置5或北斗卫星定位装置5，本申请的移动主体1设置有自动导航系统，自动导航系统的用途是由GPS卫星定位装置5或北斗卫星定位装置5接收移动主体1的当前位置并将数据跟用户自定义的目的地比较、参照电子地图计算行驶路线，并实时将信息反馈给移动主体1，其中，用户的自定义目的地为人工输入到存储装置7的各鱼群聚集地的位置坐标。
包括驱动装置6，用于推动移动主体1按既定行进路线移动；
具体来说，所述驱动装置6有若干个，且均匀分布固定在移动主体1的下端，所述驱动装置6采用电动螺旋桨推进，本申请使用两个电动螺旋桨推进，当两个电动螺旋桨通转速转动时，能够推动移动主体1向前移动，当两个电动螺旋桨转速不一致时，可以调整移动主体1的前进方向。
包括存储装置7，用于记录机器人的既定行进路线、湖中每个品种的鱼的图片、喂养的饲料品种、每个阶段的鱼的喂养量、喂养地的位置信息；
包括数据处理装置8，用于对摄像装置2拍摄的影像进行分析处理、控制驱动装置6移动；
包括无线通讯装置9，用于与云端服务器和投料无人机进行无线通讯；
所述云端服务器包括无线通讯单元，用于接受移动主体1发送的信息并向投料无人机发送信息；
包括数据处理单元，用于数据的整合、分析、处理；
包括存储单元，用于存储投料地点的位置信息、无人机编号、无人机的位置信息；
所述投料无人机括无人机本体11，用于搭载鱼料飞行至指定投料装置；
包括无线通讯模块12，用于与云端服务器和鱼群探测装置进行无线通讯；
包括多个盛料箱13，用于盛放不同种类的鱼料；
具体来说，多个所述盛料箱13均匀分布固定在无人机本体11上，所述盛料箱13的内部设计成倒锥形的空腔，在盛料箱13的上方设有箱盖18，在空腔内设置有锥形的盛料筒16，所述盛料筒16的外侧壁与空腔的内壁之间设置有重量监测装置17，所述重量监测装置17采用重量传感器，用于监测盛料筒16与鱼料的总重量，在盛料箱13和盛料筒16的底部均设有开口，在所述盛料筒16的底部设有电动阀门15，用于对盛料筒16底部的开口进行开启或闭合。
包括定位模块14，用于对无人机进行定位；
具体来说，所述定位模块14采用GPS卫星定位装置5或北斗卫星定位装置5，本申请的投料无人机上也设置有自动导航系统，投料无人机通过自动导航系统自动规划无人机的当前位置到投料地点的航线。
包括数据处理模块，用于数据的整合、分析、处理。
具体来说，所述无线通讯装置9、无线通讯单元、无线通讯模块12均采用Wi-Fi模块或移动网络模块。
一种使用基于无人机的投料系统进行投料的方法，所示方法包括步骤：
S1：鱼群探测装置在水中游动，通过超声波装置10感应鱼群；
使移动主体1按照既定行进路线在湖中游动，所述既定行进路线为各鱼群聚集地的位置坐标所连成的路线，在移动主体1下方多个方位装上超声波装置10，根据反射回来的超声波的方向能够判断出鱼群的方向，根据接收到超声波反射波的时间，可以计算出鱼群距离移动主体1的位置；
S2：超声波装置10感应到鱼群后，摄像装置2开始工作，拍摄鱼群的影像；
通过超声波装置10判断当前区域有无鱼群经过，没有则摄像装置2休眠，有鱼群经过时摄像装置2开始工作，摄像装置2在转动装置3的带动下可以转向鱼群所在的方向，实现对水底三六十度的拍摄；
S3：数据处理装置8对所拍摄的鱼群进行图像识别，确定鱼群类型、大小、数量，从而确定需要投料的类型和数量；
当拍摄的影像中有鱼群出现时，数据处理装置8得到鱼群出现的信号，进而控制移动主体1停止游动，数据处理装置8通过图像识别功能将拍摄的影像与存储在存储装置7的鱼类图片进行比较，确定鱼群类型、大小、数量，
所述影像的分析处理过程包括：
A：通过影像与存储装置7中保存的图片进行比对，确定鱼群的品种，选择与该种鱼群对应的饲料品种；
B：根据影像中鱼的个体大小估算鱼群中鱼的平均大小，并通过所估算的鱼的平均大小来判断鱼群中鱼的整体阶段，整体阶段分为幼苗期、成长期、成熟期；
C：根据图像中鱼的密度、所估算的鱼的平均大小、以及鱼群的大小来估算鱼群中鱼的数量，根据估算出的鱼的数量、每个阶段的鱼的喂养量来计算所需投放的饲料的总量；
S4：鱼群探测装置通过无线通讯装置9将投料信号发送至云端服务器，云端服务器将信号进行整合分析后，派出投料无人机进行投料；
所述投料信号包括投料地的位置信息、投料地的鱼群信息、以及需要投放的鱼料的种类和数量信息，云端服务器的处理器单元在对投料信号进行整合分析后，根据投料无人机发送到云端服务器的位置坐标，将投料信号发送给距离投料地的位置最近的待工作状态的投料无人机，使投料无人机与鱼群探测装置直接联系，投料无人机通过自动导航系统自动规划该无人机的当前位置到投料地点的航线，并沿航线飞行至投料地的上方；
S5：投料无人机飞行至鱼群探测装置所确定的投料地点后，开始投放S3中所确定的鱼料；
投料无人机上的数据处理模块根据需要投放的鱼料的种类选择对应的盛料箱13，通过控制盛料筒16底部的电动阀门15的开启，使鱼料能够落入到水中；
