CN112764373A - 一种可伸缩的智能养殖平台及控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩的智能养殖平台，其特征在于：包括箱体、网箱、摄像头、投饵机、传感器和电动部件；其中，箱体的两侧面开口，网箱在电动部件的驱动下可通过箱体侧面的开口向外伸出或向箱体内收缩；在箱体的顶面设有槽口，并在箱体的上方设有投饵机和摄像头，投饵机将鱼饵或鱼苗通过槽口投入网箱中，摄像头实时监控网箱内鱼群的生长情况；传感器设在网箱上检测网箱内的氧气容量。

Description

一种可伸缩的智能养殖平台及控制系统和控制方法

技术领域：

本发明涉及一种渔业养殖设备的技术领域，尤其涉及一种可伸缩的智能养殖平台及其控制系统和控制方法。

背景技术：

当前我国水产养殖受外部水域环境恶化与内部水质劣化的影响，内陆和沿海近岸的养殖空间受到挤压，养殖负荷不断增加，而且养殖密度过大、病害频发和环境恶化等问题也日益突出。

另外，随着海洋野生鱼类资源的日益衰退，水产品的供给侧逐渐转向依靠养殖业的发展。由于深远海海域水的交换率高、污染物含量低，向深远海海域发展养殖将减轻各种污染对养殖生物的影响，生产出健康洁净的水产品，为人们提供更多更优质的蛋白质营养源。所以，发展深远海养殖装备与技术，对实现水产养殖提质增效和渔业现代化、提高养殖水产品质量、保障水产养殖业持续发展、改善国民膳食结构、开拓我国全新的海洋产业等方面都具有重要意义。

发明内容：

本发明针对现有技术的上述不足和缺陷，提供了一种适用于深远海养殖的可伸缩智能养殖平台，可实现鱼群生长智能检测、自动投喂以及根据实际养殖状况自动调节网箱大小的功能，具有降低养殖成本，提高养殖产量的特点。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：可伸缩的智能养殖平台，其特征在于：包括箱体、网箱、摄像头、投饵机、传感器和电动部件；其中，箱体的两侧面开口，网箱在电动部件的驱动下可通过箱体侧面的开口向外伸出或向箱体内收缩；在箱体的顶面设有槽口，并在箱体的上方设有投饵机和摄像头，投饵机将鱼饵或鱼苗通过槽口投入网箱中，摄像头实时监控网箱内鱼群的生长情况；传感器设在网箱上检测网箱内的氧气容量。

在一个实施例中，在所述网箱的周外侧安装铁环，所述电动部件的输出部件为电动推杆，电动推杆与铁环连接，在电动部件的驱动下，电动推杆推动铁杆并带动所述网箱沿着所述箱体的两侧向外伸出或向内收缩。

在一个实施例中，所述电动推杆为四付，绕着每个所述网箱上安装的所述铁环周向均布。

在一个实施例中，所述摄像头为两个，安装在所述箱体的顶面的两个角上。

一种可伸缩的智能养殖平台的控制系统，其特征在于：控制系统采用树莓派和GPS定位系统、摄像头分别通过USB接口与树莓派连接，摄像头实时监控网箱内鱼群生长情况，并将信息反馈给树莓派控制系统；

显示器通过HDMI接口与树莓派连接，显示器显示由摄像头采集到的鱼群影像，便于养殖户掌握网箱内具体情况；

投饵机驱动系统和电动推杆伺服控制系统分别通过GPIO接口与树莓派连接，当到达投喂时间，树莓派控制系统控制投饵机开机，电动推杆伺服控制系统控制电动推杆收缩，左右两侧网箱收缩，投饵机驱动系统工作；

投饵机开机，鱼饵从箱体顶面的槽口被投入网箱中，投喂完成后，投饵机关机，电动推杆伺服控制系统控制电动推杆的伸长，网箱恢复原位；

4G模块通过RX/TX接口与树莓派连接，完成无线接收、发射、基带信号处理功能；

传感器通过RS485接口与树莓派连接，检测网箱中氧溶量。

一种可伸缩的智能养殖平台的控制方法，其特征在于，控制方法包括如下步骤：

S1)控制系统初始化；

S2)上位机发出信号；

S3)启动摄像头和传感器

S4)树莓派控制系统判断是否到达投喂时间；

S41)当到达投喂时间，树莓派控制系统控制投饵机驱动系统工作，投饵机开机，电动推杆伺服控制系统发出信号，电动推杆收缩带动箱体两侧的网箱收缩，鱼饵从箱体顶面的槽口被投入网箱中；投喂结束后，投饵机驱动系统控制投饵机关机，电动推杆伺服控制系统发出信号，电动推杆带动网箱恢复原位；

