CN115202269A - 一种水产养殖投喂智能化控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水产养殖投喂智能化控制系统及其方法，包括投喂控制终端、投喂设备和水面信号采集装置；投喂设备和水面信号采集装置分别与控制终端连接；水面信号采集装置用于收集投喂区域的水面环境信息，并将收集的信息传输至投喂控制终端，投喂区域包括主要投喂区和备用投喂区，水面环境信息包括水面波动信号和水面视频信号；投喂控制终端用于接收投喂区域的水面环境信息，并根据投喂区域的水面环境信息判断投喂区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；投喂设备用于接收投喂控制终端发送信号，并根据信号控制投喂机是否进行投喂以及投喂量，从而可以精准控制投喂设备的运行，实现按需投喂饲料，减少饲料投喂不足或投喂过多的问题。

Description

一种水产养殖投喂智能化控制系统及其方法

技术领域

本发明属于水产养殖设施技术领域，尤其涉及一种基于水面环境信息的鱼类抢食活跃度的自适应投喂控制系统及方法，该系统方法可以根据鱼群的抢食活跃度对鱼群摄食欲望进行量化，实现饲料投喂量的精准控制。

背景技术

近年来，中国水产养殖业快速发展，养殖产量超过全球总产量的70％以上，而饲料是水产养殖重要生产成本，目前养殖饲料的投喂主要有人工抛撒和投喂机定时定量两种方式，并不能根据鱼类实际需求进行投喂，而鱼类在不同生长环境下摄食需求不同，不同时间阶段鱼类的饥饿程度不同，投喂量过少时，鱼群会发生激烈争抢行为，争抢中造成鱼体受伤，鱼群摄食不均匀；当投喂过多时，会造成饲料浪费，增加了养殖饲养成本，同时未食用的剩余颗粒在水中分解，对养殖水质的PH、浊度、氨氮等造成影响，而投喂量的过多、过少都不利于鱼的最佳生长状态。

同时在养殖过程中养殖户会在水面搭建生物浮床来种植水空心菜等蔬菜以及浮萍类水草，用来提升池塘的鱼体质量和水体氮、磷的去除能力，具有改善水质，减少鱼病发生的作用。但是生物浮床漂浮水面其位置相对移动不固定，在使用投喂机投喂过程中存在饲料抛撒到生物浮床的现象，造成饲料的浪费。

目前，基于鱼群摄食行为的投喂控制方法量化指标单一，而在复杂的水体环境中，单一行为指标易受其他因素影响，导致投喂决策的不准确。通过以鱼群在抢食过程中引起水面波动程度来量化饥饿程度的检测方法，但该方法容易受到自然风浪等自然因素的影响，无法准确反映鱼群真实的饥饿程度。

发明内容

针对在自然风浪影响下水面波动信号衡量鱼群抢食活跃性的不准确性以及实际养殖环境下水面遮挡下饲料投放到遮挡物浪费的问题，提出一种基于鱼群数量和鱼群抢食引起水面波动程度相融合的方法。

本发明可动态的表征鱼群抢食活跃度及饥饿程度，根据鱼群实时摄食欲望进行投喂，降低饲料投喂不足或投喂过多的风险，进而可以提高水产养殖业的产量。

本发明通过对投喂区鱼群数量和鱼群抢食过程中引起水面波动程度进行信号融合，来动态的反应鱼群实时的饥饿程度，消除在投喂决策中单一行为量化不准确的问题，实现对目标鱼群的精准投喂，避免饲料浪费现象。

同时本发明为减少因水面浮床遮挡导致的饲料浪费问题，在投喂区域划分主要投喂区和备用投喂区，根据实际的水面环境信息反馈投喂机，调节投喂出料口角度以及投喂速度来实现投喂区的选择，也可减少投喂过程中饲料浪费现象。

为了达到上述目的，本发明通过水面信号采集装置对投喂区域的水面环境信息进行收集，并发送至投喂控制终端；投喂区域包括主要投喂区和备用投喂区，投喂控制终端根据接收的投喂区域的水面环境信息判断投喂的区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；投喂设备接收投喂控制终端发出的信号，并根据所述信号控制投喂机是否进行投喂和投喂量；所述投喂控制终端按照优先级别，先识别主要投喂区水面是否有遮挡物，例如生物浮床等，当识别主要投喂区水面无遮挡物时，选择主要投喂区进行投喂，当主要投喂区水面有遮挡物时，识别备用投喂区水面是否有遮挡物，当识别备用投喂区水面无遮挡物时，选择备用投喂区进行投喂，当备用投喂区水面有遮挡物时停止投喂。

