CN114586727A - 一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，主要涉及投料船领域。包括无人投料船、设置在投料船底部的采样装置、泊停充电装置、上料仓和设置在无人投料船上的数据集成模块；所述无人投料船包括船体、设置在船体底部两侧的动力系统、设置在船体顶部的架体、设置在架体上的投料装置、设置在架体上的电池；所述电池为无人投料船供能，所述船体漂浮在水面，所述船体底部两侧的动力系统提供动力前进；本发明的有益效果在于：依托无人投料船构建了水产养殖物联网大数据平台，实时记录水产整个生长周期的水质、气象、投料类型、投料量、投料时间、水产数量和个体大小等数据，为水产养殖的投料优化、产量预估和资产盘点提供基础科学数据。

Description

一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统

技术领域

本发明涉及投料船领域，具体是一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统。

背景技术

在水产养殖是人类利用可供养殖的水域，按照养殖对象的生态习性和对水域环境条件的要求，运用水产养殖技术和设施，从事水生经济动、植物养殖。在生产养殖中产量较高的为鱼、虾、蟹，对于实际养殖过程中投料是任务繁重而又关键的一项工作，饲料成本占到整个投资成本的50％以上，投饵喂料技术是否合理，是影响水产养殖效果和经济、环境生态效益的一个最重要因素。

传统投饵喂料的方法由最开始的人在船上通过瓢撒泼饵料，逐渐改进为人在船上通过背负式喷料机喷撒泼饵料，再更替到人在船上通过投料机来投放饵料，以上方法均需要人工进行操作，劳动强度大，速度慢、效率低，而且人工成本高。在通过人工进行撒泼饵料时，通常采用经验投喂法，不能根据生长情况、成活率、摄食情况等进行灵活调配，只能以固定量进行投喂。投喂到养殖塘口的饲料只有部分是真正被摄食的，剩下的都会水解为肥料，因此可能存在饲料过度投喂进而造成水体污染的情况，同时也造成了饵料的浪费，同时人工投喂时，不能根据螃蟹昼伏夜出的生活习性，严格在夜晚进行适时、定时投饲，仍会造成饵料的浪费。

随着科技的发展，出现了无人船一体机，但是现有的无人船一体机存有以下不足，现有的自动投料船采用明轮电机作为动力，明轮是指明轮是局部没水的推进器，外形略似车轮，其水平轴沿船宽方向置于水线之上，轮之周缘装有蹼板。明轮推进的螺旋桨大多直接裸露在水内或者外部设置防护罩进行遮挡，但是池塘中渔网类物品或者夏季池塘中水草等，大多漂浮在水面，容易与螺旋桨缠绕造成动力损失从而影响船体的稳定性，严重时会导致船体搁浅。

而且现有自动投料机采用遥控操作和雷达测距自动航行，没有实现真正意义上的自动航行投料，需要遥控操作投料机来在无人船自动航行时进行投料，仅确定无人船的航线，仍需要人工操作控制无人船来进行投料。而且现有的自动投料船全部属于“盲投”，不掌握生物在池塘的空间分布密度，无法实现按照生物的空间分布规划航线和精细化投料，做到有目的有规划的投放。甲壳类水产生物，虾、蟹等一般是穴居或隐居的生活习性，若长期不规律的进行投放会影响生长速率，而且在虾、蟹蜕壳的周期时找不到固定的居所，很容易被同类吃掉进而影响产量。

现有的水产养殖中，大多没有集成养殖生态环境模型，无法获取池塘环境参数信息，如温度、溶氧和pH等，因为池塘环境参数信息是不断变化的，不同季节、不同天气的水质是完全不同的，进而投放不同类型的饵料做到最优化投料。而且现有的没有自动靠泊、自动充电和自动上料功能，需要大量的人工干预方可完成自动投料，仍需要对其改进所以说需要一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，它用于水产养殖系统对养殖的水域通过地形测量、水质检测、生物生长分布状态进行环境生态建模，从而对水产养殖投料的优化合理利用，实现精细化、智能化、变频式投料，解决了水产养殖中的何时投料、何地投料、投多少料等问题，最大限度地减少了人员投入，真正意义上实现了无人化、智能化养殖。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

包括无人投料船、设置在投料船底部的采样装置、泊停充电装置、上料仓和设置在无人投料船上的数据集成模块；所述无人投料船包括船体、设置在船体底部两侧的动力系统、设置在船体顶部的架体、设置在架体上的投料装置、设置在架体上的电池；所述电池为无人投料船供能，所述船体漂浮在水面，所述船体底部两侧的动力系统提供动力前进；所述投料装置包括储料仓、转盘、设置在转盘上的料筒、与转盘连接的撒料驱动电机；所述储料仓与料筒之间连通，所述撒料驱动电机驱动转盘转动，所述料筒内的饵料撒下；所述采样装置包括水泵、水样仓、与水样仓连接的水质分析仪，所述水泵的出水口连接设有出水管路，所述出水管路水样仓连通，与水样仓连接的所述水质分析仪对水样进行检测分析；所述泊停充电装置包括泊停架体、设置在泊停架体上的锁定装置、充电头，所述泊停架体设置在岸边，所述无人船停靠在岸边后，所述锁定装置对船体进行固定，所述充电头与电池的充电口配合进行充电；所述上料仓包括上料仓体、设置在上料仓体内部的开关控制装置、设置在上料仓体底部的活动导料筒；所述上料仓体设置在泊停架体上方，所述开关控制装置开关阀包括控制驱动组件、与控制驱动组件的活塞杆连接的挡料板，所述活动导料筒与上料仓体之间设有弹性组件；所述控制驱动组件带动挡料板处于开启状态时，所述挡料板作用于导料筒上端；所述数据集成模块包括控制终端、导航定位系统、通信系统、定位系统、水质仪、声呐、大数据平台。

