CN114557309B - 一种水产养殖用智能投饵装置与投饵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水产养殖用智能投饵装置，包括投饵装置和与投饵装置连接的饵料储藏器；所述投饵装置的进料口与饵料储藏器的出料口连接，投饵装置的四周连接有至少三个浮力桶。本发明以鱼群智能适量投饵为目标，依据水面波动特征，设计了基于水面波动特征的智能投饵装置，找到了投饵量适时增加、投饵量适时停投等智能投饵方法，可以根据鱼群采食情况，适时调整投饵量，从而保证最佳投饵量。
Description
技术领域
本发明涉及一种水产养殖用智能投饵装置与投饵方法。
背景技术
绿色无公害的健康食品已成为人们的首选，而水产品含有丰富的营养成分，越来越受到广大消费者青睐，所以投喂饲料剩余的残饵则是污染水质的重要来源，减少饲料投喂的残饵也就成为至关重要的环节，这样不仅减少水产养殖企业的饲料投入成本，而且在很大程度上控制了水质污染。
在水产养殖中，鱼群的投喂技术和投喂方法极为关键，这是因为在投饵过程中，投喂不足或者投喂过量，都会影响渔业养殖中的经济效益。然而在目前的渔业养殖中，养殖密度逐渐增大，鱼群的投喂方式主要是依靠人工投喂或者机械投喂，利用这两种方法进行投喂时，极易出现投喂不足或投喂过量的问题，且传统的人工投喂方法越发不适宜现代化的精细化养殖。在目前的水产养殖过程中，投喂不足，会使得鱼群得不到正常生长发育所需要的能量，而且还会使得鱼群因饥饿而四处游动觅食，进而消耗了更多的能量，使得鱼群无法正常的生长发育；投喂过量时，会致使残饵产生，残饵分解后生成的有毒物质会影响水质，进而影响鱼群生长环境，甚至还会导致鱼群感染疾病，造成极为严重的损失。值得提出的是，在人工投喂的过程中，投饵量极易受到养殖人员的主观经验和主观意识的影响，而个别企业为了减少人工成本，并没有聘用专业的养殖人员，只是依靠养殖环境周围的居民进行管理，存在着投饵随意、投饵不均等问题，难以精准地把握投饵量，不仅容易造成饵料浪费，而且残余饵料还会对环境造成不利影响，养殖人员也无法根据鱼群具体的生长阶段和饥饿程度进行投喂量的实时调整，进而影响鱼群的正常生长发育，因此饵料投喂不科学的问题，是传统鱼群养殖最需要改进的地方。
由上所述，人工投喂虽然能够在一定程度上控制残饵的剩余量，但是人工投喂存在成本高、投喂效率低、稳定性较差等问题。传统的投饵机投喂虽然能够在一定程度上解决人工投喂方式存在的成本高、投喂效率低、稳定性较差等问题，很难控制投喂剩余的残饵以及投喂不足的问题。
其次，在鱼群摄食阶段，鱼群会散乱地在水面进行食物的争抢，从而导致水面不断的波动，产生激烈的水花，而在非摄食阶段，鱼群会沿着鱼池有规律的进行游动，行为比较单调和统一。目前，针对鱼群以上摄食特征，主要是采用计算机视觉技术进行特征与模式识别，但是，机器视觉外界干扰因素多，不稳定，而且计算量大，导致生产转化较为困难。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种水产养殖用智能投饵装置与投饵方法，该水产养殖用智能投饵装置与投饵方法解决了鱼群适时适量精准投喂的问题，既保证了饵料的高效投喂，也解决了投喂过量导致饵料浪费的问题。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种水产养殖用智能投饵装置，包括投饵装置和与投饵装置连接的饵料储藏器；所述投饵装置的进料口与饵料储藏器的出料口连接，投饵装置的四周连接有至少三个浮力桶。
所述投饵装置包括双漏斗抛饵器，双漏斗抛饵器由2个相互镶嵌的漏斗组成，内部漏斗的底部为圆球形，外部漏斗的底部内壁上安装有鼓风抛射电机。
所述浮力桶为圆柱体，圆柱体底部为半圆球形。
所述浮力桶上设温度传感器和水面监测装置，水面监测装置由水位传感器和安装在水位传感器背面两端的压力传感器组成。