S42)当未到达投喂时间，树莓派控制系统接收来自摄像头采集单位体积内鱼的数量和大小生长情况及传感器检测到的氧溶量，并判断网箱内鱼密度是否大于设定的最小密度值；

S421)当网箱内密度大于设定的最小密度值，树莓派控制系统继续判断网箱内密度是否大于设定的最大密度值；

S521)当网箱内密度小于设定的最大密度值时，电动推杆接收来自电动推杆伺服控制系统发出的信号，从而带动网箱伸长，扩大鱼群活动范围；

S522)当网箱内密度大于设定的最大密度值时，电动推杆伺服控制系统控制电动推杆收缩，网箱随电动推杆收缩，养殖户捕捞成鱼，重新投入鱼苗养殖。

本发明与现有技术相比所具有的主要优点或积极效果：

本发明提供了一种适用于深远海养殖的可伸缩智能养殖平台，可实现鱼群生长智能检测、自动投喂以及根据实际养殖状况自动调节网箱大小的功能，具有降低养殖成本，提高养殖产量的特点。

本发明通过算法增强摄像头采集到的鱼群图像后，基于机器学习方法训练得到鱼类分类器，可以检测到单位体积内鱼的数量和大小，从而判断网箱内鱼密度大小，并根据不同密度情况，控制器控制网箱的伸长或者收缩，达到智能化。

附图说明：

图1为本发明一实施例中，一种可伸缩智能养殖平台的结构示意图；

图2为本发明一实施例中，一种可伸缩智能养殖平台中左侧可伸缩网箱结构示意图；

图3为本发明一实施例中，一种可伸缩智能养殖平台的控制系统示意图；

图4为本发明一实施例中，一种可伸缩智能养殖平台的工作流程图。

在图示中，

1-传感器S1、

2-右侧网箱、

3-箱体、

4-摄像头C1、

5-投饵机、

6-摄像头C2、

7-左侧网箱、

8-传感器S2、

9-电动推杆、

10-卡扣、

11-铁环。

具体实施方式：

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

请参考图1，图1为本发明一实施例中，一种可伸缩智能养殖平台的结构示意图。其中，箱体3的正上方设有槽口，鱼苗、鱼饵通过槽口投入网箱中；箱体上方设置有自动投饵机5和两个摄像头4与6，投饵机5将鱼饵通过槽口投入网箱中，摄像头4和6实时监控网箱内鱼群生长情况；两个可伸缩网箱7和2分别固定在箱体3的左右两侧。

继续参考图1并结合图2，图2为本发明一实施例中，一种可伸缩智能养殖平台箱体左侧可伸缩网箱结构示意图。其中，左侧可伸缩网箱7上设置有两个铁环11，铁环11四周通过卡扣10分别与四个电动推杆9相连，电动推杆9的伸缩带动网箱的伸缩，网箱7的内部设置一个氧溶量传感器8，检测网箱内环境情况。

继续参考图1并结合图2和图3，图3为本发明一实施例中，一种可伸缩智能养殖平台的控制系统示意图。其中，控制系统采用树莓派，GPS定位系统、摄像头C1、摄像头C2分别通过USB接口与树莓派连接，摄像头实时监控网箱内鱼群生长情况，并将信息反馈给树莓派控制系统；显示器通过HDMI接口与树莓派连接，显示器显示由摄像头采集到的鱼群影像，便于养殖户掌握网箱内具体情况；

投饵机驱动系统和电动推杆伺服控制系统分别通过GPIO接口与树莓派连接，当到达投喂时间，树莓派控制系统控制投饵机开机，电动推杆伺服控制系统控制电动推杆收缩，左右两侧网箱收缩，投饵机驱动系统工作。

投饵机开机，鱼饵从箱体顶面的槽口被投入网箱中，投喂完成后，投饵机关机，电动推杆伺服控制系统控制电动推杆伸长，网箱恢复原位；4G模块通过RX/TX接口与树莓派连接，完成无线接收、发射、基带信号处理功能；传感器S1和传感器S2分别通过RS485接口与树莓派连接，检测网箱中氧溶量。

继续参考图1并结合图4，图4为本发明一实施例中，一种可伸缩智能养殖平台的工作流程图，一种可伸缩智能养殖平台及其控制方法的具体工作过程为：

1)控制系统初始化；

2)上位机发出信号；

3)启动摄像头C1、摄像头C2和传感器S1、传感器S2；

4)树莓派控制系统判断是否到达投喂时间，当到达投喂时间，树莓派控制系统控制投饵机驱动系统工作，投饵机开机，电动推杆伺服控制系统发出信号，电动推杆收缩带动箱体左右两侧网箱收缩，鱼饵从养殖平台槽口被投入网箱中；