主要投喂区进行投喂时，通过水面信号采集装置对主要投喂区水面信息进行收集，识别水面有无遮挡物：当水面有遮挡物时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投喂动作；当水面无遮挡物时，通过所述投喂控制终端控制投喂设备进行少量投放饲料，并通过所述水面信号采集装置对主要投喂区的鱼群活跃性进行检测：当所述鱼群活跃性低时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投放；当所述鱼群活跃性中时，通过投喂控制终端控制投喂设备减少投喂量；当所述鱼群活跃性高时，通过投喂控制终端控制投喂设备继续投放。所述备用投喂区进行投喂时，通过水面信号采集装置对备用投喂区水面信息进行收集，识别水面有无遮挡物：当水面有遮挡物时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投喂动作；当水面无遮挡物时，通过所述投喂控制终端控制投喂设备进行少量投放饲料，并通过所述水面信号采集装置对备用投喂区的鱼群活跃性进行检测：当所述鱼群活跃性低时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投放；当所述鱼群活跃性中时，通过投喂控制终端控制投喂设备减少投放；当所述鱼群活跃性高时，通过投喂控制终端控制投喂设备继续投放。

本发明通过投喂区域水面波动信号与水面视频获取的投喂区鱼群数量及聚集度之间的信号进行结合，能够消除由其它外在自然环境引起的水面波动信号干扰，可更准确的对鱼群的活跃度进行检测，并根据鱼群摄食时活跃度控制投喂设备是否投喂和投喂量，从而可以精准控制投喂设备的运行，实现按需投喂饲料，减少饲料投喂不足或投喂过多的问题。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种水产养殖投喂智能化控制系统，包括投喂控制终端、投喂设备和水面信号采集装置；

所述投喂设备和水面信号采集装置分别与投喂控制终端连接；

所述水面信号采集装置用于收集投喂区域的水面环境信息，并将收集的信息传输至投喂控制终端，所述投喂区域包括主要投喂区和备用投喂区，水面环境信息包括水面波动信号和水面视频信号；

所述投喂控制终端用于接收投喂区域的环境信息，并根据所述投喂区域的环境信息判断投喂区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；

所述投喂设备用于接收投喂控制终端发送信号，并根据所述信号控制投喂机是否进行投喂以及投喂量。

上述方案中，所述水面波动信号通过GEMS软件对水面波动进行模拟，获取水面波动参数包括水面波动振幅A、波峰移动方向的水平向量D、和波峰到波峰的长度L，所述投喂控制终端根据实际水面波动的模拟参数值，通过如下公式计算水面波动程度：

其中，H(x,y,t)表示水面波动程度，

x与y表示模拟水面波动时每个点的x与y水平方向，

t表示水面波动时刻，

A_i表示i时刻水面波动振幅，

D_i表示i时刻波峰移动方向的水平向量，

w_i表示i时刻水面波动频率，w_i＝2π/L_i，L_i表示i时刻波峰到波峰的长度，

表示i时刻相位常量，

V_i表示i时刻波峰移动速度。

进一步的，所述水面视频信号包括目标投喂区鱼群摄食图像、对所述目标鱼群摄食图像进行图像预处理，得到目标鱼群摄食图像对应的鱼群数量。

所述对所述鱼群摄食时水面波动程度以及目标鱼群摄食图像鱼群数量进行鱼群抢食活跃度分类评级，确定不同情况下鱼群饥饿程度：

若目标投喂区鱼群摄食图像中所述鱼群数量高于最高预设值B₂，激烈抢食引起水面波动信号高于水面波动程度最高阈值H₂，则判定所述鱼群抢食活跃度高，饥饿程度高；

若目标投喂区鱼群摄食图像中所述鱼群数量为中间预设值B₁-B₂，在投喂区分散的移动摄食，无明显水面波动信号在所设水面波动程度中间阈值H₁-H₂，则判定所述鱼群抢食活跃度中，饥饿程度中；