所述饵料储藏器上设有微电脑，饵料储藏器的出料口设有鼓风机和重力传感器；所述微电脑与鼓风机、鼓风抛射电机、温度传感器、水位传感器、压力传感器、重力传感器电性连接；微电脑和饵料储藏器通过电源线与电源连接。
基于一种水产养殖用智能投饵装置的投饵方法，包括以下步骤：
①日常基础数据采集：采集投喂时水面波浪的水位数据和水平压力数据，获取水位变化数据及压力变化数据，计算水位数据均值和压力数据均值；
②确定是否投喂：在微电脑中设置不投喂的最低水温和最高水温；
③试探性投喂：除开不投喂的最低水温和最高水温，定点定时在不同温度下进行投喂；
④投饵量适时增加和停止：在步骤③进行的同时，通过相对应的浮力桶的日常基础水位数据均值和压力数据均值分别判断水位及压力数据变化，当所有的浮力桶的水位变化数据大于日常水位变化数据的2倍以上且压力变化数据大于日常压力变化数据的1倍以上时，启动投饵装置，否则停止投饵。
所述步骤①具体分为以下步骤：
(1.1)全时段通过水位传感器和压力传感器采集投喂时水面波浪的水位数据L1、L2、L3......Ln和水平压力数据P1、P2、P3...Pn，采集时间间隔为0.3～1.0秒，时间计为t1和t2；
(1.2)通过公式ΔLn＝Lnt2-Lnt1和ΔPn＝Pnt2-Pnt1，获取浮力桶(3)外侧的水位变化数据ΔL01、ΔL02、ΔL03......ΔLn及压力变化数据ΔP01、ΔP02、ΔP03......ΔPn；
(1.3)计算水位数据均值
和压力数据均值
所述步骤②中，最低水温为10℃，最高水温为32℃。
所述步骤③中，水温10℃以下不投料、14～15℃每天1次、18～20℃每天1～2次，20～30℃每天3～4次，31℃每天1～2次，32℃以上不投料。
所述步骤④具体分为以下步骤：
(4.1)在试探性投喂的同时，每间隔0.3～1.0秒采集对应时刻的水位数据Ln′tn′和压力数据Pn′tn′，每次投喂的频率为5分钟/次，总时长为60分钟；
(4.2)通过相对应的浮力桶的日常基础水位数据均值
和压力数据均值
并利用公式
和
分别判断水位及压力数据变化；
(4.3)当所有的浮力桶的水位变化数据大于日常水位变化数据的2倍以上且压力变化数据大于日常压力变化数据的1倍以上时，启动投饵装置，否则停止投饵；
水位变化的计算公式为：
压力变化的计算公式为：
本发明的有益效果在于：以鱼群智能适量投饵为目标，依据水面波动特征，设计了基于水面波动特征的智能投饵装置，找到了投饵量适时增加、投饵量适时停投等智能投饵方法，可以根据鱼群采食情况，适时调整投饵量，从而保证最佳投饵量。
附图说明
图1是本发明智能投饵装置的结构示意图；
图2是本发明双漏斗抛饵器的结构示意图；
图3是本发明浮力桶的结构示意图；
图4是本发明水面监测装置的结构示意图；
图中：1-投饵装置，11-双漏斗抛饵器，12-鼓风抛射电机，2-饵料储藏器，3-浮力桶，4-温度传感器，5-水面监测装置，51-水位传感器，52-压力传感器。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1～4所示，一种水产养殖用智能投饵装置，包括投饵装置1和与投饵装置1连接的饵料储藏器2；所述投饵装置1的进料口与饵料储藏器2的出料口连接，投饵装置1的四周连接有至少三个浮力桶3。
所述投饵装置1包括双漏斗抛饵器11，双漏斗抛饵器11由2个相互镶嵌的漏斗组成，内部漏斗的底部为圆球形，外部漏斗的底部内壁上安装有鼓风抛射电机12。
所述浮力桶3为圆柱体，圆柱体底部为半圆球形。
所述浮力桶3上设温度传感器4和水面监测装置5，水面监测装置5由水位传感器51和安装在水位传感器51背面两端的压力传感器52组成。
所述饵料储藏器2上设有微电脑，饵料储藏器2的出料口设有鼓风机和重力传感器；所述微电脑与鼓风机、鼓风抛射电机12、温度传感器4、水位传感器51、压力传感器52、重力传感器电性连接；微电脑和饵料储藏器2通过电源线与电源连接。
基于一种水产养殖用智能投饵装置的投饵方法，包括以下步骤：
