CN114747524B - 一种循环流水养殖的自动投喂系统及方法 - Google Patents

一种循环流水养殖的自动投喂系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种循环流水养殖的自动投喂系统及方法，它涉及水产养殖技术领域，其包括养殖槽、水温监测单元、养殖槽污物回收处理装置、控制器、可调节投饵机单元；所述的水温监测单元设置在养殖槽内，接收养殖槽内水温；所述的养殖槽污物回收处理装置与养殖槽尾部相连通，收集养殖槽内污物并处理；所述的水温监测单元和养殖槽污物回收处理装置分别将水温信号和污物重量信号传送给所述控制器；所述可调节投饵机单元安装于养殖槽上方且与所述控制器连接。采用上述技术方案后，本发明可实现根据养殖环境变化自动调节投喂量，实现科学喂养、节约成本和保护水体水质，且提高鱼类产量及质量。

Description

一种循环流水养殖的自动投喂系统及方法
技术领域
本发明涉及水产养殖技术领域，具体涉及一种循环流水养殖的自动投喂系统及方法。
背景技术
中国是渔业大国，水产养殖已经成为水产品生产的主体渔业，尤其是鱼类养殖业，是动物蛋白供给的主要保障，鱼类养殖过程中，鱼儿的对饵料的实际需求量复杂多变，是由养殖槽的水温等环境因素和鱼儿的实际生长阶段决定。传统鱼类养殖的投喂方式是凭经验定时、定量投喂，此种投喂方式不能根据养殖环境变化和鱼类生长习性精准调节，投饵过少易造成鱼类生长受限，投饵过多则造成饵料浪费、提高养殖成本，并且过剩饵料影响养殖槽水体水质。
为解决上述问题，现有技术提出有自动投饵机和投喂方法，例如申请号CN202110929541.2的中国发明专利提供了一种鱼类投喂装置，其利用分食盘解决了自动喂鱼器大多无法调节每次投喂的饲料数量问题，但不能根据鱼类生长习性精准调节投喂量。又如申请号CN202010366856.6的中国发明专利提供了一种基于图像处理的鱼类投喂方法、系统、设备及存储介质，运用图像处理鱼类运动轨迹得到鱼类运动参数进而确定鱼类饥饿状态来确定是否投喂，此方法可以准确判断投喂时间。但该方法存在两方面问题，一方面图像识别鱼类运动轨迹难以准确测量且工作量繁重不能实现，另一方面，该方法不能根据鱼类生长阶段和养殖环境准确调整鱼类投喂量。再如申请号CN201810231326.3的中国发明专利提供了一种基于模糊算法的水产鱼类投喂量预估方法，根据鱼类平均体重和水温，运用模糊算法预估鱼类投喂量，该方法通过鱼类平均体重来确定鱼类生长阶段进而确定食量，同时还考虑水温对鱼类食量的影响，但是没有考虑到投喂饵料过多的情况，不能及时发现饵料精准投喂和投喂过量的区别，易造成饵料浪费。
有鉴于此，本发明针对上述鱼类投喂装置及方法中未臻完善所导致的诸多缺失及不便，而深入构思，且积极研究改良试做而开发设计出本发明。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种循环流水养殖的自动投喂系统及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：
一种循环流水养殖的自动投喂系统，其特征在于：其包括养殖槽、水温监测单元、养殖槽污物回收处理装置、控制器、可调节投饵机单元；所述的水温监测单元设置在养殖槽内，用于接收养殖槽内水温；所述的养殖槽污物回收处理装置与养殖槽尾部相连通，用于收集养殖槽内污物并处理；所述的水温监测单元和养殖槽污物回收处理装置分别将水温信号和污物重量信号传送给所述控制器；所述可调节投饵机单元安装于养殖槽上方且与所述控制器连接；所述控制器具有计算处理功能，根据水温及污物量计算出最终投喂量至可调节投饵机单元，合理控制投饵量。
