TWM614111U

TWM614111U - 具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統

Info

Publication number: TWM614111U
Application number: TW110203439U
Authority: TW
Inventors: 林傳賢; 張羿翔
Original assignee: 釋圓環境科技實業有限公司
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2021-07-01

Abstract

一種具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，包含養殖槽機構、影像擷取裝置及控制裝置。養殖槽機構包括用以容裝飼料與黑水虻幼蟲之養殖槽體，及用以攪拌養殖槽體中之飼料的攪拌裝置。影像擷取裝置可用以對養殖槽體內部進行影像擷取以得到養殖影像。控制裝置可分析養殖影像中之蟲體影像之蟲體尺寸，並分析所有蟲體尺寸的變化以得到生長速率。透過該控制裝置可分析該養殖影像中之蟲體影像的蟲體尺寸，以及分析蟲體尺寸變化趨勢來判斷黑水虻幼蟲之生長速率的設計，可用以自動化監控黑水虻幼蟲的養殖生長狀態，是一種相當創新的創作。

Description

具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統

本新型是有關於一種養殖系統，特別是指一種用於養殖黑水虻的養殖系統。

黑水虻是目前被認為僅次於蜜蜂，對人類最有助益的昆蟲。黑水虻用途很多，黑水虻幼蟲可用於消化禽畜糞便、廚餘與農業廢棄物，且其糞便不具臭味，經乾燥處理後可用於製作有機肥。此外，黑水虻幼蟲也是一種優質蛋白質來源，所以也可用以製作成雞、鴨、魚的飼料。因此，已有許多人開始進行大量養殖。

但目前的黑水虻養殖環境控制，例如溫度與濕度的控制，通常都是透過養殖經驗來進行判斷調整，以人工方式控制灑水、翻攪來調整環境溫度與濕度，且根據目測或隨機抓取量測的方式，來判斷黑水虻幼蟲的成長速率，以及是否已生長到達可採收之尺寸。這種人工監控、調整養殖環境，以及判斷養殖狀態的養殖方式，需要耗費大量人力，且不易掌控養殖品質，其中，高濕度飼料，及飼料中心高溫等現象，都會影響黑水虻成長，甚至造成死亡。

因此，本新型之目的，即在提供一種能改善先前技術的至少一個缺點的具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統。

於是，本新型具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，適用於容裝飼料以養殖黑水虻幼蟲。該具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統包含一個養殖槽機構、一個影像擷取裝置，及一個訊號連接該影像擷取裝置之控制裝置。

該養殖槽機構包括一個用以容裝所述飼料與所述黑水虻幼蟲之養殖槽體，及一個安裝在該養殖槽體中且被控制轉動以攪拌所述飼料的攪拌裝置。該影像擷取裝置可用以對該養殖槽體內部進行影像擷取以得到一個養殖影像。該控制裝置包括一個蟲體分析單元與一個生長速率分析單元，該蟲體分析單元可透過影像分析技術從該養殖影像中分析辨識出黑水虻幼蟲之蟲體影像，並分析每一蟲體影像以取得對應之蟲體尺寸，該生長速率分析單元會分析該蟲體分析單元分析得到之所有蟲體尺寸的變化，以得到一個生長速率。

本新型之功效在於：透過以該影像擷取裝置擷取該養殖影像，並以該控制裝置分析該養殖影像中之蟲體影像的蟲體尺寸，以及分析蟲體尺寸變化趨勢以判斷黑水虻幼蟲之生長速率的設計，可用以自動化監控黑水虻幼蟲的養殖生長狀態，是一種相當創新且方便實用的創作。

參閱圖1、2、3，本新型具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統的一個實施例，適用於容裝飼料以養殖黑水虻之幼蟲。該具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統包含一個養殖槽機構3、間隔設置在該養殖槽機構3上方的一個空調裝置41、一個灑水裝置42與一個影像擷取裝置43、設置在該養殖槽機構3中的一個溫度感測器51與一個濕度感測器52、一個設置在該養殖槽機構3的轉速感測器53，及一個控制裝置6。

