一种风力驱动自动投饵系统及均匀投饵方法
【专利摘要】本发明公开一种风力驱动自动投饵系统及均匀投饵方法，在空气螺旋桨风力驱动船上设有自动投饵装置、通讯装置、中央控制装置及北斗导航装置，中央控制装置通过信号线分别与通讯装置和北斗导航装置连接，通讯基站设在岸上且与通讯装置和设在系统监控室内的监控服务器通信；利用投饵机抛料器建模、饲料颗粒斜抛运动建模、饵料在水面上的累积密度分布建模、自动投饵系统均匀投饵的最优运行参数求解等步骤自动确定自动投饵装置喂料器单位时间内落料量、抛盘转速、投饵机抛料扇角、风力驱动船行驶速度、路径规划中两个相邻投饵行程的宽度等自动投饵系统最优运行参数，利用北斗卫星导航系统，通过北斗导航装置实现路径跟踪，完成自动均匀投饵作业。
【专利说明】一种风力驱动自动投饵系统及均匀投饵方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于池塘水产养殖的投饵喂料系统，具体是由风力驱动的自动投饵喂料系统。
【背景技术】
[0002]投饵喂料是池塘水产养殖中任务最繁重的一项工作，同时又是关键的一项工作，因为饲料是池塘水产养殖生产中的重要投入，投饵喂料技术是否合理，是影响水产养殖效果和环境生态效益的一个最重要的因素。其中，饵料分布均匀度是衡量投饵喂料技术的一个重要指标，对于饵料密度过大的水域，不仅会造成饲料的浪费，残余饲料恶化养殖环境，增加了病害发生的机会，进而造成用药量增加，不但养殖成本增加，效益下降，还会对生态环境产生不良的影响；而对于饵料密度过小的水域，不仅影响了水生物的摄食量，还容易造成鱼虾蟹等水生物因抢食、争斗而受伤，继而引发疾病，导致鱼虾蟹个体死亡的后果。因此，在投饵喂料作业过程中要充分考虑饵料分布的均匀性。
[0003]目前，池塘水产养殖投饵喂料一般采用三种方式:一是靠人工撑船投饵喂料，一人撑船，一人投饵，仅凭人工经验，工作效率低，劳动强度大，无法保证投饵的均匀度；二是靠在岸上的投饵机投饵喂料，这种方式虽然可以通过人工操作定时定量投饵，节约劳动力，但只能固定在同一地点投饵，饵料只能分布在岸边很小的水域内，其它水域特别是中间水域无法覆盖，不能保证投饵的均匀度；三是通过船载投饵机喂料，通过汽油机或者柴油机驱动船，再通过安装在船上的投饵机将饵料投向池塘，这种方式容易污染水体，而普通船在水下的螺旋桨工作时易打断水草影响养殖环境同时吸卷水草会影响螺旋桨工作，同时还容易误伤鱼虾蟹等水生物，导致其生病甚至死亡，而且船行进的路线全凭人工随意确定，随机性强，很难保证投饵的均匀度。
[0004]目前常用的投饵机在结构上一般均由料斗、下料装置、抛撒喂料装置、控制器等四部分组成，其中抛撒喂料装置结构有几种，一种是采用小电动机连接偏心轮在输料口端产生上下振动喂料，另一种是通过电磁铁产生的振动传输到饲料托板上，使得饲料在托板上向一个方向移动形成喂料。还有一些抛撒喂料装置采用叶轮式、平板转盘开孔式和搅笼式等结构。采用小电动机连接偏心轮在输料口端产生上下振动喂料，或是通过电磁铁产生振动喂料，都能够比较顺利的将饲料箱的饲料送到离心抛盘抛撒出去，但不能准确地确定在单位时间内喂出的饲料量。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提出了一种用于池塘水产养殖的空气螺旋桨风力驱动自动投饵系统及均匀投饵方法，以空气螺旋桨风力驱动投饵船，行驶灵活、无污染、适用范围广，实现水产养殖自动均匀移动投饵作业。
[0006]本发明一种风力驱动自动投饵系统通过以下技术方案实现:包括在水面上的空气螺旋桨风力驱动船，空气螺旋桨风力驱动船上设有自动投饵装置、通讯装置、中央控制装置及北斗导航装置，中央控制装置通过信号线分别与通讯装置和北斗导航装置连接，北斗导航装置接收北斗卫星导航系统的信息并传送给中央控制装置；通讯基站设在岸上且与通讯装置和设在系统监控室内的监控服务器通信；所述自动投饵装置上部是放有颗粒饵料的饵料箱，饵料箱的底部连接喂料斗，喂料斗的底部连接喂料器，喂料器的下方设有抛料器，喂料器与喂料电机连接，喂料电机经喂料电机驱动模块连接控制模块；抛料器包括抛盘、抛料出口，喂料器的底部有出料口，抛盘的落料区域上方正对喂料器的出料口，抛盘中装有抛盘挡板，抛盘挡板在落料区域旁侧，抛盘的盘面与水平面之间具有仰角，抛盘与抛盘电机连接，抛盘电机经抛盘电机驱动模块连接控制模块；控制模块经通信模块与中央控制装置相连。
[0007]本发明一种风力驱动自动投饵系统的均匀投饵方法采用的技术方案是具有以下步骤:
O中央控制装置通过通讯装置和北斗导航装置接收包括作业水域GIS地图信息和饵料的期望分布密度巧的投饵作业任务信息；
2)中央控制装置对抛料器建模，得到颗粒饵料被抛盘抛出时的初始速度vQ范围为
【权利要求】
1.一种风力驱动自动投饵系统，包括在水面上的空气螺旋桨风力驱动船(1)，其特征是:空气螺旋桨风力驱动船(I)上设有自动投饵装置(2)、通讯装置(3)、中央控制装置(4)及北斗导航装置(5)，中央控制装置(4)通过信号线分别与通讯装置(3)和北斗导航装置(5)连接，北斗导航装置(5)接收北斗卫星导航系统(7)的信息并传送给中央控制装置(4);通讯基站(8)设在岸上且与通讯装置(3)和设在系统监控室内的监控服务器(9)通信；所述自动投饵装置(2)上部是放有颗粒饵料的饵料箱(21)，饵料箱(21)的底部连接喂料斗(30)，喂料斗(30)的底部连接喂料器(22)，喂料器(22)的下方设有抛料器(28)，喂料器(22 )与喂料电机(23 )连接，喂料电机(23 )经喂料电机驱动模块(24 )连接控制模块(33 );抛料器(28 )包括抛盘(25 )、抛料出口( 29 )，喂料器(22 )的底部有出料口，抛盘(25 )的落料区域上方正对喂料器(22)的出料口，抛盘(25)中装有抛盘挡板(42)，抛盘挡板(42)在落料区域(41)旁侧，抛盘(25 )的盘面与水平面之间具有仰角，抛盘(25 )与抛盘电机(26 )连接，抛盘电机(26)经抛盘电机驱动模块(27)连接控制模块(33);控制模块(33 )经通信模块(34)与中央控制装置(4)相连。
2.根据权利要求1所述风力驱动自动投饵系统，其特征是:在喂料斗(30)的底部侧壁上对称地设有用于检测从饵料箱(21)中下落的饵料经过喂料斗(30)时的饵料量的两个压力传感。
3.—种如权利要求1所述风力驱动自动投饵系统的均匀投饵方法，其特征是具有以下步骤: 1)中央控制装置(4)通过通讯装置(3)和北斗导航装置(5)接收包括作业水域GIS地图信息和饵料的期望分布密度巧的投饵作业任务信息； 2)中央控制装置(4)对抛料器(28)建模，得到颗粒饵料被抛盘(25)抛出时的初始速度V。范围为vQ=, ^是抛盘(25)的角速度，^ir1、分别是颗粒饵料分布在抛盘(25)的落料区域内离抛盘(25)圆心的最小、最大距离； 3)中央控制装置(4)对颗粒饵料斜抛运动建模，计算颗粒饵料飞行的轨迹和距离，对分布在所述最小、最大距离U处的颗粒饵料分别计算出其斜抛最小、最大抛射距离?εβι、; 4)中央控制装置(4)对饵料在水面上的累积密度分布建模，计算出饵料单位时间内分布密度Pa,根据P,得出空气螺旋桨风力驱动船(I)沿作业水域坐标系内任一点的饵料累积密度PGuo)； 5)根据,得到空气螺旋桨风力驱动船(I)的上下相邻投饵行程间在作业水域坐标系内任一点M的实际饵料累积密度&(^)，取实际饵料累积密度与期望分布密度r间的最小均方差A& σ?β,φ,νυνΛ,Ν^) = Min为均匀投饵的目标函数，为满足目标函数而对< 识这六个变量综合寻优得到六个变量的最优值，(U)为M坐标点，V1为下方投饵行程的船速，V,为上方投饵行程的船速!为下方和上方这两个相邻投饵行程之间的宽度-力自动投饵装置的投饵扇角即饵料在水面上分布扇环的扇角，气《为喂料器单位时间内落料量，Nn为抛盘转速； 6)中央控制装置(4)设定(69、A10、炉、的最优值,将!^和气^的最优值通过通信模块(34 )发送给控制模块(33 )，控制模块(33 )经喂料电机驱动模块(24 )驱动喂料电机(23 )带动喂料器(22)喂料，使喂料器(22)单位时间内实际落料量为气s的最优值；控制模块(33 )经抛盘电机驱动模块(27 )驱动抛盘电机(26 )带动抛盘(25 )按巧的最优值转速旋转抛料；根据投饵作业任务信息设定η、V2、d规划出投饵作业路径，利用北斗卫星导航系统(7)通过北斗导航装置(5)实现路径跟踪，完成作业水域的自动均匀投饵喂料。
4.根据权利要求3所述的均匀投饵方法，其特征是:步骤3)中.颗粒饵料斜抛运动方程组为
5.根据权利要求3所述的均匀投饵方法，其特征是:步骤4)中.所述饵料单位时间内分布密度
6.根据权利要求3所述的均匀投饵方法，其特征是:步骤5)中.点Af的实际饵料累积密度iL(Xx)为:
【文档编号】A01K61/02GK103988801SQ201410243137
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】孙月平, 赵德安, 赵宇艳, 洪剑青, 李发忠, 戴继生 申请人:江苏大学