S6：投料结束后，投料无人机返航，
投料无人机通过重量监测装置17能够监测到盛料筒16与鱼料的总重量，当鱼料减少时，总重量变少，总重量减少的量就是所投放的鱼料的重量，当所投放的鱼料的量达到S3确定的需要投放的量时，控制电动阀门15关闭，停止投料，投料无人机在停止投料后返航补充投放的鱼料，鱼群探测装置沿着既定路线继续在湖面游动。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于无人机的投料系统，所述系统包括鱼群探测装置、投料无人机、以及云端服务器，其特征在于：所述鱼群探测装置包括移动主体(1)，用于在水面上游动监测鱼群的位置；
包括摄像装置(2)，用于拍摄水底的鱼群；
包括超声波装置(10)，用于感应设备所在区域内有无鱼群通过，并定位鱼群的位置方向；
包括定位装置(5)，用于对移动主体(1)进行定位，
包括驱动装置(6)，用于推动移动主体(1)按既定行进路线移动；
包括存储装置(7)，用于记录机器人的既定行进路线、湖中每个品种的鱼的图片、喂养的饲料品种、每个阶段的鱼的喂养量、喂养地的位置信息；
包括数据处理装置(8)，用于对摄像装置(2)拍摄的影像进行分析处理、控制驱动装置(6)移动；
包括无线通讯装置(9)，用于与云端服务器和投料无人机进行无线通讯；
所述云端服务器包括无线通讯单元，用于接受移动主体(1)发送的信息并向投料无人机发送信息；
包括数据处理单元，用于数据的整合、分析、处理；
包括存储单元，用于存储投料地点的位置信息、无人机编号、无人机的位置信息；
所述投料无人机括无人机本体(11)，用于搭载鱼料飞行至指定投料装置；
包括无线通讯模块(12)，用于与云端服务器和鱼群探测装置进行无线通讯；
包括多个盛料箱(13)，用于盛放不同种类的鱼料；
包括定位模块(14)，用于对无人机进行定位；
包括数据处理模块，用于数据的整合、分析、处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的投料系统，其特征在于：所述移动主体(1)的下端为透明玻璃罩(4)，所述摄像装置(2)设置在玻璃罩(4)内，所述摄像装备通过转动装置(3)带动转动，用于调整摄像装置(2)的拍摄方向，所述摄像装置(2)和转动装置(3)与数据处理装置(8)电连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的投料系统，其特征在于：所述定位装置(5)和定位模块(14)均采用GPS卫星定位装置(5)或北斗卫星定位装置(5)。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的投料系统，其特征在于：所述驱动装置(6)有若干个，且均匀分布固定在移动主体(1)的下端，所述驱动装置(6)采用电动螺旋桨推进。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的投料系统，其特征在于：所述超声波装置(10)至少包括一个超声波发射装置和一个超声波接收装置，超声波发射装置用于发射超声波，超声波接收装置用于接收被鱼群反射回来的超声波。
6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的投料系统，其特征在于：多个所述盛料箱(13)均匀分布固定在无人机本体(11)上，所述盛料箱(13)的内部设计成倒锥形的空腔，在盛料箱(13)的上方设有箱盖(18)，在空腔内设置有锥形的盛料筒(16)，所述盛料筒(16)的外侧壁与空腔的内壁之间设置有重量监测装置(17)，在盛料箱(13)和盛料筒(16)的底部均设有开口，在所述盛料筒(16)的底部设有电动阀门(15)，用于对盛料筒(16)底部的开口进行开启或闭合。
7.根据权利要求1所述的一种基于无人机的投料系统，其特征在于：所述无线通讯装置(9)、无线通讯单元、无线通讯模块(12)均采用Wi-Fi模块或移动网络模块。
8.一种使用如权利要求1-7任一项所述的基于无人机的投料系统进行投料的方法，所示方法包括步骤：
S1：鱼群探测装置在水中游动，通过超声波装置(10)感应鱼群；
S2：超声波装置(10)感应到鱼群后，摄像装置(2)开始工作，拍摄鱼群的影像；
S3：数据处理装置(8)对所拍摄的鱼群进行图像识别，确定鱼群类型、大小、数量，从而确定需要投料的类型和数量；
S4：鱼群探测装置通过无线通讯装置(9)将投料信号发送至云端服务器，云端服务器将信号进行整合分析后，派出投料无人机进行投料；
S5：投料无人机飞行至鱼群探测装置所确定的投料地点后，开始投放S3中所确定的鱼料；
S6：投料结束后，投料无人机返航。
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