若目标投喂区鱼群摄食图像中所述鱼群数量低于最低预设值B₁，对饲料颗粒无明显反应，且抢食引起的水面波动低于所设水面波动程度最低阈值H₁，则判定所述鱼群抢食活跃度低，饥饿程度低。

上述方案中，所述主要投喂区用于鱼群饲料的第一投放地，所述主要投喂区优先级最高；

所述备用投喂区用于鱼群饲料的第二投放地，所述备用投喂区是在主要投喂区水面上有遮挡物不适合投喂时再进行投喂的区域，所述备用投喂区的优先级次于主要投喂区；

上述方案中，所述投喂控制终端包括信号收发模块、信号处理模块和信息储存模块；

所述信号收发模块用于接收水面信号采集装置发出的信号和向投喂设备发送信号；

所述信号处理模块用于处理投喂区域的水面环境信息，并根据所述投喂区域的水面环境信息判断投喂区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；

所述信息储存模块用于储存水面信号采集装置收集的信息和投喂设备的工作信息。

一种根据所述水产养殖投喂智能化控制系统的控制方法，包括以下步骤：

所述水面环境信息对投喂区域的水面环境信息进行收集，并发送至投喂控制终端；

所述投喂区域包括主要投喂区和备用投喂区，所述投喂控制终端根据接收的投喂区域的水面环境信息判断投喂的区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；所述投喂设备接收投喂控制终端发送信号，并根据所述信号控制投喂机是否进行投喂和投喂量；

所述投喂控制终端按照优先级别，先识别主要投喂区水面是否有遮挡物，

当识别主要投喂区水面无遮挡物时，选择主要投喂区进行投喂，

当主要投喂区水面有遮挡物时，识别备用投喂区水面是否有遮挡物，

当识别备用投喂区水面无遮挡物时，选择备用投喂区进行投喂，

当备用投喂区水面有遮挡物时停止投喂。

上述方案中，所述主要投喂区进行投喂时，通过水面信号采集装置对主要

投喂区水面信息进行收集，识别水面有无遮挡物：

当水面有遮挡物时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投喂动作；

当水面无遮挡物时，通过所述投喂控制终端控制投喂设备进行少量投放饲料，并通过所述水面信号采集装置对主要投喂区的鱼群活跃性进行检测：

当所述鱼群活跃性低时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投放；

当所述鱼群活跃性中时，通过投喂控制终端控制投喂设备减少投喂量；

当所述鱼群活跃性高时，通过投喂控制终端控制投喂设备继续投放。

上述方案中，所述备用投喂区进行投喂时，通过水面信号采集装置对备用投喂区水面信息进行收集，识别水面有无遮挡物：

当水面有遮挡物时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投喂动作；

当水面无遮挡物时，通过所述投喂控制终端控制投喂设备进行少量投放饲料，并通过所述水面信号采集装置对备用投喂区的鱼群活跃性进行检测：

当所述鱼群活跃性低时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投放；

当所述鱼群活跃性中时，通过投喂控制终端控制投喂设备减少投放；

当所述鱼群活跃性高时，通过投喂控制终端控制投喂设备继续投放。

上述方案中，所述投喂量通过以下公式计算：

其中，Q(t)表示目标鱼群投喂量，

N(t)表示投喂区域鱼群数量，

H(t)表示水面波动程度，

q表示每条鱼每秒的进食量(单位：g)，H_max表示水面波动最大程度，

H_min表示水面波动最小程度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明水面信号采集装置对投喂区域的环境信息进行收集，并发送至投喂控制终端；所述投喂区域包括主要投喂区和备用投喂区，环境信息包括水面波动信号和水面视频信号；所述投喂控制终端根据接收的投喂区域的环境信息判断投喂的区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；所述投喂设备接收投喂控制终端发送信号，并根据所述信号控制投喂机是否进行投喂和投喂量，按需投喂饲料，减少饲料投喂不足或投喂过多的现象。