所述动力系统包括安装板、设置在安装板底部的推进器、设置在推进器外部的防缠绕保护壳；所述推进器包括推进器外壳、设置在推进器外壳内的驱动电机、与驱动电机主轴连接的连接轴、与连接轴连接的叶轮；所述推进器外壳设有进水孔和出水孔；所述防缠绕保护壳铰接设置在安装板底部，所述防缠绕保护壳底部设有进水孔；所述推进器驱动船体推进，所述防缠绕保护壳与推进器外壳平行。

所述投料装置还包括连接筒、铰接设置料筒底部的活动盖板、设置在料筒外部的壳体；所述连接筒连通储料仓与壳体，所述壳体设有进料口和下料口，所述壳体内部设有转轴，所述转轴一端与转盘连接另一端与撒料电机连接，所述转盘上设有多个料筒；所述撒料电机驱动转轴带动转盘转动，所述转盘上的料筒依次与进料口、下料口连通。

所述采样装置还包括水底采样装置和水表采样装置；所述水底采样装置包括卷收盘、卷收盘驱动装置、设置在卷收盘上的底部采样管、与底部采样管连接的配重块；所述卷收盘驱动装置驱动卷收盘转动控制采样管下潜深度；所述水表采样装置包括设置在船体顶部的采样电机、与采样电机主轴连接的转动杆上、设置在转动杆上的水表采样管，所述采样电机转动带动转动杆上的水表采样管，从船体侧面进行采样。

所述泊停充电装置还包括设置在泊停架体内的拖板、铰接设置在拖板上的回收架体、设置在回收架体上的挡块、与拖板连接的托板驱动组件；所述托板驱动组件的活塞杆收缩时带动所述拖板滑动，所述拖板与回收架体之间转动，所述回收架体相对于泊停架体滑动进入泊停架体内部。

所述上料仓体的顶部铰接设有盖板，所述盖板顶部设有光电传感器。

所述投料装置的储料仓内部设有料位计量装置，所述料位计量装置包括设置在储料仓内部的底板、与底板连接的活动杆、与活动杆连接的弹性件和位移传感器；所述底板与饵料接触，所述位移传感器测量活动杆的位移距离；所述储料仓顶部设有接料口，所述接料口套接设有橡胶盖。

所述无人投料船体设有充气口和放气口，所述无人船体与架体可拆卸连接，所述无人船架体为折叠式架体。

所述充电装置固定设置在回收架体上，所述充电装置包括充电插头，所述充电插头外侧设有绝缘橡胶套。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、实现真正意义上的智能化、无人化养殖，创新水产养殖模式，水产养殖中对养殖的水域通过地形测量、水质检测、气象观测、生物生长分布状态进行环境生态建模，从而对水产养殖投料的优化合理利用，实现精细化、智能化、变频式投料，解决了水产养殖中的何时投料、何地投料、投多少料等问题，最大限度地减少了人员投入，依托无人投料船构建了水产养殖物联网大数据平台，实时记录水产整个生长周期的水质、气象、投料类型、投料量、投料时间、水产数量和个体大小等数据，为水产养殖的投料优化、产量预估和资产盘点提供基础科学数据。

2、无人船体采用PVC橡胶耐磨性、稳定性好，各部件均可拆卸设计，安装快速，可根据使用时所需的功能进行装配，大大提升了使用的便捷性。

动力系统采用双推进器差速控制以及具有防缠绕性能，极大提高了装置在水域内航行时的稳定性，航行速度可以精准控制。

3、通过水底和水表采样装置进行采样，为了减少船体航行产生的影响，避免船体航行驶过，对数据影响较大。

4、投料装置投料时位置准确，避免饵料受到航行速度的影响导致散播过大，致使出现饵料浪费的现象。

5、综合采用定位系统、红外定位，实现投料船的自动靠泊；靠泊后采用电磁锁定方式固定投料船，防止风浪过大造成偏移，保证投料船处于智能料仓的正下方。

6、无人船投料结束停靠在泊停架体处，智能料仓和无人船可以互相获取对方饵料量，智能料仓根据无人船料仓内剩余料量，添加一定数量的饵料。智能料仓和无人船饵料量实时上传、存储于大数据平台，智能料仓饵料量一旦不足，会发送提醒信息至管理人员，进行及时添加饵料。

