TWI811161B - 水產養殖系統及其移動式養殖水域水色監控分析設備 - Google Patents
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Abstract
一種移動式養殖水域水色監控分析設備，其包括水色監控裝置及水色分析裝置。水色監控裝置包括：可移動無人載具、第一處理器、影像擷取模組及第一無線通訊模組。可移動無人載具可於養殖水域移動。第一處理器、影像擷取模組及第一無線通訊模組設置於可移動無人載具，影像擷取模組擷取養殖水域的水域影像。水色分析裝置包括：第二處理器、第二無線通訊模組以及水色分析模組。水域影像經由第一無線通訊模組及第二無線通訊模組傳送至水色分析模組。水產養殖系統包括水產養殖設備及上述的移動式養殖水域水色監控分析設備。
Description
本發明係有關於一種水產養殖系統及其移動式養殖水域水色監控分析設備，特別是有關於一種以可移動無人載具搭載影像擷取模組而對養殖水域的水色進行分析，進而獲取與養殖水域的水質相關的資訊。
台灣由於地理環境是四面環海，而且由於台灣具有相當進步的養殖技術，因此水產養殖業非常興盛。即使是在陸地上也具有許多人工開闢的水塘，供養殖淡水的水產生物。因為水塘是一種封閉式的儲水結構，因此水塘中的水質狀態會隨著養殖過程產生變化，而為了使水產生物在其中能夠生長，需要定期投放飼料，而水產生物本身會產生許多排泄物，因此剩餘的飼料及排泄物成為影響水塘水質的主要因素。對於海水養殖環境，水質會隨著洋流而產生變化，例如海水鹽度或溫度等。
對於養殖業的飼主而言，為了使水產生物得以良好的成長，必須經常注意水質狀態。現有的水質偵測方式是預先準備試紙或試劑，且需定期以試紙或試劑對養殖水域的水質進行測試，如此相當耗費時間及人工。海水養
殖水域則是以感測器偵測養殖水域的水質，但是海水有鹽分容易腐蝕感測器。因此不論海水養殖或淡水養殖，偵測水質的過程都會提高養殖成本。
有經驗的飼主可以經由觀察養殖水域的水色來判斷養殖水域的水質，目前這種以水色對水質的判斷方式仍然除了仰賴人員的經驗以外，也逐漸發展出以影像分析技術來對水色進行判斷。但是現有的對養殖水域的影像擷取模組都是設置在地面，其一般只能對於養殖水域擷取局部的影像，因此不利於對養殖水域整體的水色進行判斷。
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種水產養殖系統及其移動式養殖水域水色監控分析設備，其以可移動無人載具搭載影像擷取模組，擷取養殖水域的彩色影像，並對養殖水域的影像進行分析，得到養殖水域的水色資訊，然後從水色資訊判斷養殖水域的水質狀態，藉此對養殖水域的水質進行監測和調整，使水產生物具有良好的生長狀態。
本發明的移動式養殖水域水色監控分析設備的一實施例包括一水色監控裝置及一水色分析裝置。水色監控裝置包括：一可移動無人載具、一第一處理器、一影像擷取模組以及一第一無線通訊模組。可移動無人載具可於養殖水域移動。第一處理器設置於可移動無人載具。影像擷取模組設置於可移動無人載具且電性連接於第一處理器，影像擷取模組擷取養殖水域的水域影像。第一無線通訊模組設置於可移動無人載具且電性連接於第一處理器及影像擷取模組。水色分析裝置包括：一第二處理器、一第二無線通訊模組以及一水色分析模組。第二無線通訊模組電性連接於第
二處理器，且與第一無線通訊模組訊號連接，水域影像經由第一無線通訊模組傳送至第二無線通訊模組。水色分析模組電性連接於第二處理器。水域影像經由第一無線通訊模組傳送至第二無線通訊模組，並由第二處理器傳送至水色分析模組。
在另一實施例中，可移動無人載具為一無人機，可移動無人載具從養殖水域的空中擷取養殖水域的水域影像。
在另一實施例中，水色監控裝置更包括一第一衛星定位模組，其電性連接於第一處理器，第一衛星定位模組接收衛星訊號而產生一第一位置資訊，第一位置資訊經由第一無線通訊模組傳送至第二無線通訊模組，且傳送至水色分析模組。
在另一實施例中，水色分析模組包括一水色辨識單元以及一水色品質分類單元，水色辨識單元對水域影像的水域顏色進行辨識並產生一水色辨識資訊，水色品質分類單元從水色辨識資訊判定水域的水質特性。
在另一實施例中，水色分析模組包括一水色顏色校正單元，其係根據氣候及日照方位對水色辨識資訊進行校正。