該養殖槽機構3包括一個具有一朝上開口310的養殖槽體31，及一個架設在該養殖槽體31的攪拌裝置32。該攪拌裝置32具有一個可轉動地穿設在該養殖槽體31之轉軸321、多個設置在該轉軸321上之攪拌葉片322，及一個連結該轉軸321之驅轉器323。該驅轉器323是訊號連接該控制裝置6，可被該控制裝置6控制運作以驅轉該轉軸321，使該轉軸321傳動該等攪拌葉片322旋轉以攪拌該養殖槽體31內的所述飼料。由於該攪拌裝置32類型眾多，且非本新型改良重點，因此不再詳述，且實施時不以圖示樣式為限。

該空調裝置41、該灑水裝置42與該影像擷取裝置43都是間隔設置在該養殖槽體31之該開口310上方，且都與該控制裝置6訊號連接。該空調裝置41可被該控制裝置6控制啟動，而產生朝下吹向該養殖槽體31之該開口310的空調氣體，且可被該控制裝置6控制調整該空調氣體的溫度及/或風量。該灑水裝置42具有多個間隔分布的灑水器421，該灑水裝置42可被該控制裝置6控制啟動，而使該等灑水器421以水霧方式往下噴灑水液，使水液潤濕飼料。該影像擷取裝置43可用以朝該養殖槽體31內部進行影像擷取，以得到一個養殖影像。

該溫度感測器51與該濕度感測器52是安裝在其中一個攪拌葉片322上，且可透過目前已知的無線通訊技術訊號連接該控制裝置6，可用以在該攪拌裝置32攪拌所述飼料的過程中，分別量測所接觸之飼料的該溫度值與濕度值，並將測得之該溫度值與該濕度值傳送至該控制裝置6。但實施時，在本新型之其它實施態樣中，該溫度感測器51與該濕度感測器52不以設置在該攪拌葉片322為限，也可改設置在該養殖槽體31中不會被該等攪拌葉片322打到的位置。該轉速感測器53是設置在該轉軸321，可感測該攪拌裝置32之該轉軸321的轉速，以得到一個轉速資料。

該控制裝置6包括一個提醒單元61、一個蟲體分析單元62、一個生長速率分析單元63、一個齡期分析單元64，及一個環境控制單元65。

該蟲體分析單元62會透過目前已知的影像分析技術分析辨識出該養殖影像中存在的每一黑水虻幼蟲的蟲體影像，且會分析每一蟲體影像之尺寸以得到一個蟲體尺寸。在本實施例中，由於黑水虻幼蟲是混合飼養在飼料中，會在該攪拌裝置32翻攪飼料的過程中不定時外露，且可能整隻蟲體外露，或局部蟲體被飼料遮蔽，因此分析取得之該蟲體影像不以取得完整之蟲體外形為限，且於進行該蟲體影像之蟲體尺寸分析時，所述蟲體尺寸包括蟲體的長度與寬度。

該生長速率分析單元63會接收分析該蟲體分析單元62先後辨識出之每一蟲體影像的該蟲體尺寸，也就是會分析該蟲體分析單元62辨識出之所有蟲體尺寸隨時間變化的趨勢，以得到飼養中之黑水虻幼蟲的生長速率。

該齡期分析單元64內建有黑水虻幼蟲於預繭階段前之多個幼蟲齡期的幼蟲尺寸，且會根據該等幼蟲齡期的該等幼蟲尺寸分析比對該蟲體分析單元62辨識出每一蟲體尺寸所對應的幼蟲齡期。此外，該齡期分析單元64會於判斷該生長速率低於一預定閥值，並且歸屬於最大之幼蟲齡期的蟲體影像所佔比例大於等於一預定比例值時，或者是判斷累計歸屬於最大幼蟲齡期的蟲體影像超過一預定數量時，控制該提醒單元61產生一個代表養殖完成的提醒訊息。但實施時，在本新型之實施態樣中，於判斷是否養殖完成時，不以參考生長速率為必要。該提醒訊息可以是聲音、語音、影像及/或燈光。