①日常基础数据采集：采集投喂时水面波浪的水位数据和水平压力数据，获取水位变化数据及压力变化数据，计算水位数据均值和压力数据均值；
②确定是否投喂：在微电脑中设置不投喂的最低水温和最高水温；
③试探性投喂：除开不投喂的最低水温和最高水温，定点定时在不同温度下进行投喂；
④投饵量适时增加和停止：在步骤③进行的同时，通过相对应的浮力桶3的日常基础水位数据均值和压力数据均值分别判断水位及压力数据变化，当所有的浮力桶3的水位变化数据大于日常水位变化数据的2倍以上且压力变化数据大于日常压力变化数据的1倍以上时，启动投饵装置1，否则停止投饵。
所述步骤①具体分为以下步骤：
(1.1)全时段通过水位传感器51和压力传感器52采集投喂时水面波浪的水位数据L1、L2、L3......Ln和水平压力数据P1、P2、P3……Pn，采集时间间隔为0.3～1.0秒，时间计为t1和t2；
(1.2)通过公式ΔLn＝Lnt2-Lnt1和ΔPn＝Pnt2-Pnt1，获取浮力桶(3)外侧的水位变化数据ΔL01、ΔL02、ΔL03......ΔLn及压力变化数据ΔP01、ΔP0e、ΔP03......ΔPn；
(1.3)计算水位数据均值
和压力数据均值
所述步骤②中，最低水温为10℃，最高水温为32℃。
所述步骤③中，水温10℃以下不投料、14～15℃每天1次、18～20℃每天1～2次，20～30℃每天3～4次，31℃每天1～2次，32℃以上不投料。
所述步骤④具体分为以下步骤：
(4.1)在试探性投喂的同时，每间隔0.3～1.0秒采集对应时刻的水位数据Ln′tn′和压力数据Pn′tn′，每次投喂的频率为5分钟/次，总时长为60分钟；
(4.2)通过相对应的浮力桶3的日常基础水位数据均值
和压力数据均值
并利用公式
和
分别判断水位及压力数据变化；
(4.3)当所有的浮力桶3的水位变化数据大于日常水位变化数据的2倍以上且压力变化数据大于日常压力变化数据的1倍以上时，启动投饵装置(1)，否则停止投饵；
水位变化的计算公式为：
压力变化的计算公式为：
优选的，水位传感器51用于检测水面上下水位变化，压力传感器5用于检测水面水平压力变化，温度传感器4用于检测水体温度，并设置极端温度条件下的停止投喂情况和温度影响下的投饵量调整，重力传感器用于检测饵料投喂情况，微电脑用于接收水位传感器51、压力传感器52、温度传感器4、重量传感器传来的数据并作出判断，并自动启动饵料储藏器2的鼓风机及双漏斗抛饵器11的鼓风抛射电机12，实现智能抛投饵料。
进一步的，通过水位传感器51与压力传感器52采集水面波浪数据，识别抢食状态和摄食减少状态等鱼群采食行为，并在鱼群“八成饱”即大部分鱼群停止抢食时时适时停止投喂。
具体的，鼓风机和鼓风抛射电机12本身具有一定的防潮作用，再加上双漏斗抛饵器11的双漏斗设计亦可减少水汽致潮，可进一步优化双漏斗抛饵器11的内漏斗底部为下圆弧形，减少雨水致潮。
进一步的，双漏斗抛饵器11的双漏斗设可以均匀分散抛投饵料，内漏斗底部为圆球形，也有助于均匀分散抛投饵料，并可以减少粉尘产生。
优选的，浮力桶3为圆柱体方便安装水面波动识别传感器，底部为半圆球形，可减少鱼体损伤。
本发明以鱼群智能适量精准投饵为目标，依据水面波动特征，提出了一种基于水面波动特征的智能投饵装置，该装置包括水面波动识别部分、投饵部分、饵料储藏部分、微电脑等，可以根据水面波动特征识别鱼群采食状态，并根据水面波动特征适时调整投饵情况，从而保证最佳投喂量。
综上所述，本发明的有益效果如下：
1.可实时监测水面波动情况，基于水面波动情况实现适时适量精准投喂；
2.减少饵料浪费，从而减少残饵对水体的污染；
3.目前大部分技术均采用筒式抛投设计，本申请采用双漏斗结构设计，可以实现均匀分散抛投饵料；
4.目前技术采用球形浮力装置设计，本申请采用圆柱体加半球形组合浮力设计，既方便安装传感器，也可减少鱼体损伤；