附图说明

图1为本发明一实施方式的控制系统结构图；

图2为本发明一实施方式的水面信号采集装置与鱼群抢食活跃度控制投喂示意图；

图3为本发明一实施方式的主要投喂区的投喂流程图；

图4为本发明一实施方式的备用投喂区的投喂流程图；

图5为本发明一实施方式的主要投喂区的投喂示意图；

图6为本发明一实施方式的备用投喂区的投喂示意图；

图7为本发明一实施方式的水面波动的示意图；

图8为本发明一实施方式的水面波动的模拟示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

图1所示为所述水产养殖投喂智能化控制系统的一种较佳实施方式，所述水产养殖投喂智能化控制系统，包括投喂控制终端、投喂设备和水面信号采集装置；

所述投喂设备和水面信号采集装置分别与投喂控制终端连接；优选的，所述投喂控制终端、投喂设备、水面信号采集装置均通过无线通信模块互联。

如图2所示，所述水面信号采集装置用于收集投喂区域的环境信息，并将收集的信息传输至投喂控制终端，所述投喂区域包括主要投喂区和备用投喂区，环境信息包括投喂区域的水面波动信号和水面视频信号；

所述投喂控制终端用于接收投喂区域的环境信息，并根据所述投喂区域的环境信息判断投喂区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；

所述投喂设备用于接收投喂控制终端发送信号，并根据所述信号控制投喂机是否进行投喂以及投喂量。

根据本实施例，优选的，所述水面波动信号通过软件对水面波动进行模拟，获取水面波动参数包括水面波动振幅A、波峰移动方向的水平向量D、和波峰到波峰的长度L，所述投喂控制终端根据实际水面波动的模拟参数值，结合图7和8所示，用一组参数来定义波：

波长L：波峰到波峰的长度，频率w＝2π/L，

振幅A：波峰到水平面的高度，

速度S：波峰每秒移动速度，

相位常量

方向D：波峰移动方向的水平向量(一个二维向量)。

通过如下公式计算水面波动程度：

其中，H(x,y,t)表示水面波动程度，

x与y表示模拟水面波动时每个点的x与y水平方向，

t表示水面波动时刻，

A_i表示i时刻水面波动振幅，

D_i表示i时刻波峰移动方向的水平向量，

w_i表示i时刻水面波动频率，w_i＝2π/L_i，L_i表示i时刻波峰到波峰的长度，

表示i时刻相位常量，

V_i表示i时刻波峰移动速度。

根据本实施例，优选的，所述水面视频信号包括目标投喂区鱼群摄食图像、对应于所述目标投喂区鱼群摄食图像的抢食活跃度，所述投喂控制终端根据视频信号以及水面波动信号，对鱼群抢食活跃度进行分类评级：

若目标投喂区鱼群摄食图像中所述鱼群数量高于最高预设值B₂，激烈抢食引起水面波动信号高于水面波动程度最高阈值H₂，则判定所述鱼群抢食活跃度高；

若目标投喂区鱼群摄食图像中所述鱼群数量为中间预设值B₁-B₂，在投喂区分散的移动摄食，无明显水面波动信号在所设水面波动程度中间阈值H₁-H₂，则判定所述鱼群抢食活跃度中；

若目标投喂区鱼群摄食图像中所述鱼群数量低于最低预设值B₁，对饲料颗粒无明显反应，且抢食引起的水面波动低于所设水面波动程度最低阈值H₁，则判定所述鱼群抢食活跃度低。

根据本实施例，优选的，最高预设值B₂为鱼群总数量50％，中间预设值B₁-B₂为鱼群总数量20％-50％，最低预设值B₁为鱼群总数量20％。

本发明通过调查发现鱼群喂食时的抢食活跃度，是表示鱼群饥饿程度的重要指标，其抢食活跃度越高表示鱼群越饥饿，通过投喂控制终端控制投喂设备少量投放饲料，通过水面信号采集装置对投放区域鱼群摄食时的活跃度变化检测，并根据鱼群摄食时的活跃程度控制投喂设备是否进行投喂；从而可以精准控制投喂设备的运行，实现按需投喂饲料，减少饲料投喂不足或投喂过多的问题。