进一步，所述水温监测单元包括水温传感器及比例放大器，所述的水温传感器通过比例放大器与所述的控制器电性连接，所述水温传感器与比例放大器设置在养殖槽内。
进一步，所述养殖槽污物回收处理装置包括排污管道及污物过滤收集装置，所述排污管道与养殖槽的底部及污物过滤收集装置连接，所述的污物过滤收集装置与所述的控制器电性连接。
一种循环流水养殖的自动投喂方法，其包括以下步骤：
步骤一：在控制器上设置投喂时间段；
步骤二：根据日投喂量计算规则计算基础投喂量，其计算方法为：
A0＝W·N·R
式中，A0表示日基础投喂量，W表示鱼的平均体重，N表示鱼的尾数，R表示日投喂率；
步骤三：根据水温监测单元获取养殖槽内水温数据调节基础投喂量得到一次修正投喂量，其计算方法为：
A1＝A0·(1+k1·ΔT)
式中，A1表示一次修正投喂量，k1表示水温变化比例系数，ΔT表示采集的水温与标准水温的偏差；
步骤四：根据养殖槽污物回收处理装置的污物重量数据反馈计算第n日的最终投喂量，其计算方法为：
A2＝A1·(1-k2·Δγn)
式中，A2表示最终修正投喂量，k2表示污物重量变化比例系数，Δγn表示第n-1日污物重量增长率与第n-2日至第n-i-1日共i天污物重量平均增长率的偏差。
其中，第n-1天污物重量增长率计算方法为：
Figure BDA0003593367610000031
式中，rn-1表示第n-1天污物重量增长率，Gn-1表示第n-1天养殖槽污物回收处理装置的污物重量，Gn-2表示第n-2天养殖槽污物回收处理装置的污物重量。
其中第n-1日污物重量增长率与第n-2日至第n-i-1日共i天污物重量平均增长率的偏差Δγn计算方法为：
Figure BDA0003593367610000032
当n＜4时，Δγn＝0，即跳过步骤四，不根据养殖槽污物回收处理装置的污物重量数据反馈修正投喂量，最终修正投喂量为：
A2＝A1＝A0·(1+k1·ΔT)
当n≥4时
Figure BDA0003593367610000041
进一步，所述步骤四中，统计养殖槽污物重量增长率Δγ对鱼类投喂量具备反馈功能，若前一日污物重量增长率与前几日污物重量增长率的偏差Δγ为正，表明饵料投喂量过大，污泥中残饵量过多导致污物重量增长率增大，下次投喂需减少投喂量；若前一日污物重量增长率与前几日污物重量增长率的偏差Δγ为负，表明饵料投喂量过少，限制鱼类生长故污物重量增长率减小，下次投喂需增大投喂量。
采用上述技术方案后，本发明通过检测养殖槽水温和养殖槽中污物重量增长率数据变化量，能够实时监测养殖槽的养殖环境变化和鱼类实际生长阶段，且污物重量增长率的数据可及时反应投喂饵料量是否合理，具备反馈功能，通过控制器和可调节投饵机单元相互配合可实现根据养殖环境变化自动调节投喂量，实现科学喂养、节约成本和保护水体水质，且提高鱼类产量及质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
参看图1所示，本发明揭示了一种循环流水养殖的自动投喂系统，其包括养殖槽1、水温监测单元2、养殖槽污物回收处理装置3、控制器4、可调节投饵机单元5。
所述的水温监测单元2设置在养殖槽1内，接收养殖槽1内的水温；所述水温监测单元2包括水温传感器(图中未揭示)及比例放大器(图中未揭示)，水温传感器通过比例放大器与所述的控制器电性连接，所述水温传感器与比例放大器设置在养殖槽1内。
