一种虾蟹池塘自主巡航投饲船及其投饲方法与流程

本发明涉及一种虾蟹池塘自主巡航投饲船及其投饲方法，属于虾蟹池塘投饲设备技术领域。

背景技术：

饲料投喂是虾蟹养殖过程中的重要环节。鱼类养殖可以采取定点投喂方式，目前已有专用的自动投饲机，劳动强度大大降低。虾蟹的生活习性与鱼类不同，一般均匀分布在整个池塘，并且经常在池塘岸边觅食。因此需要将饲料投放在池塘四周或全池均匀抛撒。由于缺少专门的投饲设备，目前虾蟹养殖饲料一般由人工投喂，劳动强度大，且难以做到均匀投饲，降低了饲料利用率，同时，残余的饲料还会导致水质恶化，增加养殖风险。随着劳动力成本不断上升，投饲环节已成为虾蟹养殖业发展的一个限制因素。因此，采用自动化投饲设备替代人工投饲将是未来养殖行业的趋势，但如何提供一种针对虾蟹池塘的自动化投饲设备是本领域急需解决的技术难题。

技术实现要素：

现有的养殖池塘投饲设备，难以满足蟹虾投饲的需求，本发明的目的是提供一种针对蟹虾池塘的自动化投饲设备，减轻人工投饲的劳动强度，提高投饲的均匀程度，同时提高饲料的利用率。

本发明采取以下技术方案：

一种虾蟹池塘自主巡航投饲船，包括船体，所述船体上固定设置储能装置、电控箱8、下料器9、螺旋桨推进器5；所述下料器9下方与储料箱10连接，储料箱10与出料装置11连接，所述出料装置11通过其内部的动力螺旋推进机构将饲料推送至出料口11a；所述螺旋桨推进器5为一对，设于船体尾部，所述出料口11a纵向位于一对推进器5的中间。

进一步的，所述动力螺旋推进机构的推进速度可调，从而调节投饲的均匀度。

进一步的，所述船体包括一对平行的浮体1、安装支架7；所述一对浮体1通过安装支架1连接固定成为一体。

更进一步的，所述储能装置为蓄电池，蓄电池设置在一对浮体上的电池仓3内。

更进一步的，所述电控箱8固定设置在安装支架7上，并位于船体的前部。

进一步的，所述电控箱8内设有嵌入式控制器12、GPS接收机13、电子罗盘14、测距传感器15、无线通信模块16、电源管理模块17、第一直流电机调速器18、第二直流电机调速器19、第三直流电机调速器20；所述嵌入式控制器12作为整个控制系统的控制中心；所述测距传感器15用于测距防撞；GPS接收机16用于获取投饲船位置信息，电子罗盘14用来测量投饲船航向，测距传感器15测量船体前方障碍物的距离，用于停靠岸边时防止碰撞；无线通信模块16用于嵌入式控制器12与监控计算机的通信，上传数据信息，接收命令参数；电源管理模块17用来监测船载电池的状态；第一、第二直流电机调速器18、19用于控制两个螺旋桨推进器的转速，从而控制航向和航速；第三直流电机调试器20用于控制下料器电机转速，从而控制投饲料速度。

一种虾蟹池塘自主巡航投饲船的投饲方法，嵌入式控制器12通过串行接口读取GPS接收机13和电子罗盘14的数据，获取投饲船在池塘水面的位置及航向，计算当前位置与设定路线的偏差，通过第一、第二直流电机调速器19、20调整左右两个螺旋桨推进器5的转速从而改变航向，逐渐缩小与设定路线的偏差。

进一步的，自动投饲船航行路线如下：投饲船航行路线是间距为D的螺旋折线，从起点位置开始，以折线形式自池塘边缘向池塘中心旋转绕进，投饲船沿着折线形路线航行的同时通过下料器投放饲料，最终当两条相邻的平行航线间的间距小于D时，则当前航线作为最终航线，投饲船航行至与前方相互垂直航线间距离小于D的位置时，即到达终点，并从终点沿直线返回起点，等待下一次投饲任务。

更进一步的，通过监控计算机将P1、P2、P3、P4是池塘四角的坐标发送给投饲船上的嵌入式控制器，控制器程序根据池塘四角位置坐标以及螺旋折线路径间距D计算出折线路径上各个拐点的坐标，(x0，y0)，(x1，y1)...(xn，yn)，从而确定螺旋折线路径；沿折线路径上每段直线路径，控制器程序使投饲船沿着每段直线路径航行，并在接近拐点时自动转向并进入下一段直线航行路径，直到到达终点位置，完成一次投饲航行任务。

本发明的有益效果在于：

1)自动投饲船能够在池塘内沿指定路线巡航并投放饲料，从而代替人工投喂，降低劳动强度；

2)可实现少量多次投喂，提高投饲均匀性，从而提高饲料利用率，降低虾蟹养殖成本，并减少水体污染。该投饲船结构简单，方便安装维护，船体采用双体结构，稳定性好。

3)下料器包括驱动电机和螺杆，电机带动螺杆旋转，从而将饲料从料箱输送至出料管；出料管末端向下倾斜，饲料从出料管落入两个螺旋桨之间的水中，随着螺旋桨尾流向船体后方扩散；由于螺旋桨造成水流的旋转效应，饲料随着旋转的水流呈螺旋运动，相比直接沉入水底的方式，该方法饲料在水体中停留时间长，能够扩散到更多的水域范围，从而提高投饲的均匀性。