在另一實施例中，水色分析模組包括一水質數據分析單元，其根據水色品質分類單元所判定的水質特性對養殖水域的水質進行分析。
本發明的水產養殖系統的一實施例包括一水產養殖設備以及上述的移動式養殖水域水色監控分析設備。水產養殖設備設置於一養殖水域中且圍繞該養殖水域的一部份而形成一養殖空間。上述之移動式養殖水域水色監控分析設備係對養殖水域的水色進行分析。
在另一實施例中，其更包括一計算機裝置，該水色分析裝置設置於該計算機裝置。
在另一實施例中，其更包括一陸上處理中心，計算機裝置設置於陸上處理中心。
在另一實施例中，其更包括一雲端數據中心，計算機裝置設置於雲端數據中心。
在另一實施例中，水產養殖設備包括一箱網及一控制器，控制器設置於該箱網，計算機裝置根據水色分析裝置對養殖水域的水質分析後的結果產生控制訊號，並傳送至控制器。
在另一實施例中，控制訊號傳送至控制器，以控制飼料投放量或投放藥劑以改善養殖水域的水質。
本發明的水產養殖系統及其移動式養殖水域水色監控分析設備，其影像擷取模組設置在可移動無人載具上，藉此可擷取養殖水域整體的彩色影像，並藉由水色顏色校正單元對天候及日照角度對水色產生的影響進行校正，然後藉由水色辨識單元及水色品質分類單元對養殖水域的彩色影像進行辨識，並從辨識的結果判定養殖水域的水質特性。本發明的水產養殖設備的計算機裝置根據水色分析裝置所分析出的水質特性，判定是否需要對養殖水域的水質進行調整，計算機裝置產生控制訊號，以控制水產養殖設備的控制器，改變飼料的投放量或投放改善水質的藥劑。
10:水色監控裝置
11:可移動無人載具
12:第一處理器
13:影像擷取模組
14:第一無線通訊模組
15:第一衛星定位模組
16:驅動器
20:水色分析裝置
21:第二處理器
22:第二無線通訊模組
23:水色分析模組
100:移動式養殖水域水色監控分析設備
200:水產養殖設備
210:箱網
220:控制器
231:水色辨識單元
232:水色品質分類單元
233:水色顏色校正單元
234:水質數據分析單元
300:水上工作站
400:陸上處理中心
500:雲端數據中心
600:行動裝置
第1圖是本發明的移動式養殖水域水色監控分析設備的一實施例的立體圖。
第2圖是本發明的移動式養殖水域水色監控分析設備的另一實施例的立體圖。
第3圖是本發明的水產養殖系統的一實施例的立體圖。
第4圖是本發明的移動式養殖水域水色監控分析設備對多個水產養殖設備進行水色監測分析的示意圖。
第5圖是本發明的移動式養殖水域水色監控分析設備與行動裝置連接的立體圖。
第6圖是本發明的水產養殖系統的一實施例的系統方塊圖。
第7圖是本發明的移動式養殖水域水色監控分析設備的可移動無人載具在多個養殖水域間移動而進行水色監控與分析的示意圖。
第8圖是本發明的移動式養殖水域水色監控分析設備的水色監控裝置的一實施例的系統方塊圖。
第9圖是本發明的移動式養殖水域水色監控分析設備的水色分析裝置的一實施例的系統方塊圖。
第10圖是本發明的移動式養殖水域水色監控分析設備的可移動無人載具在多個養殖水域間移動而進行水色監控與分析另一實施例的示意圖。
第11圖是本發明的移動式養殖水域水色監控分析設備的可移動無人載具在多個養殖水域間移動而進行水色監控與分析另一實施例的示意圖。
請參閱第1圖、第2圖、第3圖、第8圖及第9圖、第10圖及第11圖，其表示本發明的水產養殖系統及其移動式養殖水域水色監控分析設備的一實施例。本實施例的移動式養殖水域水色監控分析設備100包括一水色監控裝置10及一水色分析裝置20。水色監控裝置10包括：一可移動無人載具11、一第一處理器12、一影像擷取模組13以及一第一無線通訊模組14。
可移動無人載具11可於養殖水域移動。本實施例的可移動無人載具11為一無人機，其從養殖水域的空中擷取養殖水域的水域影像但是本發明的可移動無人載具11不限於無人機、無人船、水下載具請參閱第10圖、第11圖，也可以是在地面移動的無人車輛。請參閱第8圖，第一處理器12設置於可移動無人載具11。影像擷取模組13設置於可移動無人載具11且電性連接於第一處理器12，影像擷取模組13擷取養殖水域的水域影像，為了判斷水色，水域影像為彩色影像。第一無線通訊模14組設置於可移動無人載具11且電性連接於第一處理器12及影像擷取模組13。可移動無人載具11的驅動模組111也電性連接於第一處理器12。水色監控裝置10更包括一第一衛星定位模組15，其電性連接於第一處理器12，第一衛星定位模組15接收衛星訊號而產生一第一位置資訊。藉此，可以隨時產生可移動無人載具11的位置資訊。可移動無人載具11的驅動器16也電性連接於第一處理器12，第一處理器12可發出控制指令，控制驅動器16的運轉，進而使可移動無人載具11依照希望的狀態及路徑移動。本實施例的驅動器16為電動馬達及螺旋槳。