附图说明

附图1是本发明装置整体视图。

附图2是本发明装置整体视图。

附图3是本发明中无人投料船视图。

附图4是本发明中无人投料船后视图。

附图5是本发明中无人投料船投料装置内部视图。

附图6是本发明中储料仓内部视图。

附图7是本发明中泊停架体和上料仓体视图。

附图8是本发明中图7放大视图。

附图9是本发明中上料仓体内部活动导料筒视图。

附图中所示标号：

1、数据集成模块；2、船体；3、架体；4、电池；5、储料仓；6、转盘；7、料筒；8、水泵；9、水样仓；10、水质分析仪；11、泊停架体；12、充电头；13、上料仓体；14、活动导料筒；15、挡料板；16、声呐；17、吸附板；18、安装板；19、活动口；20、防缠绕保护壳；21、推进器外壳；22、撒料驱动电机；23、电动推杆；24、叶轮；25、进水孔；26、出水孔；27、连接筒；28、活动盖板；29、壳体；30、进料口；31、下料口；32、转轴；33、卷收盘；34、底部采样管；35、配重块；36、采样电机；37、转动杆；38、水表采样管；39、回收架体；40、拖板；41、挡块；42、盖板；43、光电传感器；44、底板；45、活动杆；46、位移传感器；47、连接杆；48、橡胶盖；49、充气口；50、放气口；51、力矩电机；52、绝缘橡胶套；53、限位板；54、橡胶片；55、电磁锁；56、电子水压计；57、异步电机。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本发明所述是一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，主要用于在水产养殖中对养殖的水域通过地形测量、水质检测、气象观测、生物生长分布状态进行环境生态建模，从而对水产养殖投料的优化合理利用，实现精细化、智能化、变频式投料，解决了水产养殖中的何时投料、何地投料、投多少料等问题，最大限度地减少了人员投入，真正意义上实现了无人化、智能化养殖，依托无人投料船构建了水产养殖物联网大数据平台，实时记录水产整个生长周期的水质、气象、投料类型、投料量、投料时间、水产数量和个体大小等数据，为水产养殖的投料优化、产量预估和资产盘点提供基础科学数据。

首先基于无人投料船进行分析，根据户外的使用环境去构建其功能，而且难点在于结合生物生长分布状态进行投料，以及投料方式、投料量与其结合，其次是无人投料船动力系统与之相适应的装置，来辅助和优化无人投料船，进而提高装置整体的功能性，构件科学化、无人化、智能化的生态养殖系统，通过以下结构来实现：

主体结构包括无人投料船、设置在投料船底部的采样装置、泊停充电装置、上料仓和设置在无人投料船上的数据集成模块1，以无人投料船为技术依托来进行构建整个系统：

无人投料船：

如说明书附图图3所示，所述无人投料船包括船体2、设置在船体2底部两侧的动力系统、设置在船体2顶部的架体3、设置在架体3上的投料装置、设置在架体3上的电池4：

所述无人投料船的船体2为高强度PVC橡胶，高强度PVC橡胶材质性能好具有防切割、抗张强度好、受温度影响小、耐磨性好、稳定性好受到光照不会分解，船体2设有充气口49和放气口50，以便于充放气，所述无人船体2与架体3可拆卸连接，所述无人船架体3为折叠式架体3，所述架体3左右两端相互铰接，如说明书附图图6所示，铰接处设有限位板53，使得架体3两端只能向船体2底部方向转动收折，避免由于船体2充气后由于船体2的浮力大于架体3顶部的重力，使得架体3向上转动，造成船体2稳定性差容易倾斜，影响无人船整体的行驶效果。

所述船体2通过充气口49充气后通过船体2的浮力漂浮在水面上，无人投料船的架体3上设置有电池4为无人投料船整个系统供能，电池4为28V的锂聚合物电池，具有循环寿命长、稳定性高、无漏液的问题对环境无污染，为所述船体2底部两侧的动力系统提供动力前进，以下为动力系统的主要结构：

动力系统：

如说明书附图图3、图4和图6所示，所述动力系统包括安装板18、设置在安装板18底部的推进器、设置在推进器外部的防缠绕保护壳20；所述推进器包括推进器外壳21、所述推进器外壳21设有进水孔25和出水孔26，推进器外壳21内设有驱动电机，所述驱动电机主轴连接设有连接轴，连接轴连接设有叶轮24；所述驱动电机为无刷电机，电机部分全密封处理，无刷电机具有效率高，能耗低，噪音低、运转顺畅寿命长，维护成本低，适用范围广，控制效果佳。无刷电机带有一个控制器，可以实现从简单到复杂的控制，并且可以实现各种通讯要求除了满足一些常规的机械动作以外还能执行复杂的控制命令。为无人投料船提供动力的同时还满足低耗能、控制性能好的条件，在水下利用船体2两侧的推进系统进行差速控制，使得无人船投料在航行时，进行转向的操作，最高航速可达7节，通过电池4供电的续航能力可达3-4小时，可行驶50km。