投喂结束后，投饵机驱动系统控制投饵机关机，电动推杆伺服控制系统发出信号，电动推杆带动网箱恢复原位；

否则，树莓派控制系统接收来自摄像头采集的鱼群生长情况和传感器检测到的氧溶量，并判断网箱内密度是否大于设定的最小密度值，当网箱内密度大于设定的最小密度值，树莓派控制系统继续判断网箱内密度是否大于设定的最大密度值，当网箱内密度小于设定的最大密度值时，电动推杆接收来自电动推杆伺服控制系统发出的信号，从而带动网箱伸长，扩大鱼群活动范围；

否则，电动推杆伺服控制系统控制电动推杆收缩，网箱随电动推杆收缩，养殖户捕捞成鱼，重新投入鱼苗养殖。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种可伸缩的智能养殖平台，其特征在于：包括箱体、网箱、摄像头、投饵机、传感器和电动部件；其中，

箱体的两侧面开口，网箱在电动部件的驱动下可通过箱体侧面的开口向外伸出或向箱体内收缩；在箱体的顶面设有槽口，并在箱体的上方设有投饵机和摄像头，投饵机将鱼饵或鱼苗通过槽口投入网箱中，摄像头实时监控网箱内鱼群的生长情况；传感器设在网箱上检测网箱内的氧气容量。

2.根据权利要求1所述的一种可伸缩的智能养殖平台，其特征在于：在所述网箱的周外侧安装铁环，所述电动部件的输出部件为电动推杆，电动推杆与铁环连接，在电动部件的驱动下，电动推杆推动铁杆并带动所述网箱沿着所述箱体的两侧向外伸出或向内收缩。

3.根据权利要求2所述的一种可伸缩的智能养殖平台，其特征在于：所述电动推杆为四付，绕着每个所述网箱上安装的所述铁环周向均布。

4.根据权利要求3所述的一种可伸缩的智能养殖平台，其特征在于：所述摄像头为两个，安装在所述箱体的顶面的两个角上。

5.一种如权利要求4中可伸缩的智能养殖平台的控制系统，其特征在于：控制系统采用树莓派和GPS定位系统、摄像头分别通过USB接口与树莓派连接，摄像头实时监控网箱内鱼群生长情况，并将信息反馈给树莓派控制系统；

显示器通过HDMI接口与树莓派连接，显示器显示由摄像头采集到的鱼群影像，便于养殖户掌握网箱内具体情况；

投饵机驱动系统和电动推杆伺服控制系统分别通过GPIO接口与树莓派连接，当到达投喂时间，树莓派控制系统控制投饵机开机，电动推杆伺服控制系统控制电动推杆收缩，左右两侧网箱收缩，投饵机驱动系统工作；

投饵机开机，鱼饵从箱体顶面的槽口被投入网箱中，投喂完成后，投饵机关机，电动推杆伺服控制系统控制电动推杆的伸长，网箱恢复原位；

4G模块通过RX/TX接口与树莓派连接，完成无线接收、发射、基带信号处理功能；

传感器通过RS485接口与树莓派连接，检测网箱中氧溶量。

6.一种如权利要求5中可伸缩的智能养殖平台的控制方法，其特征在于，控制方法包括如下步骤：

S1)控制系统初始化；

S2)上位机发出信号；

S3)启动摄像头和传感器

S4)树莓派控制系统判断是否到达投喂时间；

S41)当到达投喂时间，树莓派控制系统控制投饵机驱动系统工作，投饵机开机，电动推杆伺服控制系统发出信号，电动推杆收缩带动养殖平台两侧的网箱收缩，鱼饵从养殖平台槽口被投入网箱中；投喂结束后，投饵机驱动系统控制投饵机关机，电动推杆伺服控制系统发出信号，电动推杆带动网箱恢复原位；

S42)当未到达投喂时间，树莓派控制系统接收来自摄像头采集单位体积内鱼的数量和大小及传感器检测到的氧溶量，并判断网箱内鱼密度是否大于设定的最小密度值；

S421)当网箱内密度大于设定的最小密度值，树莓派控制系统继续判断网箱内密度是否大于设定的最大密度值；

S521)当网箱内密度小于设定的最大密度值时，电动推杆接收来自电动推杆伺服控制系统发出的信号，从而带动网箱伸长，扩大鱼群活动范围；

S522)当网箱内密度大于设定的最大密度值时，电动推杆伺服控制系统控制电动推杆收缩，网箱随电动推杆收缩，养殖户捕捞成鱼，重新投入鱼苗养殖。

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