一种智能鱼类养殖系统及养殖方法

本技术涉及一种智能鱼类养殖系统及养殖方法，属于水产养殖。

背景技术：

1、水产养殖通过人为控制繁殖、培育进而收获水生动植物，水产养殖业已经成为推动我国渔业快速稳定发展的主要力量。2019年，我国水产养殖总产量超过5000万吨，占世界水产养殖总量的60％以上(王莹，林叙彬，陈连飞，等.广东省水产养殖设备发展现状及应用建议[j].现代农业装备，2021,42(04):86-89)。然而，现有的鱼类养殖系统鱼料浪费多，智能化程度低，系统功能单一。

2、中国专利公开号为cn105981671u，发明创造名称为智能化鱼类养殖池，包括养殖池、增氧装置、进水管、排污装置、溢水管；所述溢水管设置在养殖池侧壁的上部；所述增氧装置包括增氧机、增氧管、3-6个增氧盘；所述增氧机设置在养殖池外侧，增氧盘分布在养殖池底部，增氧机与增氧盘之间通过增氧管连接；所述排污装置设置在养殖池的底部。但是现有的鱼类养殖系统还存在着饵料投喂不合理，饵料投喂粗放、浪费严重，智能化程度低，系统功能单一，养殖水体水质差的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本技术的目的在于提供一种智能鱼类养殖系统及养殖方法，以解决现有的鱼类养殖系统饵料投喂不合理，饵料投喂粗放、浪费严重，智能化程度低，系统功能单一，养殖水体水质差的问题。

2、为了实现上述目的，本技术提供了如下技术方案：

3、一种智能鱼类养殖系统，其特征在于，包括视觉传感器、可移动式投饵机构、养殖鱼池、养殖鱼池控制箱、水过滤箱、一号水龙头、水过滤箱支架、过滤水出水口、养殖鱼池支架、过滤水存储罐、过滤水存储罐支架、二号水龙头、过滤水存储罐出水口、离心泵、酸碱调节箱支架、过滤水进水管、增氧风机、酸碱调节液输送管、酸碱调节箱、养殖鱼池底槽、曝气微孔管；

4、在养殖鱼池斜上方安装有视觉传感器，在养殖鱼池的侧壁上安装有可移动式投饵机构，在养殖鱼池的前方侧壁上安装有养殖鱼池控制箱，在养殖鱼池的废水排出口处安装有水过滤箱，在水过滤箱上安装有一号水龙头，在水过滤箱底部安装有水过滤箱支架，在水过滤箱底部安装有过滤水出水口，在过滤水出水口下方安装有过滤水存储罐，在过滤水存储罐下方安装有过滤水存储罐支架，在过滤水存储罐前侧安装有二号水龙头，在养殖鱼池下方安装有养殖鱼池支架，在过滤水存储罐右侧安装有过滤水存储罐出水口，在过滤水存储罐出水口处安装有离心泵；

5、在养殖鱼池右侧安装有过滤水进水管；在滤水进水管另一端安装有离心泵，在养殖鱼池右侧安装有酸碱调节液输送管，在酸碱调节液输送管另一端安装有酸碱调节箱，在酸碱调节箱下方安装有酸碱调节箱支架，在养殖鱼池右侧安装有增氧风机，在增氧风机出风口处安装有曝气微孔管，曝气微孔管安装在养殖鱼池底面上方，在曝气微孔管两侧的养殖鱼池底面上设置有养殖鱼池底槽。

6、优选的，所述可移动式投饵机构包括投饵机构移动装置、饵料存储箱、饵料落料口、饵料加料口、螺杆推进落料系统、饵料推进室；在养殖鱼池左侧侧壁上安装有投饵机构移动装置，在投饵机构移动装置上方安装有饵料存储箱，在饵料存储箱右侧安装有饵料推进室，在饵料推进室内部安装有螺杆推进落料系统，在饵料存储箱上方安装有饵料加料口，在饵料推进室右侧安装有饵料落料口。

7、本技术还提供智能鱼类养殖系统进行鱼类养殖的方法，包括如下环节：s1、调节养殖系统的水体环境；s2、投放鱼苗；s3、饵料投喂；s4、换水处理。

8、优选的，所述s3饵料投喂环节包括如下步骤：

9、步骤1：电机驱动螺杆推进落料系统转动，放置在饵料存储箱内的饵料在螺杆推进落料系统作用下由饵料存储箱进入饵料推进室，然后由饵料落料口处落下进入养殖鱼池中；

10、步骤2：养殖鱼池内部设置有水听器，水听器采集养殖鱼池中鱼类的声音信息，发送至上位机并分析；

11、利用视觉传感器确定鱼类摄食情况：视觉传感器采集鱼类摄食过程中的图像信息，发送至上位机，

12、分析鱼类摄食活力；

13、步骤3：上位机处理并分析水听器和视觉传感器采集的信息进行判断：当鱼类摄食活力低于设定阈值时，可移动式投饵机构停止工作，饵料投喂停止。

14、优选的，所述步骤2中的分析鱼类摄食活力的方法包括：

15、利用图像的灰度和梯度信息获取纹理特性：

16、根据采集到的图像信息建立灰度关系，并建立灰度共生矩阵：

17、p(i,j)＝#{(x1,y1),(x2,y2)∈m×n|f(x1,y1)＝i,f(x2,y2)＝j}    (1)

18、其中，p为矩阵，其大小为ng×ng；#(x)表示集合x中的元素个数；若点(x1,y1)和点(x2,y2)的距离为d，两点连线与坐标横轴的夹角为θ，则可以得到任意间距和角度的灰度共生矩阵p(i，j，d，θ)；

