循環水養殖浮餌自動投放方法與裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及漁業養殖自動化領域，具體涉及一種浮餌自動投放裝置，用于在高密 度的工業化漁業養殖中對水環境及自動化要求較高場所。
【背景技術】
[0002] 水產養殖從人工投飼走向自動投飼，自動浮餌投飼機是水產養殖重要組成之一， 和人工拋灑浮餌相比，自動投餌是提高浮餌利用效率和控制養殖成本的主要手段。中國專 利申請號為201110340825. 4的文獻公開一種自動投餌方法，運用視頻采集系統采集水面 信息，通過無線網絡傳輸到上位機系統，再通過上位機系統實現對遠端數據的實時監控，采 用這種方法可以實現遠程控制投餌機投餌，但其無線傳輸具滯后延時性，而且投餌過程需 要人工看守，主觀性強，容易形成誤判，造成投餌過量或不足，投放過多的餌料不僅會降低 利潤，還會導致水環境污染，餌料變質，影響水質。相反，投放過少則會延緩魚的生長。中國 專利申請號為201410314811. 9的文獻公開一種基于魚群聚集面積的投喂自動控制方法， 這種方法根據魚群聚集和游散情況來投喂，從而給魚群投放必要且充足的餌料，然而，采用 這種方法自動控制投餌時，沒有從根源上反映餌料被消化情況，容易造成餌料堆積浪費，由 于養殖塘水溫和溶氧量等外界環境改變會造成魚群胃口變化，所以不能簡單根據魚群聚集 面積來判斷餌料量的投放。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的是為解決上述現有自動浮餌投飼技術存在的投餌過量或不足問題， 提出一種能根據循環水養殖池塘里面的浮餌被消化情況而自動投放浮餌的裝置及方法，以 更好地滿足自動投餌和循環水養殖這一需求。
[0004] 本發明循環水養殖浮餌自動投放裝置采用的技術方案是：包括一個投餌機和一 個CCD攝像頭，投餌機的最上部是料斗，中間部分是位于料斗下方的振動下料機構，最下部 是底座；CCD攝像頭位于料斗右上方且通過連接桿連接于料斗；浮餌位于浮在水面上的封 閉護料欄內部，CCD攝像頭采集浮餌圖片；振動下料機構由接料口、支架、振動電磁鐵和彈 簧組成，接料口固定連接支架，接料口左端是位于料斗出口下方的進口，接料口右端是低于 進口的出口；支架正下方放置振動電磁鐵，振動電磁鐵上端連接支架，下端固定連接底座； 彈簧上端連接支架，下端固定于底座上；接料口右側設置拋料口和電機，拋料口下端連接電 機；電機的輸出軸上裝有電機葉片，電機葉片位于拋料口內部，電機連接變頻器，變頻器、 C⑶攝像頭、振動電磁鐵均連接于控制系統。
[0005] 本發明循環水養殖浮餌自動投放方法采用的技術方案是： 步驟1 :將投餌機安置在養殖池塘岸邊，調整CCD攝像頭確保采集到整個護料欄內部的 浮餌圖片信息，投放初始量S。的浮餌； 步驟2 :經t0秒后魚群開始進食，再經過t秒后，（XD攝像頭采集浮餌圖片，控制系統 根據通用公另
計算出此時的水面剩余浮餌量 Sn和當前魚群進食實時速度k n;c是浮餌圖片中單個像素面積浮餌對應的實際浮餌質量， api是第p個采樣周期第i時間段內剩余浮餌所占浮餌圖片的面積； 步驟3 :啟動投餌機工作，提高電機的投餌速度yn使其大于魚群進食速度k n，在投餌 機工作rn時間后，水面浮餌再次增長到浮餌初始量S。大小時，記錄下此時的投餌速度yn和 投餌機工作時間r n;由此采集到第一個時間段魚群進食情況，即獲得水面剩余浮餌量S n、 當前魚群進食實時速度k n、投餌速度yn和投餌機工作時間r 11; 步驟4 :重復執行步驟2、3,直至采集到第n個時間段的魚群進食情況，此時浮餌被消化 速度趨于〇,將所有數據記錄到數組隊，完成第一個采樣周期； 步驟5 :進行第二個采樣周期，得到數組B2;以此類推，直到第n個采樣周期結束，得到 數組Bn。