5.目前大部分水面特征识别均采用计算机视觉技术，本申请将水位传感器与压力传感器组合，可以替代计算机视觉对水面波动特征的识别，其计算量小，计算方法简单、快速，可以通过简单的微电脑实现智能化驱动；
6.目前的技术均是采用投喂多少、称量多少的方法，本申请采用饵料储藏器减量计算方法计算投喂量，其计算量小，计算方法简单、快速。
Claims (5)
1.一种水产养殖用智能投饵装置的投饵方法，所述装置包括投饵装置(1)和与投饵装置(1)连接的饵料储藏器(2)，其特征在于：所述投饵装置(1)的进料口与饵料储藏器(2)的出料口连接，投饵装置(1)的四周连接有至少三个浮力桶(3)；所述投饵装置(1)包括双漏斗抛饵器(11)，双漏斗抛饵器(11)由2个相互镶嵌的漏斗组成，内部漏斗的底部为圆球形，外部漏斗的底部内壁上安装有鼓风抛射电机(12)；所述浮力桶(3)上设温度传感器(4)和水面监测装置(5)，水面监测装置(5)由水位传感器(51)和安装在水位传感器(51)背面两端的压力传感器(52)组成；所述饵料储藏器(2)上设有微电脑，饵料储藏器(2)的出料口设有鼓风机和重力传感器；所述微电脑与鼓风机、鼓风抛射电机(12)、温度传感器(4)、水位传感器(51)、压力传感器(52)、重力传感器电性连接；微电脑和饵料储藏器(2)通过电源线与电源连接；
所述投饵方法包括以下步骤：
①日常基础数据采集：采集投喂时水面波浪的水位数据和水平压力数据，获取水位变化数据及压力变化数据，计算水位数据均值和压力数据均值；
②确定是否投喂：在微电脑中设置不投喂的最低水温和最高水温；
③试探性投喂：除开不投喂的最低水温和最高水温，定点定时在不同温度下进行投喂；
④投饵量适时增加和停止：在步骤③进行的同时，通过相对应的浮力桶(3)的日常基础水位数据均值和压力数据均值分别判断水位及压力数据变化，当所有的浮力桶(3)的水位变化数据大于日常水位变化数据的2倍以上且压力变化数据大于日常压力变化数据的1倍以上时，启动投饵装置(1)，否则停止投饵；
所述步骤④具体分为以下步骤：
(4.1)在试探性投喂的同时，每间隔0.3～1.0秒采集对应时刻的水位数据Ln′tn′和压力数据Pn′tn′，每次投喂的频率为5分钟/次，总时长为60分钟；
(4.2)通过相对应的浮力桶(3)的日常基础水位数据均值
和压力数据均值
并利用公式
和
分别判断水位及压力数据变化；
(4.3)当所有的浮力桶(3)的水位变化数据大于日常水位变化数据的2倍以上且压力变化数据大于日常压力变化数据的1倍以上时，启动投饵装置(1)，否则停止投饵；
水位变化的计算公式为：
压力变化的计算公式为：
2.如权利要求1所述的水产养殖用智能投饵装置的投饵方法，其特征在于：所述浮力桶(3)为圆柱体，圆柱体底部为半圆球形。
3.如权利要求1所述的水产养殖用智能投饵装置的投饵方法，其特征在于：所述步骤①具体分为以下步骤：
(1.1)全时段通过水位传感器(51)和压力传感器(52)采集投喂时水面波浪的水位数据L1、L2、L3......Ln和水平压力数据P1、P2、P3......Pn，采集时间间隔为0.3～1.0秒，时间计为t1和t2；
(1.2)通过公式ΔLn＝Lnt2-Lnt1和ΔPn＝Pnt2-Pnt1，获取浮力桶(3)外侧的水位变化数据ΔL01、ΔL02、ΔL03......ΔLn及压力变化数据ΔP01、ΔP02、ΔP03......ΔPn；
(1.3)计算水位数据均值
和压力数据均值
。
4.如权利要求1所述的水产养殖用智能投饵装置的投饵方法，其特征在于：所述步骤②中，最低水温为10℃，最高水温为32℃。
5.如权利要求1所述的水产养殖用智能投饵装置的投饵方法，其特征在于：所述步骤③中，水温10℃以下不投料、14～15℃每天1次、18～20℃每天1～2次，20～30℃每天3～4次，31℃每天1～2次，32℃以上不投料。
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