根据本实施例，优选的，所述主要投喂区用于鱼群饲料的第一投放地，所述主要投喂区优先级最高；

所述备用投喂区用于鱼群饲料的第二投放地，所述备用投喂区是在主要投喂区水面上有遮挡物不适合投喂时再进行投喂的区域，所述备用投喂区的优先级次于主要投喂区。

根据本实施例，优选的，所述投喂控制终端包括信号收发模块、信号处理模块和信息储存模块；

所述信号收发模块用于接收水面信号采集装置发出的信号和向投喂设备发送信号；

所述信号处理模块用于处理投喂区域的环境信息，并根据所述投喂区域的环境信息判断投喂区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；信号处理模块通过水面波动信号、水面视频信号的配合来判断鱼群抢食的活跃度，当鱼群的抢食活跃度高于预设值时，视为需要投喂，当鱼群的抢食活跃度低于预设值时，视为不需要投喂；其中，通过水面视频信号能够对投喂区域的水面进行监测，可配合视频识别系统对水面视频进行识别，当投喂区域水面上有遮挡物时，视为不适合投放，避免投放饲料时，遮挡物影响饲料入水；其中视频识别是成熟且现有的技术，是对视频画面进行识别、检测、分析，滤除干扰，对视频画面中的异常情况做目标和轨迹标记，应用领域较为广泛，在本实施例中不在叙述。

所述信息储存模块用于储存水面信号采集装置收集的信息和投喂设备的工作信息。

本发明通过对投喂区鱼群数量和鱼群抢食过程中引起水面波动程度进行信号融合，来动态的反应鱼群实时的饥饿程度，消除在投喂决策中单一行为量化不准确的问题，实现对目标鱼群的精准投喂，避免饲料浪费现象。同时为减少因水面浮床遮挡导致的饲料浪费问题，在投喂区域划分主要投喂区和备用投喂区，根据实际的水面环境信息反馈投喂机，调节投喂出料口角度以及投喂速度来实现投喂区的选择，也可减少投喂过程中饲料浪费现象。

实施例2

一种根据实施例1所述水产养殖投喂智能化控制系统的控制方法，因此包括实施例1的有益效果，此处不再赘述。

所述水产养殖投喂智能化控制系统的控制方法，包括以下步骤：

所述水面信号采集装置对投喂区域的环境信息进行收集，并发送至投喂控制终端；

所述投喂区域包括主要投喂区和备用投喂区，所述投喂控制终端根据接收的投喂区域的环境信息判断投喂的区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；所述投喂设备接收投喂控制终端发送信号，并根据所述信号控制投喂机是否进行投喂和投喂量；

所述投喂控制终端按照优先级别，先识别主要投喂区水面是否有遮挡物，

当识别主要投喂区水面无遮挡物时，选择主要投喂区进行投喂，

当主要投喂区水面有遮挡物时，识别备用投喂区水面是否有遮挡物，

当识别备用投喂区水面无遮挡物时，选择备用投喂区进行投喂，

当备用投喂区水面有遮挡物时停止投喂。

结合图3和5所示，所述主要投喂区进行投喂时，通过水面信号采集装置对主要投喂区水面信息进行收集，识别水面有无遮挡物，来判断是否适合投喂：

当水面有遮挡物时，说明不适合投喂，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投喂动作；

当水面无遮挡物时，说明适合投喂，通过所述投喂控制终端控制投喂设备进行少量投放饲料，并通过所述水面信号采集装置对主要投喂区的鱼群活跃性进行检测：

当所述鱼群活跃性低时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投放；

当所述鱼群活跃性中时，通过投喂控制终端控制投喂设备减少投喂量；

当所述鱼群活跃性高时，通过投喂控制终端控制投喂设备继续投放。

结合图4和6所示，所述备用投喂区进行投喂时，通过水面信号采集装置对备用投喂区水面信息进行收集，识别水面有无遮挡物，来判断是否适合投喂：

当水面有遮挡物时，说明不适合投喂，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投喂动作；

当水面无遮挡物时，说明适合投喂，通过所述投喂控制终端控制投喂设备进行少量投放饲料，并通过所述水面信号采集装置对备用投喂区的鱼群活跃性进行检测：

当所述鱼群活跃性低时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投放；

当所述鱼群活跃性中时，通过投喂控制终端控制投喂设备减少投放；

当所述鱼群活跃性高时，通过投喂控制终端控制投喂设备继续投放。

根据本实施例，优选的，所述投喂量通过以下公式计算：

其中，Q(t)表示目标鱼群投喂量，

N(t)表示投喂区域鱼群数量，

H(t)表示水面波动程度，

q表示每条鱼每秒的进食量(单位：g)，H_max表示水面波动最大程度，

H_min表示水面波动最小程度。

本发明通过水面信号采集装置对投喂区域的水面环境信息进行收集，并发送至投喂控制终端；投喂控制终端根据接收的投喂区域的水面环境信息判断投喂的区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；投喂设备接收投喂控制终端发出的信号，并根据所述信号控制投喂机是否进行投喂和投喂量；所述投喂控制终端按照优先级别，先识别主要投喂区水面是否有遮挡物，如生物浮床等，当识别主要投喂区水面无遮挡物时，选择主要投喂区进行投喂，当主要投喂区水面有遮挡物时，识别备用投喂区水面是否有遮挡物，当识别备用投喂区水面无遮挡物时，选择备用投喂区进行投喂，当备用投喂区水面有遮挡物时停止投喂。