水色分析裝置20包括：一第二處理器21、一第二無線通訊模組22以及一水色分析模組23。第二無線通訊模組22電性連接於第二處理器21，且與第一無線通訊模組14訊號連接，水域影像經由第一無線通訊模組14傳送至第二無線通訊模組22。水色分析模組23電性連接於第二處理器21。水域影像經由第一無線通訊模組14傳送至第二無線通訊模22組，並由第二處理器21傳送至水色分析模組23。
本實施例的水產養殖系統1包括上述的移動式養殖水域水色監控分析設備100、水產養殖設備200、水上工作站300、陸上處理中心400及雲端數據中心500。
本實施例的水產養殖設備200包括養殖用的箱網210及設置在箱網210上的控制器220。箱網210設置於養殖水域中且圍繞該養殖水域的一部份而形成一養殖空間，多個水產生物被圈養在箱網210所圍繞的養殖空間中。控制器220包括處理器、多個感測器及第三無線通訊模組，感測器偵測箱網210的水域環境，並將相關數據經由第三無線通訊模組傳送至外部。
本實施例的水色分析裝置20設置在一計算機裝置中，計算機裝置可以是陸上處理中心400的伺服器或雲端數據中心500的伺服器。水色分析裝置20為設置在計算機裝置中的程式或電路。水上工作站300設有訊號中繼裝置，水色監控裝置10產生的水域影像及第一位置資訊經由水上工作站300的訊號中繼裝置傳送至設在陸上處理中心400或雲端數據中心500的計算機裝置，且傳送至水色分析裝置20。
養殖水域的水色通常與水質狀態間具有相當程度關係。水色是陽光照射到養殖水域的水後，有些波長的光被水吸收，另一些波長的光沒有被吸收而反射，反射的光線即形成水色。水色與水中的溶氧量、酸鹼度、氧化還原電位及水中有機物的成分有關。因此偵測出養殖水域的水色，可以得到養殖水域的水質的各項數據。根據視覺型水質量化指標，其定義出好水色為綠色、淺綠色、褐色、淺褐色、黃褐色及淺黃色；而壞水色則包括藍綠色、深綠色、深褐色、紅色、深黃色及黑色等。養殖業傳統上以飼養人員目測並且憑藉其多年養殖的經驗對水色進行判斷，但是現在憑藉養殖科技及計算機的影像處理分析技術，將水色量化後形成一水色判斷基準。
水色分析模組23包括一水色辨識單元231以及一水色品質分類單元232，水色辨識單元231對水域影像的水域顏色進行辨識並產生一水色辨識資訊。水色辨識單元231首先會選擇養殖水域合格的水面區域作為合格的水色採樣區域，例如水塘中的水車會產生水泡，而水泡的存在會影響水色的判別，因此合格的水色採樣區域是遠離水車及水泡的平靜水域。水色品質分類單元232從水色辨識資訊判定養殖水域的水質特性。水色分類技術是將水色分成六大色系：綠色、褐色、紅色、黃色、黑色及藍色，利用深度學習模型，對水色品質分類單元232輸入多個已知的水色數據，使水色品質分類單元232進行深度學習。
水色分析模組23更包括一水色顏色校正單元233，由於日照會隨著天候及方位而有所不同，例如天氣晴朗與雲層濃厚的天氣，照射在養殖水域的日光會有所不同，早晨、中午或傍晚照射到養殖水域的的日光
也會有所不同，養殖水域的水色其係根據氣候及日照方位對該水色辨識資訊進行校正。通常會在養殖水域中設置校色板，利用影像處理技術將水域影像的顏色依照校色板進行校正。
水色分析模組23更包括一水質數據分析單元234，其根據該水色品質分類單元232所判定的水質特性對養殖水域的水質進行分析，判斷養殖水域的溶氧量、酸鹼度、氧化還原電位及水中有機物(藻類或飼料殘餘物)的成分。
請參閱第4圖，其表示搭載水色監控裝置10的可移動無人載具11可以在一個養殖水域對多個水產養殖設備200所圍繞的養殖空間水質進行監測。
