淡水鱼圈养模式气送式投饲系统设计与试验

由于传统淡水鱼池塘养殖存在废物过量堆积、水体污染严重等问题,以及中国对水产品需求的增加,工厂化循环水养殖、集装箱、圈养模式等高质量、高产量、集约化的新型淡水鱼养殖模式逐渐得到应用。针对新型淡水鱼养殖模式存在投饲劳动强度大、自动化程度低等问题,设计了一款气送式自动投饲系统,实现了定向、定时和定量投饲功能。设计了特定的四通装置和三通装置以保证饲料的定向输送;基于计算流体力学和离散单元法(Computational fluid dynamics-Discrete element method,CFD-DEM)耦合技术,初步确定了满足投饲要求的投饲速度并由此确定了风机型号;开发了以Arduino Mega 2560单片机为核心处理器的投饲控制系统,通过时钟模块实时获取当前时间信息,通过称量传感器实时获取料仓内物料质量信息,通过蓝牙传输预计投饲区域、投饲时间和投饲质量,从而实现定向定时定量投饲;最后试制样机并进行了性能试验,两种工况下投饲的实际投饲距离与仿真结果误差分别为5.74%和9.54%,定向、定时和定量投饲可以准确实现,控制系统响应时间小于1 s,定量投饲最大误差为5.37%。研究结果表明,自动投饲系统结构可靠、控制系统精度较高,满足自动投饲要求。

浅谈水产养殖投饲设备

水产养殖作为全球食品供应链中不可或缺的一环,随着全球人口增长和消费模式的变化而迅速发展。根据联合国粮农组织的报告,水产养殖产量已超过传统捕捞量,成为主要的水产品来源。传统水产养殖活动主要集中在自然水体,如在湖泊、河流和沿海地区进行的放养和捕捞,依赖自然环境,对水体的控制和管理较少。传统养殖技术通常是劳动密集型的,依靠人工进行饲料投放和水质管理,效率较低,且容易受到自然条件的限制。随着水产养殖业的快速扩张,智能高效、可持续的养殖技术变得尤为重要。

太阳能喷水式投饵两栖车设计研究

【目的】投饵机投饲饵料不均匀,导致鱼苗大量死亡,且存在机具转塘困难、动力部件易被水草和电线缠绕、可靠性较差等问题,优化投饵投饲装备具有重要现实意义。【方法】设计了一款喷水式投饵两栖车,该装置采用太阳能发电,单体船船型设计,并以气垫式两栖车为驱动方式,既可以在陆地上行驶,也可在海上航行,同时精准投喂系统以51单片机为控制核心,将自动化程序系统与投饵机相结合。【结果】该装置采用气垫船可以减少故障,便于清理,且有利于环境保护;精准投喂系统可以根据在线监测池塘获取的水质参数、水温、溶解氧含量和pH值等控制投喂和抛投电机的启动和停止,从而实现自动精确投喂。【结论】本设计可提升投饵机在农业上的便利性,提高施肥的精准性和效率,为投饵机结构的改造作出积极贡献,促进农业可持续发展。

气力输送投饵机发展现状

列举国内外的气力输送投饵机研究成果,介绍了气力输送的影响因素,并列举了CFD-DEM仿真对气力输送投饵机设计的辅助作用,发现CFD-DEM仿真中将颗粒视为离散的实体,采用离散元法(DEM)对颗粒间的相互作用进行描述,采用计算流体力学的方法(CFD)对颗粒-流体的相互作用进行描述。该耦合方法的优点是能够将颗粒的形状、尺寸和密度等因素纳入其中,使其对多相流的数值模拟更为精确。

离心式投饲机抛料盘对饲料破碎率的影响

为研究离心式投饲机中抛料盘对饲料破碎率的影响,通过分析饲料颗粒在抛料盘上的运动,确定影响破碎率的因素。利用EDEM软件建立饲料颗粒黏结模型进行单因素试验,得到各个因素对破碎率的影响情况。根据单因素结果设计并进行三因素三水平正交试验,建立饲料破碎率与抛料盘肋板个数、抛料盘倾角、肋板曲率半径等因素之间的二次多元回归模型并解析,后对离心盘的结构参数进行优化。结果表明,各因素对饲料破碎率影响的大小顺序依次为:肋板曲率半径>肋板个数>抛料盘倾角。肋板个数与肋板曲率半径交互作用对破碎率的影响较为明显。经回归分析和优化可知,当肋板个数为6个、抛料盘倾角为12.8°、肋板曲率半径为71.5mm时,破碎率达到最小值2.13%;验证结果表明,优化后的抛料盘使饲料破碎率平均降低38.8%。研究结果可以为离心式投饲机抛料盘的性能优化提供参考。