所述养殖槽污物回收处理装置3与养殖槽1的尾部相连通，养殖槽污物回收处理装置3用于收集养殖槽1内污物并处理；所述养殖槽污物回收处理装置3包括排污管道31、污物过滤收集装置32，所述排污管道31与养殖槽1的底部及污物过滤收集装置32连接，所述的污物过滤收集装置32与所述的控制器4电性连接。
所述的水温监测单元2和养殖槽污物回收处理装置3分别将水温信号和污物重量信号传送给所述控制器4；所述可调节投饵机单元5安装于养殖槽1上方且与所述控制器4连接，所述控制器5用于将水温和污物重量信号根据各自调节函数计算出最终投喂量至可调节投饵机单元5，合理控制投饵量。
养殖槽污物回收处理装置3的结构与申请号为CN202120329613.5，公开号为CN214829859U的一种污泥自动脱水压榨设备所公开的结构相同。
可调节饵机单元5为市面上的常用的能够定时定量投饵的设备。
参看图2所示，为本发明实施例一种循环流水养殖的自动投喂方法，
其包括以下步骤：
步骤一：在控制器上设置投喂时间段；
步骤二：根据日投喂量计算规则计算基础投喂量，其计算方法为：
A0＝W·N·R
式中，A0表示日基础投喂量，W表示鱼的平均体重，N表示鱼的尾数，R表示日投喂率；
步骤三：根据水温监测单元获取养殖槽内水温数据调节基础投喂量得到一次修正投喂量，其计算方法为：
A1＝A0·(1+k1·ΔT)
式中，A1表示一次修正投喂量，k1表示水温变化比例系数，ΔT表示采集的水温与标准水温的偏差；
步骤四：根据养殖槽污物回收处理装置的污物重量数据反馈计算第n日的最终投喂量，其计算方法为：
A2＝A1·(1-k2·Δγn)
式中，A2表示最终修正投喂量，k2表示污物重量变化比例系数，Δγn表示第n-1日污物重量增长率与第n-2日至第n-i-1日共i天污物重量平均增长率的偏差。
其中，第n-1天污物重量增长率计算方法为：
Figure BDA0003593367610000061
式中，rn-1表示第n-1天污物重量增长率，Gn-1表示第n-1天养殖槽污物回收处理装置的污物重量，Gn-2表示第n-2天养殖槽污物回收处理装置的污物重量。
其中第n-1日污物重量增长率与第n-2日至第n-i-1日共i天污物重量平均增长率的偏差Δγn计算方法为：
Figure BDA0003593367610000062
当n＜4时，Δγn＝0，即跳过步骤四，不根据养殖槽污物回收处理装置的污物重量数据反馈修正投喂量，最终修正投喂量为：
A2＝A1＝A0·(1+k1·ΔT)
当n≥4时
Figure BDA0003593367610000071
首先，根据步骤一所述在控制器4上设置投喂时间段；然后根据步骤二所述，根据养殖槽1内鱼类的平均体重、尾数、日投喂率计算基础投喂量；再根据步骤三所述，根据养殖槽1内水温数据对基础投喂量进行修正得到一次修正投喂量；最后根据步骤四所述，根据养殖槽污物回收处理装置3的污物重量数据反馈计算最终投喂量。
水温是影响鱼类食量的重要因素，在一定范围内，水温越高则鱼类食量越大，故采用养殖槽1内水温数据对基础投喂量进行修正；统计养殖槽污物重量增长率Δγ对鱼类投喂量具备反馈功能；若前一日污物重量增长率与前几日污物重量增长率的偏差Δγ为正，表明饵料投喂量过大，污泥中残饵量过多导致污物重量增长率增大，下次投喂需减少投喂量，若前一日污物重量增长率与前几日污物重量增长率的偏差Δγ为负，表明饵料投喂量过少，限制鱼类生长故污物重量增长率减小，下次投喂需增大投喂量。
以石斑鱼为例，先在控制器4上设置投喂时间段，预先对目标鱼类的平均体重和尾数进行了统计和采集，参考文献[1]已有关于目标鱼类的研究说明其日体重增长率0.523％，([1]何庆，李鑫渲，曲焕韬，黎祖福.深水抗风浪网箱斜带石斑鱼生长研究[J].河北渔业，2009(09)：1-3+7.)