因为无人投料船的行驶在水域中会有水草或渔网，为了使得动力系统在水域中行驶的更安全，所以无人投料船设置有防缠绕部分，所述防缠绕保护壳20铰接设置在安装板18底部，使得防缠绕保护壳20在安装板18的铰接点处实现转动，从而使得所述推进器驱动船体2推进时，防缠绕保护壳20受到水的阻力与推进器外壳21平行，使得在行进过程中漂浮在浅水层的渔网以及水草均被防缠绕保护壳20阻隔开，防止水草或渔网进入推进器；无人投料船漂浮时，防缠绕保护壳20受到自身的重力影响向沿安装板18的铰接点向水底转动，将推进器下方的水草或渔网拨开，避免无人投料船启动时由于推进器的吸力将水草吸入。

对防缠绕部分进一步改进：上文所述的驱动电机主轴连接设有连接轴，即使水草通过推进器的进水孔25进入推进器外壳21内部，缠绕在叶片轮上后再缠绕在连接轴上，因为连接轴与叶片轮是同步转动的，所以水草不会使得叶片轮停转造成搁浅，又因为连接轴较长所以将连接轴与叶片轮同步缠绕的可能性微乎其微。

为了不影响动力系统因为防缠绕保护壳20造成的动力损失，所以防缠绕保护壳20设置为流线型。因为推进器推进时是将进入到推进器外壳21内部的水通过叶轮24推出才能够前进的，为了避免防缠绕保护壳20影响推进器外壳21的进水量，所以防缠绕保护壳20底部设有进水孔25。无人投料船的主要结构以及动力系统叙述完成，以下为无人投料船搭载的控制部分结构：

控制模块及地形测量系统：

无人投料船搭载有高精度陀螺仪、北斗导航系统和GPS定位系统，可精准实现无人投料船的导航与定位，通信系统为RF点对点双向通信，即无线射频通信技术，可实现手机、平板和电脑等不同终端上依托4G/5G网络进行远程操作，实现在任何时间、任何地点对无人投料船的远程操控，可实现手动遥控和自动巡航功能。

控制终端为数据调度服务器构建的智能调度中心，支持数据的转发、接收与存储；构建控制中心发送指令，无人船实时接收的动态指令体系；构建无人船数据状态向控制终端实时反馈状态信息的监控体系。

如说明书附图图4所示，无人投料船的架体3上还连接设有高频侧扫声纳，侧扫声纳亦称“旁侧声纳”或“海底地貌仪”。利用回声测深原理探测海底地貌和水下物体的设备，在无人投料船进行航行时探测海底地貌和获取水产的侧扫声纳影像数据，将侧扫声纳数据构建声纳数据的采集-入库-管理-共享的流程体系。构建基础地理信息专题数据库，形成数据中心；搭建数据共享服务体系，实现采集数据的地图可视化，形成基础地理数据服务。声纳处理软件进行声纳数据的投影变换、底跟踪、等预处理，再经过交互式矢量化勾绘出水产分布，提取水产空间分布、数量和个体大小等数据，同时上传至大数据服务平台。从而掌握水产空间分布、数量、个体大小等参数数据，构建投料模型。

因为上述数据信息还缺少十分重要的水质参数信息，通过水质参数信息了解水域中参数情况，以水中的溶解氧对鱼类的影响为例，在冬季时节，很多养殖者会注意对水体的供氧，然而对于炎热的夏季，供氧却常常被忽略，其实这时同样具有相当的重要性。夏季气温较高，这样会使水体中的溶解氧降低，而高的气温则会促进水体中藻类以及好氧细菌的生长，它们的过快生长会造成水体中的溶解氧过度下降，其结果会使鱼类不爱进食，严重者甚至会出现大面积死亡。以下为水质参数信息采样装置的具体结构：

采样装置：

如说明书附图图3所示，所述采样装置包括水泵8、水样仓9、与水样仓9连接的水质分析仪10；水样仓9内部设有水样格用于盛放水样，水样格内有水质分析仪10的探头，水质分析仪10的探头将水样仓9的水样进行检测，水质分析仪10检测水中的盐度、pH、溶解氧等，获取水域水质的信息，例如根据水中的溶解氧浓度来判断水域内藻类的生长情况，从而更好的构建投料模型。

在一片水域中根据生物在水域的分布情况，需要进行测量不同深度的水质，因为水域中不同深度的无机物、溶解氧、溶解有机物、悬浮物的浓度均不相同，为了更好更全面地对水域进行了解，所以需要对水域进行分层采样，而且每个季度的数据信息不同，在进行采样时冬季一般为低活跃期(螃蟹会冬眠)所以冬季一般着重测量深层数据，夏季防止水体富营养化着重测量浅层数据，春秋季是生长发育期需要多个层次进行综合，以下为水底采样装置和水表采样装置；