主要投喂区进行投喂时，通过水面信号采集装置对主要投喂区水面信息进行收集，识别水面有无遮挡物：当水面有遮挡物时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投喂动作；当水面无遮挡物时，通过所述投喂控制终端控制投喂设备进行少量投放饲料，并通过所述水面信号采集装置对主要投喂区的鱼群活跃性进行检测：当所述鱼群活跃性低时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投放；当所述鱼群活跃性中时，通过投喂控制终端控制投喂设备减少投喂量；当所述鱼群活跃性高时，通过投喂控制终端控制投喂设备继续投放。所述备用投喂区进行投喂时，通过水面信号采集装置对备用投喂区水面信息进行收集，识别水面有无遮挡物：当水面有遮挡物时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投喂动作；当水面无遮挡物时，通过所述投喂控制终端控制投喂设备进行少量投放饲料，并通过所述水面信号采集装置对备用投喂区的鱼群活跃性进行检测：当所述鱼群活跃性低时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投放；当所述鱼群活跃性中时，通过投喂控制终端控制投喂设备减少投放；当所述鱼群活跃性高时，通过投喂控制终端控制投喂设备继续投放。

本发明通过投喂区域水面波动信号与水面视频获取的投喂区鱼群数量之间的信号进行结合，能够消除由其它外在自然环境引起的水面波动信号干扰，可更准确的对鱼群的活跃度进行检测，并根据鱼群摄食时活跃度控制投喂设备是否投喂和投喂量，从而可以精准控制投喂设备的运行，实现按需投喂饲料，减少饲料投喂不足或投喂过多的问题。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水产养殖投喂智能化控制系统，其特征在于，包括投喂控制终端、投喂设备和水面信号采集装置；

所述投喂设备和水面环境采集装置分别与投喂控制终端通过无线通信模块连接；

所述水面信号采集装置用于收集投喂区域的水面环境信号，并将收集的信息传输至控制终端，所述投喂区域包括主要投喂区和备用投喂区，水面环境信号包括水面波动信号和水面视频信号；

所述投喂控制终端用于接收投喂区域的水面环境信号，并根据所述投喂区域的水面环境信号判断投喂区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；

所述投喂设备用于接收控制终端发送信号，并根据所述信号控制投喂机是否进行投喂以及投喂量。

2.根据权利要求1所述的水产养殖投喂智能化控制系统，其特征在于，所述水面波动信号通过软件对水面波动进行模拟，获取水面波动参数包括水面波动振幅A、波峰移动方向的水平向量D、和波峰到波峰的长度L，所述投喂控制终端根据实际水面波动的模拟参数值，通过如下公式计算水面波动程度：

其中，H(x，y，t)表示水面波动程度，x与y表示模拟水面波动时每个点的x与y水平方向，t表示水面波动时刻，A_i表示i时刻水面波动振幅，D_i表示i时刻波峰移动方向的水平向量，w_i表示i时刻水面波动频率，w_i＝2π/L_i，L_i表示i时刻波峰到波峰的长度，i时刻相位常量

V_i表示i时刻波峰移动速度。

3.根据权利要求1所述的水产养殖投喂智能化控制系统，其特征在于，所述水面视频信号包括目标投喂区鱼群摄食图像，对所述目标鱼群摄食图像进行图像预处理及目标提取，得到目标鱼群摄食图像对应的鱼群数量。

4.根据权利要求3所述的水产养殖投喂智能化控制系统，其特征在于，所述对所述鱼群摄食时水面波动程度以及目标鱼群摄食图像鱼群数量进行鱼群抢食活跃度分类评级，确定鱼群饥饿程度：