[0006] 步驟6 :將數組Bi、B2、…Bn中的數據分成訓練樣本和測試樣本，訓練樣本用于創建 BP神經網絡模型，測試樣本用于修正模型；以訓練樣本數據中的魚群進食速度k、水面剩余 浮餌量S作為BP神經網絡的輸入變量，以投餌速度y和投餌機工作時間r作為輸出變量， 建立BP神經網絡模型（y，r)= (S，k); 步驟7 :啟動CCD攝像頭監測水面剩余浮餌量情況，在魚群進食過t秒后，先計算出此 時水面剩余浮餌量S以及當前魚群進食速度k，再根據BP神經網絡模型（y，r)= (S，k)計 算出當前投餌速度y和投餌工作時間r，以當前投餌速度y和投餌工作時間r作為最優控制 參數控制投餌機自動投餌。
[0007] 本發明采用上述技術方案后具有的優點是： 1、 本發明為了實現自動投餌機投餌量的精細化，投餌之前先根據水面剩余浮餌的實時 圖像分析魚群進食情況再控制投餌機投餌，這種投餌方法解決了由于養殖塘水溫和溶氧量 等外界環境改變造成的魚群胃口變化而導致浮餌投喂量無法確定的難題，實現了及時反饋 魚群消化浮餌的情況并且達到精準投喂，并防止了由于單次投放浮餌過多而造成對水環境 的破壞，提尚了水的循環利用效率； 2、 當投餌正在進行時，拋灑在空中的餌料會遮擋住水面的浮餌，導致圖像采集不到水 面的剩余浮餌情況，無法實時監測水面信息，本發明為解決此問題，對投餌機實施間歇性工 作方式，即投餌一段時間，停止投餌開始監測，然后停止監測繼續投餌，再停止投餌開始監 測，如此循環。這樣，圖像采集裝置可以間歇性監測魚群進食速度，達到實時監測魚群進食 情況，其中，投餌機工作占空比由控制盒處理數據后產生的控制參數決定。
[0008] 3、本發明將圖像采集裝置安裝在投餌機儲料倉右上方，與投餌機形成一體，操作 簡單方便，成本低，而且采集視野可根據連接桿任意調節，不同于一般的水下攝像頭既昂貴 又不易安裝固定。
[0009] 4、本發明針對投餌過程中即無法監測到水面浮餌情況，而且具有非線性、難以建 立精確數學模型等特點，提出一種模糊控制方法，控制參數采用BP人工神經網絡確定，從 而可以根據現場實時采集和處理的數據自動得出控制參數。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發明循環水養殖浮餌自動投放裝置的整體結構示意圖； 圖2是圖1中振動下料機構示意圖； 圖3是圖1中攝像頭視距、視角示意圖； 圖4是圖1所示裝置在投餌過程中水面浮餌剩余量和時間的關系模型圖； 圖5是用微元法求魚群進食速度示意圖。
[0011] 附圖中各部件的序號和名稱如下：1、c⑶攝像頭，2、料斗，3、振動下料機構，4、支 架，5、振動電磁鐵，6、接料口，7、拋料口，8、電機，9、電機供電端子，10、投餌機底座，11、電源 線，12、控制盒，13、浮餌，14、護料欄，15、彈簧，16、變頻器，17、連接桿。
【具體實施方式】
[0012] 如圖1所示，本發明循環水養殖浮餌自動投放裝置包括一個投餌機和一個CCD攝 像頭1，CCD攝像頭1用于實時采集浮餌個數圖像數據。投餌機的最上部是料斗2,中間部 分是振動下料機構3,最下部是底座10。（XD攝像頭1位于料斗2的右上方，通過連接桿17 連接于料斗2。調整好CCD攝像頭1的位置，使其采集到浮在水面上的浮餌13,浮餌13用 浮在水面上的封閉的護料欄14圍成一圈，護料欄14為圓形，CCD攝像頭1對著護料欄14內 部采集護料欄14內部的浮餌13。護料欄14是用來保護浮餌13,防止浮餌13飄離CCD攝 像頭1的采集范圍。
[0013] 投餌機的中間部分振動下料機構3位于料斗2的下方，料斗2的餌料向下落入振 動下料機構3中。振動下料機構3由接料口 6、支架4、振動電磁鐵5和彈簧15組成，接料 口 6固定焊接在支架4上，接料口 6的左端是進口，接料口 6的進口位于料斗2的出口下方， 接料口 6的右端是出口，接料口 6出口低于進口處，向右下方傾斜，支架4和接料口 6共同 形成大約10°的左高右低的小斜坡狀，便于餌料的添加，不易出現卡料現象。
[0014] 再參見圖2,支架4的正下方放置一個振動電磁鐵5,振動電磁鐵5的上端連接于 支架4,下端固定在投t耳機的底座10上，振動電磁鐵5經控制線連接控制盒12中的控制系 統，控制系統控制振動電磁鐵5工作，振動電磁鐵5工作時能產生強烈的振動，用來振動支 架4和接料板6,帶動振動下料機構3促進下料工作順利進行，確保料斗2送來的浮餌可通 過振動滑到接料板6。四根彈簧1呈正方形布置在