該環境控制單元65可供預設適合黑水虻幼蟲生長的一個養殖溫度條件與一個養殖濕度條件，該養殖溫度條件與該養殖濕度條件可為一個數值範圍。該環境控制單元65會接收分析該溫度值與該濕度值，會於判斷該溫度值不符該養殖溫度條件時，例如溫度值高於預定上限或低於預定下限，就會對應調整該空調裝置41產生之空調氣體，例如調整空調氣體之溫度及/或風量，且會根據該轉速資料對應控制調整該攪拌裝置32之攪拌轉速。例如於判斷溫度值過低時，提高產生之空調氣體溫度與風量，並提高該攪拌裝置32之攪拌轉速，使所有飼料盡快接觸升溫後的空調氣體以提高溫度。

該環境控制單元65會於判斷該濕度值不符該養殖濕度條件時，例如於判斷濕度值高於一預定上限時，控制該攪拌裝置32提高攪拌轉速，藉以使飼料接觸空氣以散除水分，實施時，也可一併控制調整該空調裝置41產生之空調氣體的溫度與風量，來協助散除飼料中的水分，以降低濕度。而於判斷濕度值低於一預定下限值時，則控制該灑水裝置42進行灑水，並可同時根據該轉速資料對應控制調整該攪拌裝置32的攪拌速度，使所述飼料盡快接觸噴灑下來的水液以提高濕度。

實施時，可將該溫度感測器51、該濕度感測器52與該轉速感測器53分別測得之溫度值、濕度值與轉速資料，以物聯網（IoT，Internet of Things）技術傳輸彙整於一個通訊平台（圖未示），並將該轉速資料、溫度值與濕度值數位化處理後，使該通訊平台透過SIM卡對接點技術，將上述數位化處理後的資料傳送至該控制裝置6。

透過以該影像擷取裝置43擷取該養殖影像，並以該控制裝置6之該蟲體分析單元62分析該養殖影像中之蟲體影像的蟲體尺寸，且以該生長速率分析單元63進一步分析蟲體尺寸變化趨勢，以判斷黑水虻幼蟲之生長速率的設計，可用以自動化監控黑水虻幼蟲的養殖生長狀態，並可進一步透過分析每一蟲體影像所屬之幼蟲齡期，以及各幼蟲齡期所佔比例，來自動化分析判斷該養殖槽體31中的黑水虻幼蟲是否已達養殖完成階段，並自動產生提醒訊息。

此外，還可進一步透過該控制裝置6之該環境控制單元65可分析該養殖槽體31中之飼料的溫度值與濕度值，而對應控制該空調裝置41、該灑水裝置42及/或該攪拌裝置32之運作的設計，達到自動化調整控制黑水虻養殖環境的目的。

綜上所述，本新型具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統具有以下特點：

（1）該控制裝置6可根據數位化處理後之轉速資料、溫度值與濕度值等資料，所對應產生的該空調裝置41、該灑水裝置42及/或該攪拌裝置32控制機制，以及透過影像分析技術分析所得的黑水虻生長速率資料，來建立大數據資料庫（Knowledge Base），並以人工智慧（AI，Artificial Intelligence）技術不斷接收分析各感測器感測結果與影像分析所得之黑水虻生長速率，來持續修正該大數據資料庫，藉以優化該控制裝置6根據環境因子自動化修正該空調裝置41、該灑水裝置42及/或該攪拌裝置32的控制效能，將該養殖槽體31內之環境調整至適合黑水虻生長的最佳狀態，以提高黑水虻培養效能。

（2）以往由紅外線來判別蟲體的技術，由於蟲子易群聚且個體小，所以容易誤判。但透過以該影像擷取裝置43擷取該養殖影像，並以該控制裝置6分析該養殖影像以得到黑水虻生長速率的設計，較不易受到光影變化的影響，也不易受到物體大小的限制。並可使該控制裝置6以人工智慧（AI，Artificial Intelligence）技術配合透過深度學習(Deep Learning)的技術處理大量影像資料的訓練，以達到精確辨識黑水虻，並精確分析黑水虻生長速率的功效。

因此，本新型具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統確實是一種相當創新的創作，而確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

3:養殖槽機構 31:養殖槽體 310:開口 32:攪拌裝置 321:轉軸 322:攪拌葉片 323:驅轉器 41:空調裝置 42:灑水裝置 421:灑水器 43:影像擷取裝置 51:溫度感測器 52:濕度感測器 53:轉速感測器 6:控制裝置 61:提醒單元 62:蟲體分析單元 63:生長速率分析單元 64:齡期分析單元 65:環境控制單元