請參閱第5圖，其表示設置水色分析裝置20的計算機裝置也可以是使用者的行動裝置600，例如智慧型手機或平板電腦等。水色監控裝置10將所擷取的水域影像經由水上工作站300的訊號中繼裝置傳送至使用者的行動裝置600，使用者的行動裝置600中安裝水色分析裝置20的應用程式，安裝水色分析裝置20可對水色監控裝置10擷取的水域影像進行分析。
請參閱第6圖，其表示水色監控裝置10將水域影像傳送至陸上處理中心400的伺服器或雲端數據中心500的伺服器，由設置在伺服器中的水色分析裝置20對水域影像進行分析，判定養殖水域的水質，陸上處理中心400的伺服器或雲端數據中心500的伺服器產生分析結果，並產生控制訊號。控制訊號傳送至水產養殖設備200的控制器220。控制器220根據控制訊號控制飼料投放量或投放藥劑以改善養殖水域的水質。
請參閱第7圖，其表示搭載水色監控裝置10的可移動無人載具11可以對一廣大的養殖區域進行監測，如圖所示，其分別在區域A、區域B及區域C之間移動並擷取養殖水域的水域影像，以便由水色分析裝置20進行水質的分析。
本發明的水產養殖系統及其移動式養殖水域水色監控分析設備，其影像擷取模組設置在可移動無人載具上，藉此可擷取養殖水域整體的彩色影像，並藉由水色顏色校正單元對天候及日照角度對水色產生的影響進行校正，然後藉由水色辨識單元及水色品質分類單元對養殖水域的彩色影像進行辨識，並從辨識的結果判定養殖水域的水質特性。本發明的水產養殖設備的計算機裝置根據水色分析裝置所分析出的水質特性，判定是否需要對養殖水域的水質進行調整，計算機裝置產生控制訊號，以控制水產養殖設備的控制器，改變飼料的投放量或投放改善水質的藥劑。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。
10:水色監控裝置
11:可移動無人載具
13:影像擷取模組
14:第一無線通訊模組
15:第一衛星定位模組
16:驅動器
200:水產養殖設備
210:箱網
220:控制器
Claims (13)
- 一種移動式養殖水域水色監控分析設備，用於監測並分析一養殖水域的水色，該移動式養殖水域水色監控分析設備(100)包括：一水色監控裝置(10)，其包括：一可移動無人載具(11)，可於該養殖水域移動；一第一處理器(12)，設置於該可移動無人載具(11)；一影像擷取模組(13)，設置於該可移動無人載具(11)且電性連接於該第一處理器(12)，該影像擷取模組(13)擷取該養殖水域的水域影像；一第一無線通訊模組(14)，設置於該可移動無人載具(11)且電性連接於該第一處理器(12)及該影像擷取模組(13)；以及一水色分析裝置(20)，其包括：一第二處理器(21)；一第二無線通訊模組(22)，電性連接於該第二處理器(21)，且與該第一無線通訊模組(14)訊號連接，該水域影像經由該第一無線通訊模組(14)傳送至該第二無線通訊模組(22)；一水色分析模組(23)，電性連接於該第二處理器(21)；其中該水域影像經由該第一無線通訊模組(14)傳送至該第二無線通訊模組(22)，並由該第二處理器(21)傳送至該水色分析模組(23)； 其中該可移動無人載具(11)為一無人機、無人船、水下載具，該可移動無人載具(11)從該養殖水域的空中擷取該養殖水域的該水域影像。
- 如請求項1所述之移動式養殖水域水色監控分析設備，其中該水色監控裝置(10)更包括一第一衛星定位模組(15)，其電性連接於該第一處理器(12)，該第一衛星定位模組(15)接收衛星訊號而產生一第一位置資訊，該第一位置資訊經由該第一無線通訊模組(14)傳送至該第二無線通訊模組(22)，且傳送至該水色分析模組(23)。
- 如請求項1所述之移動式養殖水域水色監控分析設備，其中該水色分析模組(23)包括一水色辨識單元(231)以及一水色品質分類單元(232)，該水色辨識單元(231)對該水域影像的水色進行辨識並產生一水色辨識資訊，該水色品質分類單元(232)從該水色辨識資訊判定該養殖水域的水質特性。
- 如請求項3所述之移動式養殖水域水色監控分析設備，其中該水色辨識單元(231)選擇養殖水域中無波浪或/及泡沫的水面區域作為水色採樣區域。
- 如請求項3所述之移動式養殖水域水色監控分析設備，其中該水色分析模組(23)包括一水色顏色校正單元(233)，其係根據氣候及日照方位對該水色辨識資訊進行校正。