若目标投喂区鱼群摄食图像中所述鱼群数量高于最高预设值B₂，激烈抢食引起水面波动信号高于水面波动程度最高阈值H₂，则判定所述鱼群抢食活跃度高，饥饿程度高；

若目标投喂区鱼群摄食图像中所述鱼群数量为中间预设值B₁-B₂，在投喂区分散的移动摄食，无明显水面波动信号在所设水面波动程度中间阈值H₁-H₂，则判定所述鱼群抢食活跃度中，饥饿程度中；

若目标投喂区鱼群摄食图像中所述鱼群数量低于最低预设值B₁，对饲料颗粒无明显反应，且抢食引起的水面波动低于所设水面波动程度最低阈值H₁，则判定所述鱼群抢食活跃度低，饥饿程度低。

5.根据权利要求1所述的水产养殖投喂智能化控制系统，其特征在于，所述主要投喂区用于鱼群饲料的第一投放地，所述主要投喂区优先级最高；

所述备用投喂区用于鱼群饲料的第二投放地，所述备用投喂区是在主要投喂区水面上有遮挡物不适合投喂时再进行投喂的区域，所述备用投喂区的优先级次于主要投喂区。

6.根据权利要求1所述的水产养殖投喂智能化控制系统，其特征在于，所述投喂控制终端包括信号收发模块、信号处理模块和信息储存模块；

所述信号收发模块用于接收水面信号采集装置发出的信号和向投喂设备发送信号；

所述信号处理模块用于处理投喂区域的水面环境信息，并根据所述投喂区域的水面环境信息判断投喂区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；

所述信息储存模块用于储存环境监测设备收集的信息和投喂设备的工作信息。

7.一种根据权利要求1-6任意一项所述水产养殖投喂智能化控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述水面环境采集装置对投喂区域的水面环境信息进行收集，并发送至投喂控制终端；

所述投喂区域包括主要投喂区和备用投喂区，所述投喂控制终端根据接收的投喂区域的水面环境信息判断投喂的区域、是否投喂、以及投喂量，并向投喂设备发送信号；所述投喂设备接收投喂控制终端发送信号，并根据所述信号控制投喂机是否进行投喂和投喂量；

所述投喂控制终端按照优先级别，先识别主要投喂区水面是否有遮挡物，当识别主要投喂区水面无遮挡物时，选择主要投喂区进行投喂，当主要投喂区水面有遮挡物时，识别备用投喂区水面是否有遮挡物，当识别备用投喂区水面无遮挡物时，选择备用投喂区进行投喂，当备用投喂区水面有遮挡物时停止投喂。

8.根据权利要求7所述的水产养殖投喂智能化控制系统的控制方法，其特征在于，所述主要投喂区进行投喂时，通过水面信号采集装置对主要投喂区水面信息进行收集，识别水面有无遮挡物：

当水面有遮挡物时，通过控制终端控制投喂设备停止投喂动作；

当水面无遮挡物时，通过所述控投喂制终端控制投喂设备进行少量投放饲料，并通过所述水面信号采集装置对主要投喂区的鱼群活跃性进行检测：

当所述鱼群活跃性低时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投放；

当所述鱼群活跃性中时，通过投喂控制终端控制投喂设备减少投喂量；

当所述鱼群活跃性高时，通过投喂控制终端控制投喂设备继续投放。

9.根据权利要求7所述的水产养殖投喂智能化控制系统的控制方法，其特征在于，所述备用投喂区进行投喂时，通过水面信号采集装置对备用投喂区水面信息进行收集，识别水面有无遮挡物：

当水面有遮挡物时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投喂动作；

当水面无遮挡物时，通过所述投喂控制终端控制投喂设备进行少量投放饲料，并通过所述水面信号采集装置对备用投喂区的鱼群活跃性进行检测：

当所述鱼群活跃性低时，通过投喂控制终端控制投喂设备停止投放；

当所述鱼群活跃性中时，通过投喂控制终端控制投喂设备减少投放；

当所述鱼群活跃性高时，通过投喂控制终端控制投喂设备继续投放。

10.根据权利要求7所述的水产养殖投喂智能化控制系统的控制方法，其特征在于，所述投喂量通过以下公式计算：

其中，Q(t)表示目标鱼群投喂量，N(t)表示投喂区域鱼群数量，H(t)表示水面波动程度，q表示每条鱼每秒的进食量(单位：g)，H_max表示水面波动最大程度，H_min表示水面波动最小程度。

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