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本新型具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統的一個實施例的立體示意圖；圖2是該實施例之一個養殖槽機構的立體圖；及圖3是該實施例的功能方塊圖。

3:養殖槽機構

31:養殖槽體

310:開口

32:攪拌裝置

321:轉軸

322:攪拌葉片

323:驅轉器

41:空調裝置

42:灑水裝置

421:灑水器

43:影像擷取裝置

51:溫度感測器

52:濕度感測器

53:轉速感測器

6:控制裝置

Claims

一種具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，適用於容裝飼料以養殖黑水虻幼蟲，並包含：一個養殖槽機構，包括一個用以容裝所述飼料與所述黑水虻幼蟲之養殖槽體，及一個安裝在該養殖槽體中且被控制轉動以攪拌所述飼料的攪拌裝置；一個影像擷取裝置，用以對該養殖槽體內部進行影像擷取以得到一個養殖影像；及一個控制裝置，訊號連接該影像擷取裝置，包括一個蟲體分析單元與一個生長速率分析單元，該蟲體分析單元可透過影像分析技術從該養殖影像中分析辨識出黑水虻幼蟲之蟲體影像，並分析每一蟲體影像以取得對應之蟲體尺寸，該生長速率分析單元會分析該蟲體分析單元分析得到之所有蟲體尺寸的變化，以得到一個生長速率。
如請求項1所述的具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，其中，該控制裝置還包括一個提醒單元與一個齡期分析單元，該齡期分析單元內建有黑水虻幼蟲生長階段之多個幼蟲齡期的幼蟲尺寸，會根據該等幼蟲尺寸分析每一蟲體影像之該蟲體尺寸所對應的幼蟲齡期，且會於歸屬在最大之幼蟲齡期的蟲體影像所佔比例大於等於一預定比例值時，或者是累計歸屬於最大之幼蟲齡期的蟲體影像數量超過一預定數量時，控制該提醒單元產生一個代表養殖完成的提醒訊息。
如請求項2所述的具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，其中，該齡期分析單元會於該生長速率低於一預定閥值，且歸屬於最大之幼蟲齡期的蟲體影像所佔比例大於等於該預定比例值時，或者是累計歸屬於最大之幼蟲齡期的蟲體影像數量超過該預定數量時，控制該提醒單元產生該提醒訊息。
如請求項1、2或3所述的具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，還包含一個可被控制啟動以產生吹入該養殖槽體中之空調氣體的空調裝置，及一個用以量測該養殖槽體內之溫度以得到一個溫度值的溫度感測器，該控制裝置還訊號連接該攪拌裝置、該空調裝置與該溫度感測器，且還包括一個環境控制單元，該環境控制單元會控制該攪拌裝置旋轉以攪拌所述飼料，且會於判斷該溫度值不符一預定之養殖溫度條件時，調整該空調裝置產生之該空調氣體，及/或調整該攪拌裝置之轉速。
如請求項4所述的具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，還包含一個可被控制啟動以對該養殖槽體內噴灑水液的灑水裝置，及一個用以量測該養殖槽體內之濕度以得到一個濕度值的濕度感測器，該控制裝置還訊號連接該灑水裝置與該濕度感測器，且會於判斷該濕度值不符一預定之養殖濕度條件時，控制啟動該灑水裝置、調整該攪拌裝置之轉速，及/或調整該空調裝置產生之該空調氣體。
如請求項5所述的具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，其中，該灑水裝置具有多個能以水霧方式朝該養殖槽體噴灑水液的灑水器。
如請求項5所述的具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，其中，該攪拌裝置具有一個可轉動地安裝在該養殖槽體的轉軸、多個設置在該轉軸且用以攪拌所述飼料的攪拌葉片，及一個連結於該轉軸且用以驅轉該轉軸的驅轉器。
如請求項7所述的具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，其中，該溫度感測器與該濕度感測器是安裝在其中一攪拌葉片上。
如請求項5所述的具智慧型生長分析功能之黑水虻自動化養殖系統，其中，該養殖槽體具有一朝上開口，該空調裝置與該灑水裝置是間隔設置在該開口上方。