虾蟹养殖智能投饵(药)无人船设计与研究

针对虾蟹养殖投饵施药环节用工成本高、工作效率低、劳动强度大、饵料利用率低、水质污染严重等问题,设计研发了基于物联网技术的虾蟹养殖智能投饵(药)无人船。文章详细介绍了无人船主体、智能控制系统、管理系统等组成和功能用途。该装备实现了池塘养殖智能化、精细化、自动化投饵和施药,可为下一步水产养殖智能装备与系统的优化改进、应用推广提供参考。

基于六轴传感器的鱼群摄食规律与投饲方法研究

随着水产养殖的发展,对水产品的需求量逐年增加,大多数养殖手段是遵循传统的人工经验,人工投饲存在投饲量控制不精准、自动化程度低以及人工成本大等问题,需要一种精准化、智能化的投饲方法提升饲料的利用率。利用六轴传感器对鱼池水面波浪进行分析,通过传感器获取鱼群进食状态函数曲线,利用主成分分析选择具有代表性的特征参数,对比不同间隔下特征参数的贡献率。结果显示:间隔60 s时的分析结果更贴近实际情况,选择6个贡献率更高的参数作为是否继续投饲的判断指标,如果连续3次测得2个特征参数低于所设阈值,则视为投饲结束。基于鱼群摄食规律研究的投饲方法使投饲过程更加符合鱼群的摄食需求,饲料利用率达到85%以上,节约养殖成本并降低了污染。研究表明,该方法可以实现鱼群的精准化投饲,为实现鱼群的自动化投饲提供参考。

养殖工船自动投饲机设计和螺旋下料器的仿真分析

针对现有投饲机无法满足大型集约化深远海养殖工船投饲作业的工作需求,颗粒饲料因输送工艺和结构参数不合理导致管道堵塞,为提高颗粒饲料输送性能与效果,设计了一种可集中控制、定时、定量、定速作业的远程气力输送的自动投饲机,确定了投饲机的总体结构,完成了对螺旋下料器的关键部位的设计,开展了EDEM离散元仿真分析。仿真结果显示:饲料颗粒在该装置中,从生成到排除过程中不会发生堵塞、滞留的现象,且下料速度可以通过螺旋轴的转速控制,下料速度稳定,当螺旋轴转速达到40 r/min时,满足投料速度1.5 t/h。该设计和研究为后续的深远海养殖投饲设备的设计和性能优化提供参考和依据。

池塘水产养殖投饲区溶解氧稳定性分析研究

针对目前鱼塘投饲机定点投饲作业时,鱼群集中摄食而导致投饲区溶解氧不足,影响饵料利用率的问题,结合投饲区溶解氧稳定性特征规律研究提出投饲机优化设计思路。以振动式(VFM)、气动式(PFM)和风送投饲增氧一体式(AFM)3种投饲机为研究对象,基于鱼类呼吸耗氧模型及溶解氧收支平衡方程理论推导构建溶解氧稳定性模型,以溶解氧变异系数(DCV)为评价指标,深入分析投饲机作业时投饲区溶解氧变化规律。3种投饲机作业时DCV实测值和理论值分别为43.56%、42.28%(VFM);12.50%、14.92%(PFM);1.96%、3.88%(AFM),验证了所构建溶解氧稳定性模型有效性,同时结果表明投饲机作业性能对溶解氧稳定性具有重要影响。基于试验结果提出溶解氧参数应作为投饲机优化设计的重要指标之一,并提出以提高投饲区溶解氧稳定性为目的,将溶解氧参数与机械参数相结合,从内部抛料结构、投饲模式(定点投饲改为动点投饲)及智能化水平(精准投饲增氧)3个方面进行投饲机优化改进的建议。