因为水样仓9需要容纳水底采样样品和水表采样样品，所以水泵8的出水口连接设有出水管路，所述出水管路水样仓9连通处设有两位六通电磁阀，使得水底采样样品和水表采样样品通过一个水泵8即可完成两处采样。

如说明书附图图3所示，所述水底采样装置包括卷收盘33、卷收盘33驱动装置、设置在卷收盘33上的底部采样管34、与底部采样管34连接的配重块35；卷收盘33驱动装置为异步电机57，异步电机57的主轴与卷收盘33连接，使得异步电机57带动卷收盘33转动，从而将底部采样管34进行卷收。底部采样上的配重块35使得底部采样管34能够快速下潜，配重块35上设有电子水压计56，电子水压计56用于检测当前底部采样管34的位置深度，从而对底部采样管34的取样深度进行控制。

所述水表采样装置包括设置在船体2顶部的采样电机36、与采样电机36主轴连接的转动杆37上、设置在转动杆37上的水表采样管38，所述采样电机36转动带动转动杆37上的水表采样管38，从船体2侧面进行采样。所述采样电机36为力矩电机51，通过力矩电机51带动转动杆37转动，使得转动杆37上的水表采样管38，进入船体2一侧的水域中进行采样。

为什么一片水域需要通过两个装置分开进行采样，因为深层或浅层采样需要采样管沉浸至水底，船体2航行时动力系统产生的水流对其影响较少，但是对水表进行采样时不同，为了减少船体2航行产生的影响，所以水表采样管38对船体2一侧的表层水域进行采样，避免船体2航行驶过，对数据影响较大。

结合上文所述侧扫声呐16的参数信息以及水质采样的数据，对水域内进行科学地进行投料，以下为投料装置的具体结构：

投料装置：

如说明书附图图4、图5所示，所述投料装置包括储料仓5、转盘6、设置在转盘6上的料筒7、与转盘6连接的撒料驱动电机22；储料仓5内盛放有饵料，储料仓5底部设有进料口30，进料口30连接设有连接筒27，连接筒27底部设有壳体29，壳体29通过连接筒27与进料口30相通，壳体29内部设有与进料口30高度配合的转盘6，转盘6上设有多个料筒7。进料口30与料筒7连通时，储料仓5内的饵料进入料筒7，进料口30与料筒7未连通时，转盘6对进料口30的饵料进行限位，防止饵料下漏。与转盘6连接的撒料驱动电机22为步进电机，步进电机的主轴连接有转轴32，转轴32另一端与转盘6连接，步进电机驱动转盘6转动，从而控制料筒7与进料口30进行连通，从而通过步进电机控制料筒7的进料。

所述壳体29底部设有下料口31，饵料通过下料口31直接进入水内，因为现有的投料船不了解水域内生物的分布情况，所以投料时大多为盲目的进行投料，结合上文已经测得水域的全部信息，所以需要精细化的进行投料，通过以下结构进行改善，如说明书附图图5所示，料筒7底部铰接设置有活动盖板28，所述活动盖板28的铰接点必须先经过下料口31，否则活动盖板28会卡在下料口31，导致撒料电机无法转动。

此处为何设置在活动盖板28而不是电动球阀或者是取消活动盖板28让料筒7直接与下料口31连通，因为在进行撒料时无人投料船是在航行的，饵料经过下料口31后，会受到惯性进入水内，进入水内后还会受到浮力作用下散开。因为整个投料过程，可看做由点串联成航线的进行投料，采用电动球阀或料筒7直接与下料口31连通导致整个航线的投料点减少，而且电动球阀整个撒料过程球阀的关闭需要反映时间，而料筒7直接与下料口31连通时，未到达准确的撒料点位时，料筒7已经开始撒料导致撒料的提前性，上述二者撒料时饵料距离水面还有一段距离，不可避免的导致惯性的离散量远大于通过活动盖板28的离散量。采用活动盖板28进行撒料时，只有活动盖板28打开后才能够进行撒料，活动盖板28打开后饵料受到活动盖板28的导向，避免提前撒料以及减少受到饵料的惯性。

为了进一步提高装置的智能化的程度，所述投料装置的储料仓5内部设有料位计量装置，为了节省空间以及保持船体2整体的平衡性，所以储料仓5设置为矩形，为了避免储料仓5底部留有余料，导致空间利用不充分，所以进一步改进料位计量装置还带有导料的效果，以下为具体结构：

如说明书附图图6所示，所述料位计量装置包括设置在储料仓5内部的底板44、与底板44连接的活动杆45、与活动杆45连接的弹性件和位移传感器46；储料仓5上设有活动孔，活动孔与活动杆45配合。弹性件为弹簧，套接在活动杆45上，活动杆45能在弹力的作用下在储料仓5的活动孔内位移，架体3底侧设有位移传感器46，位移传感器46检测活动杆45的活动量，从而测量储料仓5内饵料的余量。储料仓5内饵料少时对弹簧的压力小，通过弹簧的作用底板44呈斜面，饵料滑向进料口30，从而避免剩余的饵料在储料仓5底部堆积。为了使得无人投料船的续航能力进一步提升以及便于无人投料船进行靠泊，所以设置以下结构：