- 如請求項3所述之移動式養殖水域水色監控分析設備，其中該水色分析模組(23)包括一水質數據分析單元(234)，其根據該水色品質分類單元(232)所判定的水質特性對該養殖水域的水質進行分析。
- 一種水產養殖系統，其包括：一水產養殖設備(200)，其設置於一養殖水域中且圍繞該養殖水域的一部份而形成一養殖空間；至少一如請求項1至7中任一項所述之移動式養殖水域水色監控分析設備(100)，對該養殖水域的水色進行分析；其中該水產養殖設備(200)包括一箱網(210)、一控制器(220)及一計算機裝置，該控制器(220)設置於該箱網(210)，該計算機裝置根據該水色分析裝置(20)對該養殖水域的水質分析後的結果產生控制訊號，並傳送至該控制器(220)。
- 如請求項7所述之水產養殖系統，其中該水色分析裝置(20)設置於該計算機裝置。
- 如請求項8所述之水產養殖系統，其更包括一陸上處理中心(400)，該計算機裝置設置於該陸上處理中心(400)。
- 如請求項8所述之水產養殖系統，其更包括一雲端數據中心(500)，該計算機裝置設置於該雲端數據中心(500)。
- 如請求項8所述之水產養殖系統，其更包括一行動裝置(600)，該計算機裝置設置於該行動裝置(600)。
- 如請求項7所述之水產養殖系統，其中該控制訊號傳送至該控制器(220)，以控制飼料投放量或投放藥劑以改善該養殖水域的水質。
- 如請求項7所述之水產養殖系統，其中該控制器(220)包括處理器、多個感測器及第三無線通訊模組，該等感測器偵測該養殖空間，並將相關數據經由該第三無線通訊模組傳送至外部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW111144458A TWI811161B (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 水產養殖系統及其移動式養殖水域水色監控分析設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW111144458A TWI811161B (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 水產養殖系統及其移動式養殖水域水色監控分析設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI811161B true TWI811161B (zh) | 2023-08-01 |
| TW202420985A TW202420985A (zh) | 2024-06-01 |
Family
ID=88585483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111144458A TWI811161B (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 水產養殖系統及其移動式養殖水域水色監控分析設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI811161B (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111432634B (zh) * | 2017-10-10 | 2022-05-24 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于监视至少一个水产养殖池塘的方法和水产养殖池塘监视系统 |
-
2022
- 2022-11-21 TW TW111144458A patent/TWI811161B/zh active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111432634B (zh) * | 2017-10-10 | 2022-05-24 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于监视至少一个水产养殖池塘的方法和水产养殖池塘监视系统 |
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