4)自动投饲船的行进路线设计为在池塘内沿折线形式自池塘边缘向池塘中心旋转绕进，并且通过控制系统实时监控和调整行进路线的准确性，折线之间的间距为定值D，饲料投放更均匀，无死角。设计巧妙。

5)投饲船采用双体结构，提高船体稳定性；推进装置采用双螺旋桨，提高航行转向灵活性；采用蓄电池供电；投料机构设置在船体中心位置。

6)通过GPS导航实时测量投饲船在池塘内的位置，采用电子罗盘测量船体航向，控制系统通过调节两个螺旋桨推进器的转速使投饲船沿指定的路线或方向巡航，可靠性高，控制精确度高。

附图说明

图1是本发明虾蟹池塘自主巡航投饲船的结构示意图。

图2是出料装置的出料位置与螺旋推进器的相对位置的示意图，图中示意出螺旋推进器对于饲料的螺线形均匀扩散的效果。

图3是本发明虾蟹池塘自主巡航投饲船控制系统的示意图。

图4是本发明虾蟹池塘自主巡航投饲船在池塘内按照设定路线和坐标进行行进的示意图。

图中，1.浮体，3.电池舱，5.螺旋桨推进器，7.安装支架，8.电控箱，9.下料器，10.储料箱，11.出料装置，11a.出料口，12.嵌入式控制器，13.GPS接收机，14.电子罗盘，15.测距传感器，16.无线通信模块，17.电源管理模块，18.第一直流电机调速器，19.第二直流电机调速器，20.第三直流电机调速器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1-图2，船体具有左右两个浮体1，每个浮体1中间位置设有电池舱3。两个浮体1通过安装支架7连接成整体。蓄电池3重量大，安装船体电池舱内可以降低整个投饲船的重心，两组电池分别安装在两个船体的中间位置，保持左右对称，以提高船身稳定性。左右两个推进器5固定在安装支架7上。通过调节两个推进器5的转速和正反转，可以控制投饲船的航速及前进或后退。储料箱9安装在支架7中间位置，储料箱9上部为圆筒形，下部为圆锥形，以减少风的影响。储料箱圆锥形下部的底端安装有下料器10。下料器10由电机带动旋转机构，储料箱9中的饲料依靠重力进入下料器10的进口，再由旋转机构输送至出料装置11，最终落入两个螺旋桨推进器5正中间的水中。饲料落入水中后随着螺旋桨水流向船体后方水体扩散。电控箱8内安装有控制装置，用来控制投饲船的巡航和投饲。

附图3所示，控制装置包括嵌入式控制器12、GPS接收机13，电子罗盘14、无线通信模块16、电源管理模块17、第一、第二、第三直流电机调速器18、19、20等。GPS接收机13用于测量投饲船在地球坐标系中的经度和纬度，电子罗盘14用于测量投饲船的航向。电源管理模块17用来监测船载电池的状态。第一、二直流电机调速器18和19用于控制两个螺旋桨推进器的转速，从而控制航向。第三直流电机调试器20用于控制下料器电机转速，从而控制投料速度。嵌入式控制器12从GPS读取经度和纬度数据，并换算成投饲船在池塘中的位置坐标，同时从电子罗盘读取航向数据。嵌入式控制器控制程序计算投饲船位置坐标与设定路线的偏差，根据路径偏差调整航向，逐渐减小路径偏差，从而实现沿设定路线巡航。第一、第二直流电机调速器18、19根据嵌入式控制器指令改变左右两个推进器的转速，从而调整航向。

附图4所示，下料器包括驱动电机和螺杆，电机带动螺杆旋转，从而将饲料从料箱输送至出料管。出料管末端向下倾斜，饲料从出料管落入两个螺旋桨前方的水中，随着螺旋桨尾流向船体后方扩散。由于螺旋桨造成水流的旋转效应，饲料随着旋转的水流呈螺旋运动，相比直接沉入水底的方式，该方法饲料在水体中停留时间长，能够扩散到更多的水域范围，从而提高投饲的均匀性。

附图4所示，P1、P2、P3、P4是池塘四角，投饲船航行路线是间距为D的螺旋折线，从起点位置开始，以折线形式向池塘中心旋转绕进，投饲船沿着折线形路线航行的同时通过下料器投放饲料，最终当两条相邻的平行航线间的间距小于D时，则当前航线作为最终航线，投饲船航行至与前方相互垂直航线间距离小于D的位置时，即到达终点，并从终点沿直线返回起点，等待下一次投饲任务。通过监控计算机将这四个点的坐标发送给投饲船上的嵌入式控制器，控制器程序根据池塘四角位置坐标以及螺旋折线路径间距D计算出折线路径上各个拐点的坐标(x0，y0)，(x1，y1)...(xn，yn)，从而确定螺旋折线路径。沿折线路径上每段直线路径，控制器程序使投饲船沿着每段直线路径航行，并在接近拐点时自动转向并进入下一段直线航行路径，直到到达终点位置，完成一次投饲航行任务。