泊停充电装置：

如说明书附图图2、图7和图8所示，所述泊停充电装置包括设置在岸边的泊停架体11、设置在泊停架体11上的锁定装置、充电头12；泊停架体11上的锁定装置为电磁锁55，具体设置在下文所述的回收架体39上，电磁锁55是利用电生磁的原理，当电流通过硅钢片时，电磁锁55会产生强大的吸力紧紧的吸住吸附铁板，吸附后可承受拉力为可达800N—5000N不等。因为无人投料船的船体2为316不锈钢，所以需要在船体2的架体3前端焊接吸附板17，避免船体2整个船体2带有磁性干扰部分设备的精度和工作情况。因为电磁锁55毕竟是通过电才能进行控制，为了避免特殊天气导致停电后，无人投料船随处漂流后搁浅撞坏侧扫声呐16，所以通过以下结构来进行改进：

如说明书附图图7所示，所述泊停充电装置还包括设置在泊停架体11内的拖板40、设置在回收架体39上的挡块41、铰接设置在拖板40上的回收架体39、与拖板40连接的托板驱动组件；所述托板驱动组件为电动推杆23，电动推杆23是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置，而且电动推杆23有个优点是断电后仍保持断电前状态，不会发生位移变化。回收架体39与挡块41位于水中，电动推杆23的推杆收缩时带动拖板40滑动，位于水中的回收架体39沿铰接点发生转动，所述回收架体39相对于泊停架体11滑动进入泊停架体11内部。

所述无人投料船的前端进入回收架体39中，通过所述电磁锁55对船体2进行固定，电动推杆23的推杆收缩带动拖板40滑动收缩，回收架体39上的挡块41抵住无人投料船的后端，位于水中的回收架体39沿铰接点发生转动，带动船体2脱离水面，再通过电动推杆23的推杆进一步收缩使得无人投料船进入泊停架体11内部。

为了能够在固定船体2的同时对无人投料船的电池4进行充电，如说明书附图图8所示，所述充电装置固定设置在回收架体39上，使得无人投料船被电磁锁55固定后，充电头12能够对电池4进行充电。所述充电装置包括充电头12，所述充电头12外侧设有绝缘橡胶套52，绝缘橡胶套52的顶端设有活动口19，充电头12通过活动口19进入，进入电池4的充电口。进入电池4的充电口时，绝缘橡胶套52被电池4充电口压缩，挡在充电口外侧，充电头12从活动口19露出进入充电口，从而对电池4进行充电。未进行充电时，绝缘橡胶套52通过自身弹力恢复形变，将充电头12保护在内，防止雨水等破坏导致短路。

泊停充电装置还设有GNSS定位系统以及红外定位件，无人投料船根据泊停充电装置的位置进行，驶向泊停充电装置，泊停完成后再通过充电头对其进行充电。GNSS定位系统也叫全球导航卫星系统，是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。无人投料船搭载有GNSS信号接收机，对无人投料船驾驶环境中各个物体对信号反射后会对接收机产生影响的现象。而泊停充电装置上设有信号基站，使得无人投料船根据泊停充电装置信号基站的位置，来进行导航驾驶。为了进一步提高定位的准确性，避免受到特殊天气影响定位精度，导致无人投料船充电装置对接不准确，所述红外定位件为红外测距传感器，红外测距传感器是用红外线为介质的测量系统，测量范围广且响应时间短。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，利用的红外测距传感器LDM301发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据,经信号处理器处理后计算出物体的距离。

红外测距传感器控制电动推杆23对无人投料船进行回收，无人投料船根据泊停充电装置的位置驶向泊停充电装置，充电头12对其进行充电，再通过电磁锁55进行固定吸附，而后通过电动推杆23带动回收架体进行回收。

在对无人投料船电池4续航和泊停功能进行完善后，进一步对无人投料船的投料系统进行优化，使得无人投料船的投料系统具有自动上料的功能，无需人工对其进行操作，进一步优化了装置的功能，以下为上料仓的具体结构：

上料仓：

考虑到无人投料船在水中上料时，船体2会随着水进行漂动，避免上料仓对无人投料船的储料仓5进行输送饵料时，因为晃动出现撒料的现象，导致饵料浪费，所以上料仓体13设置在泊停架体11上方，

如说明书附图图1所示，所述上料仓包括上料仓体13、设置在上料仓体13内部的开关控制装置、设置在上料仓体13底部的活动导料筒14；所述上料仓体13的顶部铰接设有盖板42，上料仓体13的盖板42打开后用于添加饵料，所述盖板42顶部设有光电传感器43(附图标号43的内部)，光电传感器43是将光信号转换为电信号的一种器件，光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器，也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，在本装置中主要用于检测上料仓内饵料的余量，上料仓内饵料余量过少时，提醒工作人员进行添加饵料。