基于MCGS的深水网箱自动投饵远程控制系统的设计

为提高深水网箱养殖投饵的自动化和工业化水平,设计并开发出适合深水网箱养殖投饵管理的自动控制系统。该自动投饵控制系统基于MCGS组态软件进行二次开发,采用PLC为控制核心,应用计算机与PLC进行通讯。介绍了深水网箱自动投饵系统的工作原理和系统设计框架,阐述了PLC控制系统的工作流程和程序设计,说明了基于MCGS组态软件的系统组态过程。运行试验的结果表明,系统具有性能稳定、可靠性高、人机界面友好、操作便捷等特点,实现了投饵控制、动画显示、系统状态监控、权限管理、历史数据输出、打印等功能,可以满足深水网箱集约化养殖精确投饵操作和管理等各项要求。

标准化池塘养殖自动投饵系统设计

基于气力输送原理,设计了一套以S7-200可编程序控制器(PLC)为控制器,触摸屏为人机界面的自动投饵系统。论述了投饵设备的组成及工作原理,控制系统的设计以及软件实现。通过PLC系统对下料速度、投饵时间、停饵时间等参数进行设定,实现自动投饵控制。试验结果表明,该系统达到设计要求,输送管长320m时投饵量可达1.1t/h,定量精度为±1.5%。

高密度养殖池塘自动气力投饲机的设计试验

为解决池塘高密度养殖过程中的投饲机承载量小、投饲不均匀、投饲范围小、饲料利用率低等问题,提出一种基于气体输送原理的自动投饲机。根据其工作原理,对投饲机的供料系统、输送系统、抛料系统和控制系统进行了设计与分析,采用气力作为供料能源,管道作为输送机构,撒料盘作为抛料机构,西门子S7-200PLC作为系统控制单元。结果显示,该自动投饲机能同时满足6个池塘的投喂,并能单独控制,满足池塘的投饲需求;投饲距离达20 m,平均投饲速度400 kg/h,破碎率低于0.9%,基本满足设计要求。与传统池塘投饲机相比,该投饲机具有结构简单、操作方便,饲料不易破碎、饲料利用率高等特点,并可实现对投饲量精确调节与控制。

基于机器视觉技术的智能投饵方法研究

传统的投饵机大多采用定时定量的下料方式,投饵模式相对固定,投饵系统不能根据具体的养殖情况适时调整,近年来随着海洋养殖业的不断发展,此方式已经远远不能满足养殖要求。此外,由于传统投饵机未能感知养殖对象的摄食规律及习性等因素,会造成饵料不必要的浪费及环境污染等问题,使研究高效智能化的投饵系统成为降低养殖成本的关键任务。分析养殖对象在摄食过程中的摄食规律即聚集程度及饥饱程度等,从而决定投喂量,是解决这一问题的有效途径。本文提出利用机器视觉方法对投饵过程中拍摄的水面摄食图像进行分析,提取能够反映鱼群聚集规律的特征参数,同时分析提取出图像中有鱼部分以及鱼群摄食引起的水花部分作为特征区域,将特征区域的面积比率参数作为研究鱼群摄食规律的特征参数。根据参数特征绘制随时间变化的曲线,可以直观地研究鱼群摄食规律的变化特点。根据曲线所反映的变化规律,提出了新的投饵量计算模型,并且根据摄食规律构建了一种智能化的投饵方法。对比实验研究表明,基于鱼群摄食规律研究的投饵方法使投饵过程更加符合鱼群的摄食需求,不仅节约了饵料和养殖成本,而且可降低对环境的污染。

集中式自动投饵系统的研制

为了满足池塘养殖产业化、现代化的需要,提高养殖机械自动化水平,基于气力输送原理,设计了一套以可编程序控制器(PLC)为控制器的集中式自动投饵系统。介绍了投饵系统的组成及工作原理,分析了系统气力输送、多路配送、自动控制等关键技术。根据设计要求,对自动投饵系统进行投饵性能测试,投送距离320 m时,最大投饵量为1 100 kg/h,吨料能耗低于8 kW h/t,饲料破碎率低于0.7%。试验和实际应用结果表明,该系统能够实现定时、定量以及高效投喂,操作方便,可靠性高。