19、在灰度共生矩阵的基础上，提取鱼类采食时的特征量；

20、所述特征量包括逆差矩、相关性、能量与对比度；

21、逆差矩为：

22、

23、相关性为：

24、

25、式中，

26、

27、能量为：

28、

29、对比度为：

30、

31、利用特征量作为输入构建数据库模型进行支持向量机训练，形成训练模型；

32、建立评价模型，所述评价模型包括：

33、

34、

35、pa为平均精确度，表示真正摄食行为与分类所得摄食行为的百分比；

36、tn为标注为非摄食样本，预测为非摄食样本的个数；

37、fn为标注为摄食样本，预测为非摄食样本的个数；

38、fnr为假负率，表示摄食行为被错误分为非摄食行为的百分比；

39、tp为摄食样本，预测为摄食样本的个数；

40、

41、假正率fpr为非摄食行为被分成摄食行为的百分比；

42、fp为标注为非摄食样本，预测为摄食样本的个数；

43、模型的评价指标包括平均精确度pa、假负率fnr和假正率fpr；

44、依据实际养殖环境和条件确定评价模型中的参数；利用训练模型进行训练，并根据评价模型将鱼群摄食行为进行分类；将鱼群摄食行为分为“弱、一般、中等、强烈”四个等级；

45、根据鱼群摄食行为等级，确定投饵策略；所述投饵策略包括投饵量、投饵范围和投饵时间。

46、优选的，所述步骤2中的图像信息为水面波纹与水花信号。

47、优选的，所述s4换水处理过程包括：

48、步骤1：养殖鱼池中的底层水流入水过滤箱中；

49、步骤2：水过滤箱对养殖鱼池底层污水进行过滤，养殖人员可通过一号水龙头对养殖鱼池底层污水的水质状况进行检测化验；

50、步骤3：经水过滤箱过滤后的过滤水进入过滤水存储罐，养殖人员可通过二号水龙头对过滤后的过滤水的水质状况进行检测化验；

51、步骤4：离心泵将过滤水存储罐中的过滤水抽入养殖鱼池中，产生的冲力将养殖鱼池底槽中积累的残饵与粪便等冲入水过滤箱；

52、步骤5：酸碱调节箱内可分为酸性药液、碱性药液与中性水，在对养殖鱼池进行换水过程中，可以根据安装在养殖鱼池内ph传感器的示数向养殖鱼池内分别加入酸性药液、碱性药液与中性水对养殖鱼池内的ph值进行调节，通过酸碱调节液输送管输入养殖鱼池。

53、本技术的显著性特点和优势包括：

54、(1)在水产养殖过程中养殖鱼池底槽可以对残饵和粪便进行收集，残饵与粪便在重力作用下沉积在养殖鱼池底部，由于养殖鱼池底槽位置更低，使得残饵和粪便在养殖鱼池底槽处汇集，在进行换水过程中，在酸碱调节液和过滤水的冲刷下，残饵和粪便进入水过滤箱过滤去除。(2)在水过滤箱上安装有一号水龙头，养殖人员可以在养殖过程中对水过滤箱中的养殖鱼池底层水水质进行人工检测，制定更加合理的养殖策略；在过滤水存储罐上安装有二号水龙头，使得养殖人员可以对过滤后的水质进行抽样检验，检测过滤后水质是否达到养殖水产的需求。(3)增氧风机与曝气微孔管可以实现对养殖鱼池的底层增氧，利用曝气式原理对养殖鱼池进行增氧，通过安装在养殖鱼池内的水体溶氧传感器对水体溶氧进行检测，当水体溶氧低于设定阈值时，增氧风机开始工作为水体进行增氧作业。(4)可移动式投饵机构可以沿着养殖鱼池的侧壁移动，可移动式投饵机降低了养殖人员进行饵料投喂的劳动强度，提升了饵料投喂效果和投喂的均匀程度，降低了饵料投喂过程中的饵料损失。

55、(5)利用摄食声学和摄食行为学对鱼类进食过程进行监测，从而判断鱼类的饥饿程度，从而进一步对可移动式投饵机构的工作状态进行调整，可以有效的降低残饵率，降低剩余饵料对水质的污染，降低了饵料成本的同时提升了饵料投放量的准确性。(6)酸碱调节箱中的液体可以对水体的酸碱度进行调整，根据ph传感器采集的数据对加入的液体酸碱性进行调整，可以有效的保证水体水质处于鱼类的最佳生存ph环境中。(7)除了上述依据传感器采集到的数据对养殖策略进行调整之外，本养殖系统还可以可移动式投饵机构、增氧风机、酸碱调节箱等设备的工作状态进行调整。

56、按照本技术提供的一种智能鱼类养殖系统及养殖方法，与现有技术相比具有如下优点：

57、1.本技术利用特征量作为输入构建数据库模型进行支持向量机训练，形成训练模型，并结合数学评价模型，将鱼群摄食行为进行分级，确定投饵策略，进而精准分析鱼类饥饿程度并确定饵料投饵策略。

58、2.本技术中的可移动式投饵机构可以实现均匀精准投饵，相较于人工投饵，降低了饵料的浪费，提升了饵料投喂的均匀度。

59、3.本技术中的酸碱调节箱能够对水体的ph进行调节，使得改善鱼类生产环境的水质条件；曝气部分可以养殖水体进行曝气式增氧，保证水体的含氧量；这样系统功能全面、改善了养殖水体水质。

60、4.本技术中的养殖鱼池底槽通过对粪便和残饵收集，代替传统方法中养殖户利用抽水泵对鱼池底部进行抽水去污，这样降低了用户劳动强度、提升了鱼池底部杂质和污物的清洁效果。

61、5.本技术中的鱼群摄食行为等级判断方法，用于评估对鱼类的摄食情况，表征和方法更加准确、缩短了评估时间、提高了工作效率。