表1为循环流水养殖内鱼类的平均体重和尾数，以及日体重增长率和日投喂率，根据步骤二的日投喂量计算规则计算基础投喂量，其计算方法为：
A0＝W·N·R
式中，A0表示日基础投喂量，W表示鱼的平均体重，N表示鱼的尾数，R表示日投喂率；
表1基础投喂量A0计算数据
Figure BDA0003593367610000081
石斑鱼生长的标准水温为23℃，根据水温监测单元获取循环流水养殖槽内一周水温数据如表2所示。
按照步骤三的一次修正投喂量计算方法，可计算不同水温下的一次修正投喂量A1
A1＝A0·(1+k1·ΔT)
表2一次修正投喂量A1计算数据
Figure BDA0003593367610000082
Figure BDA0003593367610000091
按照步骤四根据养殖槽污物回收处理装置的污物重量数据反馈计算最终投喂量，其计算方法为：
A2＝A1·(1-k2·Δγn)
收集养殖槽污物回收处理装置的污物，并统计污物重量，第n-1天污物重量增长率计算方法为：
Figure BDA0003593367610000092
Δγn表示第n-1日污物重量增长率与第n-2日至第n-i-1日共i天污物重量平
均增长率的偏差，其计算方法为：
Figure BDA0003593367610000093
表3最终修正投喂量A2计算数据
Figure BDA0003593367610000101
由此可见，本发明通过检测养殖槽1水温和养殖槽1中污物重量增长率数据变化量，能够实时监测养殖槽的养殖环境变化和鱼类实际生长阶段，且污物重量增长率的数据可及时反应投喂饵料量是否合理，具备反馈功能，通过控制器4和可调节投饵机单元5相互配合可实现根据养殖环境变化自动调节投喂量，实现科学喂养、节约成本和保护水体水质，且提高鱼类产量及质量。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种循环流水养殖的自动投喂方法，采用循环流水养殖的自动投喂系统，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤一：在控制器上设置投喂时间段；
步骤二：根据日投喂量计算规则计算基础投喂量，其计算方法为：
A0＝W·N·R
式中，A0表示日基础投喂量，W表示鱼的平均体重，N表示鱼的尾数，R表示日投喂率；
步骤三：根据水温监测单元获取循环流水养殖槽内水温数据调节基础投喂量得到一次修正投喂量，其计算方法为：
A1＝A0·(1+k1·ΔT)
式中，A1表示一次修正投喂量，k1表示水温变化比例系数，ΔT表示采集的水温与标准水温的偏差；
步骤四：根据养殖槽污物回收处理装置的污物重量数据反馈计算第n日的最终投喂量，其计算方法为：
A2＝A1·(1-k2·Δγn)
式中，A2表示最终修正投喂量，k2表示污物重量变化比例系数，Δγn表示第n-1日污物重量增长率与第n-2日至第n-i-1日共i天污物重量平均增长率的偏差；
其中，第n-1天污物重量增长率计算方法为：
Figure FDA0003967383400000011
式中，rn-1表示第n-1天污物重量增长率，Gn-1表示第n-1天养殖槽污物回收处理装置的污物重量，Gn-2表示第n-2天养殖槽污物回收处理装置的污物重量；
其中第n-1日污物重量增长率与第n-2日至第n-i-1日共i天污物重量平均增长率的偏差Δγn计算方法为：
Figure FDA0003967383400000012
当n＜4时，Δγn＝0，即跳过步骤四，不根据养殖槽污物回收处理装置的污物重量数据反馈修正投喂量，最终修正投喂量为：
A2＝A1＝A0·(1+k1·ΔT)
当n≥4时
Figure FDA0003967383400000013
所述循环流水养殖的自动投喂系统包括养殖槽、水温监测单元、养殖槽污物回收处理装置、控制器、可调节投饵机单元；所述的水温监测单元设置在养殖槽内，用于接收养殖槽内水温；所述的养殖槽污物回收处理装置与养殖槽尾部相连通，用于收集养殖槽内污物并处理；所述的水温监测单元和养殖槽污物回收处理装置分别将水温信号和污物重量信号传送给所述控制器；所述可调节投饵机单元安装于养殖槽上方且与所述控制器连接；所述控制器具有计算处理功能，根据水温及污物量计算出最终投喂量至可调节投饵机单元，合理控制投饵量。
2.根据权利要求1所述的一种循环流水养殖的自动投喂方法，其特征在于：所述步骤四中，统计养殖槽污物重量增长率Δγ对鱼类投喂量具备反馈功能，若前一日污物重量增长率与前几日污物重量增长率的偏差Δγ为正，表明饵料投喂量过大，污泥中残饵量过多导致污物重量增长率增大，下次投喂需减少投喂量；若前一日污物重量增长率与前几日污物重量增长率的偏差Δγ为负，表明饵料投喂量过少，限制鱼类生长故污物重量增长率减小，下次投喂需增大投喂量。
3.根据权利要求1所述的一种循环流水养殖的自动投喂方法，其特征在于：所述水温监测单元包括水温传感器及比例放大器，所述的水温传感器通过比例放大器与所述的控制器电性连接，所述水温传感器与比例放大器设置在养殖槽内。
4.根据权利要求1所述的一种循环流水养殖的自动投喂方法，其特征在于：所述养殖槽污物回收处理装置包括排污管道及污物过滤收集装置，所述排污管道与养殖槽的底部及污物过滤收集装置连接，所述的污物过滤收集装置与所述的控制器电性连接。
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