如说明书附图图2所示，所述开关控制装置开关阀包括控制驱动组件、开关阀包括控制驱动组件为力矩电机51，力矩电机51的主轴连接有连接杆47，连接杆47与挡料板15固定连接，所述力矩电机51转动连接杆47带动挡料板15幅度的大小，控制挡料板15与上料仓体13之间的间隙大小，进而控制上料仓体13内饵料的下料量。力矩电动机可以在电动机低速甚至堵转，即转子无法转动时仍能持续运转，不会造成电动机的损坏。而在这种工作模式下，电动机可以提供稳定的力矩给负载，适合用于低转速的场合，所以说通过力矩电机51适合用于控制挡料板15启闭。

为了使得对无人投料船上料时，避免撒料或受到天气的影响，所以进一步改进：

如说明书附图图1、图9所示，上料仓体13底部还设有活动导料筒14，所述活动导料筒14与上料仓体13之间设有弹性组件，弹性组件为弹簧。力矩电机51转动连接杆47带动挡料板15处于开启状态时，所述挡料板15作用于导料筒7上端，同时弹簧被压缩，使得导料筒7向下位移。

如说明书附图图3所示，储料仓5与之相适应改进结构为：所述储料仓5顶部设有接料口，接料口高于储料仓5且接料口的直径大于导料筒7直径，便于导料筒7进入接料口。为了避免受到天气的影响或者出现撒料的情况，所述接料口套接设有橡胶盖48，所述橡胶盖48顶部为可活动的橡胶片54，导料筒7进入接料口后，橡胶片54被压缩至接料口内部，上料完成后，橡胶片54通过自身弹性形变恢复原位。需要特别注意的是橡胶片54与橡胶盖48之间的连接部分不能够过小，否则无法橡胶片54通过自身弹性形变恢复原位。

需要特别注意的是：

无人投料船的装载的电机看似较多实则对耗电量的影响甚微，因为装载的电机除了驱动装置的无刷电机之外，其他电机和水泵8不是一直使用，所以对耗电量影响甚微。

上料仓上料时,料位计量装置的底板44不会被卡料，如说明书附图图6所示，导料筒7与接料口位置距离料位计量装置的底板44位置较远，而且料位计量装置的底板44的活动量不是特别大，所以料位计量装置的底板44不会被卡料。

使用方法详解：

S1，通过侧扫声呐16和采样装置，掌握水产空间分布、数量、个体大小、水质等参数数据，构建投料模型。采样装置进行采样时，水泵8连接的进水管路通过水底采样装置和水表采样装置，进行取样后，通过出水口将水样泵入水样仓9，通过多参数水质分析对水质进行检测。

S2，无人投料船根据地形信息以及设定的航线，对水域内进行投料，投料时步进电机驱动转盘6转动，进料口30与料筒7连通，储料仓5内的饵料进入料筒7，料筒7转动至下料口31位置时，料筒7内的饵料通过下料口31直接进入水内。

S3，无人投料船通过定位系统以及红外定位件，无人投料船根据泊停充电装置的位置进行规划航线，驶向泊停充电装置，无人投料船驶入泊停区，充电头12对无人投料船电池进行充电，再通过电磁锁55进行固定吸附，电动推杆23的推杆收缩带动拖板40滑动，回收架体39上的挡块41抵住无人投料船的后端，位于水中的托板沿铰接点发生转动，带动船体2脱离水面，带动无人投料船脱离水面无人投料船泊停完成。

S4,无人投料船需要进行上料时，所述力矩电机51推动连接杆47带动挡料板15打开，同时挡料板15作用于导料筒7上端，弹簧被压缩，使得导料筒7向下位移进入储料仓5顶部的接料口，进行上料。

综上所述，本装置能够用于水产养殖系统对养殖的水域通过地形测量、水质检测、生物生长分布状态进行环境生态建模，从而对水产养殖投料的优化合理利用，实现精细化、智能化、变频式投料，解决了水产养殖中的何时投料、何地投料、投多少料等问题，最大限度地减少了人员投入，真正意义上实现了无人化、智能化养殖，依托无人投料船构建了水产养殖物联网大数据平台，实时记录水产整个生长周期的水质、气象、投料类型、投料量、投料时间、水产数量和个体大小等数据，为水产养殖的投料优化、产量预估和资产盘点提供基础科学数据。

Claims (9)

1.一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，其特征在于：包括无人投料船、设置在投料船底部的采样装置、泊停充电装置、上料仓和设置在无人投料船上的数据集成模块(1)；

所述无人投料船包括船体(2)、设置在船体(2)底部两侧的动力系统、设置在船体(2)顶部的架体(3)、设置在架体(3)上的投料装置、设置在架体(3)上的电池(4)；所述电池(4)为无人投料船供能，所述船体(2)漂浮在水面，所述船体(2)底部两侧的动力系统提供动力前进；

所述投料装置包括储料仓(5)、转盘(6)、设置在转盘(6)上的料筒(7)、与转盘(6)连接的撒料驱动电机(22)；所述储料仓(5)与料筒(7)之间连通，所述撒料驱动电机(22)驱动转盘(6)转动，所述料筒(7)内的饵料撒下；