回转式活鱼分级与计数设备的设计与试验

为解决工厂化养殖水池中存在鱼苗精准化分级筛选和计数机械装备欠缺的问题,设计了一种用于活鱼幼苗分级和计数的回转式活鱼分级计数设备。通过吸鱼泵将鱼从待分级养殖池塘中抽吸到回转式活鱼分级计数装置,首先将鱼苗分级成3种规格,再通过管道内的计数装置统计各规格鱼苗个数,然后将不同规格的鱼苗放入各自养殖池塘中。分级规格参数可通过触摸控制面板调节。按照鱼体背部宽度分级,可分级的活鱼为背宽1~30 mm,精度1 mm;分级装置安装有变频电机,通过触摸屏可调节回转装置转速,调节范围6~15 r/min。选用虹鳟鱼进行试验,鱼背宽度9~26 mm。结果显示:当转速为8 r/min时,最大偏差2 mm;分级产量为9 600~14 400条/h,分级误差率4.4%~5.5%,计数误差率2.5%~4.5%。该装置可较好地满足工厂化养殖水池活鱼同时分级和计数的要求。

池塘养殖自动投饲系统远程精准化升级与验证

为提升池塘养殖自动投饲系统远程投饲精准化,在前期研制的基础上进行了下述改进:1采用变频电机螺旋输送机及定速、定时控制等技术;2驱动控制采用USS protocol协议,PLC(Programmable Logic Controlle)控制器与变频器之间采用485总线通讯,大大减少PLC模拟量与数字量扩展模块以及接线工作,整体结构更加紧凑,降低了成本;3提高了风机功率,由原先的7.5kW增加到18.5kW,将设备输送管长度由320m增加到600m.试验显示,本升级系统在输送管长在600m时,多池塘累积投饵量可达1.05t·h-1;其抛投半径≥7m;可实现定量精度最小投饲量25±2%kg,实现了池塘养殖自动投饲系统远程精准化升级的设计要求.

基于．NET的池塘养殖数字化管理系统

为了促进水产养殖健康发展,基于.NET Framework技术作为开发环境,Access作为后台数据库开发了一套池塘养殖数字化管理系统,并对系统进行了硬件架构和软件设计。硬件架构由水质监测与管理系统、自动投饵系统和投喂决策系统组成。根据测量的水温、溶氧量和酸碱度等信息,结合鱼类生长需要形成合理的投喂量和最佳的投喂时间,实现池塘养殖数字化管理。应用试验表明,系统能够对养殖水体进行实时监测和控制,达到精准投喂,系统平均降低饲料系数20%,提高摄食量1.5～2.0倍。

蟹、虾养殖池塘移动投饲装置的设计与试验

为解决蟹、虾池塘养殖过程中存在投饲不均匀的问题,设计制作了一种用于大中型蟹、虾塘养殖池塘的移动投饲装置。该装置可实现行动轨迹自动控制,可不间断向池塘抛撒饲料。通过自动行走机构在池塘中行走,其绞龙结构将饲料从饲料箱输送到撒料盘,撒料盘配有可调频伺服电机,通过变频器调节撒料盘转速,可控制撒料半径和撒料量。设计投饲储料箱容积0.08 m3,撒料盘距水面高度0.62 m。试验选用养殖池塘长100 m、宽33 m。结果显示:满储料箱饲料可满足面积0.33 hm2蟹、虾池塘投喂一次的要求;直线行走时,投饲直径可调节范围为1.2~5.8 m;投饲速度可调节,饲料破碎率在1%左右,储料箱残饲率在2%~8%。研究表明:该移动投饲装置具有自动行走、投饲均匀、投饲范围广等优点,能有效提高蟹、虾池塘饲料利用率,减少劳动力成本,可推广到各大中型养殖池塘使用。

全自动饵料精量投喂装置的研究

为提高水产养殖投饵的自动化和精细化水平,满足现代水产养殖精确投饵的需要,研发了一种采用搅龙作为强制式排料机构的全自动饵料精量投喂装置。同时,介绍了装置的工作原理、结构特点、主要技术参数以及精量投喂控制方法。性能试验表明,该精量投喂装置各项性能均达到设计要求,搅龙排料稳定可靠,不均匀度0.35%～0.49%,电控系统定时定量精确,且在线可调,操作方便,适应性广。

网箱养殖智能投饲监控系统的设计

针对浑水海域网箱养殖中的投饲量控制问题,提出了一种采用回声探测方法进行智能投饲监控的系统原理及软硬件设计。在网箱底部安装一套收发合置的回声探测声纳,监测通过网箱饲料反射的声信号能量值,将其作为反馈量来调整饲料流量,使得过剩饲料维持在预设量,以实现智能饲量控制。为简化投饲监控系统并降低成本,可采取1套回声探测系统同时监控4个网箱的设计,并将各个监控节点组成WLAN后接入公网,以实现大型网箱养殖场的远程智能投饲监控。