所述采样装置包括水泵(8)、水样仓(9)、与水样仓(9)连接的水质分析仪(10)，所述水泵(8)的出水口连接设有出水管路，所述出水管路水样仓(9)连通，与水样仓(9)连接的所述水质分析仪(10)对水样进行检测分析；

所述泊停充电装置包括泊停架体(11)、设置在泊停架体(11)上的锁定装置、充电头(12)，所述泊停架体(11)设置在岸边，所述无人船停靠在岸边后，所述锁定装置对船体(2)进行固定，所述充电头(12)与电池(4)的充电口配合进行充电；

所述上料仓包括上料仓体(13)、设置在上料仓体(13)内部的开关控制装置、设置在上料仓体(13)底部的活动导料筒(14)；所述上料仓体(13)设置在泊停架体(11)上方，所述开关控制装置开关阀包括控制驱动组件、与控制驱动组件的活塞杆连接的挡料板(15)，所述活动导料筒(14)与上料仓体(13)之间设有弹性组件；所述控制驱动组件带动挡料板(15)处于开启状态时，所述挡料板(15)作用于导料筒(7)上端；

所述数据集成模块(1)包括控制终端、导航定位系统、通信系统、定位系统、水质仪、声呐(16)、大数据平台。

2.根据权利要求1所述一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，其特征在于：所述动力系统包括安装板(18)、设置在安装板(18)底部的推进器、设置在推进器外部的防缠绕保护壳(20)；

所述推进器包括推进器外壳(21)、设置在推进器外壳(21)内的驱动电机、与驱动电机主轴连接的连接轴、与连接轴连接的叶轮(24)；

所述推进器外壳(21)设有进水孔(25)和出水孔(26)；所述防缠绕保护壳(20)铰接设置在安装板(18)底部，所述防缠绕保护壳(20)底部设有进水孔(25)；

所述推进器驱动船体(2)推进，所述防缠绕保护壳(20)与推进器外壳(21)平行。

3.根据权利要求1所述一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，其特征在于：所述投料装置还包括连接筒(27)、铰接设置料筒(7)底部的活动盖板(28)、设置在料筒(7)外部的壳体(29)；

所述连接筒(27)连通储料仓(5)与壳体(29)，所述壳体(29)设有进料口(30)和下料口(31)，所述壳体(29)内部设有转轴(32)，所述转轴(32)一端与转盘(6)连接另一端与撒料电机连接，所述转盘(6)上设有多个料筒(7)；

所述撒料电机驱动转轴(32)带动转盘(6)转动，所述转盘(6)上的料筒(7)依次与进料口(30)、下料口(31)连通。

4.根据权利要求1所述一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，其特征在于：所述采样装置还包括水底采样装置和水表采样装置；

所述水底采样装置包括卷收盘(33)、卷收盘(33)驱动装置、设置在卷收盘(33)上的底部采样管(34)、与底部采样管(34)连接的配重块(35)；所述卷收盘(33)驱动装置驱动卷收盘(33)转动控制采样管下潜深度；

所述水表采样装置包括设置在船体(2)顶部的采样电机(36)、与采样电机(36)主轴连接的转动杆(37)上、设置在转动杆(37)上的水表采样管(38)，所述采样电机(36)转动带动转动杆(37)上的水表采样管(38)，从船体(2)侧面进行采样。

5.根据权利要求1所述一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，其特征在于：所述泊停充电装置还包括设置在泊停架体(11)内的拖板(40)、铰接设置在拖板(40)上的回收架体(39)、设置在回收架体(39)上的挡块(41)、与拖板(40)连接的托板驱动组件；

所述托板驱动组件的活塞杆收缩时带动所述拖板(40)滑动，所述拖板(40)与回收架体(39)之间转动，所述回收架体(39)相对于泊停架体(11)滑动进入泊停架体(11)内部。

6.根据权利要求1所述一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，其特征在于：所述上料仓体(13)的顶部铰接设有盖板(42)，所述盖板(42)顶部设有光电传感器(43)。

7.根据权利要求1或3所述一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，其特征在于：所述投料装置的储料仓(5)内部设有料位计量装置，所述料位计量装置包括设置在储料仓(5)内部的底板(44)、与底板(44)连接的活动杆(45)、与活动杆(45)连接的弹性件和位移传感器(46)；

所述底板(44)与饵料接触，所述位移传感器(46)测量活动杆(45)的位移距离；

所述储料仓(5)顶部设有接料口，所述接料口套接设有橡胶盖(48)。

8.根据权利要求1所述一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，其特征在于：所述无人投料船体(2)设有充气口(49)和放气口(50)，所述无人船体(2)与架体(3)可拆卸连接，所述无人船架体(3)为折叠式架体(3)。

9.根据权利要求1所述一种用于水产养殖智能无人投料船及养殖系统，其特征在于：所述充电装置固定设置在回收架体(39)上，所述充电装置包括充电头(12)，所述充电头(12)外侧设有绝缘橡胶套(52)。

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