循环水养殖浮饵自动投放方法与装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及渔业养殖自动化领域，具体涉及一种浮饵自动投放装置，用于在高密 度的工业化渔业养殖中对水环境及自动化要求较高场所。
【背景技术】
[0002] 水产养殖从人工投饲走向自动投饲，自动浮饵投饲机是水产养殖重要组成之一， 和人工抛洒浮饵相比，自动投饵是提高浮饵利用效率和控制养殖成本的主要手段。中国专 利申请号为201110340825. 4的文献公开一种自动投饵方法，运用视频采集系统采集水面 信息，通过无线网络传输到上位机系统，再通过上位机系统实现对远端数据的实时监控，采 用这种方法可以实现远程控制投饵机投饵，但其无线传输具滞后延时性，而且投饵过程需 要人工看守，主观性强，容易形成误判，造成投饵过量或不足，投放过多的饵料不仅会降低 利润，还会导致水环境污染，饵料变质，影响水质。相反，投放过少则会延缓鱼的生长。中国 专利申请号为201410314811. 9的文献公开一种基于鱼群聚集面积的投喂自动控制方法， 这种方法根据鱼群聚集和游散情况来投喂，从而给鱼群投放必要且充足的饵料，然而，采用 这种方法自动控制投饵时，没有从根源上反映饵料被消化情况，容易造成饵料堆积浪费，由 于养殖塘水温和溶氧量等外界环境改变会造成鱼群胃口变化，所以不能简单根据鱼群聚集 面积来判断饵料量的投放。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为解决上述现有自动浮饵投饲技术存在的投饵过量或不足问题， 提出一种能根据循环水养殖池塘里面的浮饵被消化情况而自动投放浮饵的装置及方法，以 更好地满足自动投饵和循环水养殖这一需求。
[0004] 本发明循环水养殖浮饵自动投放装置采用的技术方案是：包括一个投饵机和一 个CCD摄像头，投饵机的最上部是料斗，中间部分是位于料斗下方的振动下料机构，最下部 是底座；CCD摄像头位于料斗右上方且通过连接杆连接于料斗；浮饵位于浮在水面上的封 闭护料栏内部，CCD摄像头采集浮饵图片；振动下料机构由接料口、支架、振动电磁铁和弹 簧组成，接料口固定连接支架，接料口左端是位于料斗出口下方的进口，接料口右端是低于 进口的出口；支架正下方放置振动电磁铁，振动电磁铁上端连接支架，下端固定连接底座； 弹簧上端连接支架，下端固定于底座上；接料口右侧设置抛料口和电机，抛料口下端连接电 机；电机的输出轴上装有电机叶片，电机叶片位于抛料口内部，电机连接变频器，变频器、 C⑶摄像头、振动电磁铁均连接于控制系统。
[0005] 本发明循环水养殖浮饵自动投放方法采用的技术方案是： 步骤1 :将投饵机安置在养殖池塘岸边，调整CCD摄像头确保采集到整个护料栏内部的 浮饵图片信息，投放初始量S。的浮饵； 步骤2 :经t0秒后鱼群开始进食，再经过t秒后，（XD摄像头采集浮饵图片，控制系统 根据通用公另
计算出此时的水面剩余浮饵量 Sn和当前鱼群进食实时速度k n;c是浮饵图片中单个像素面积浮饵对应的实际浮饵质量， api是第p个采样周期第i时间段内剩余浮饵所占浮饵图片的面积； 步骤3 :启动投饵机工作，提高电机的投饵速度yn使其大于鱼群进食速度k n，在投饵 机工作rn时间后，水面浮饵再次增长到浮饵初始量S。大小时，记录下此时的投饵速度yn和 投饵机工作时间r n;由此采集到第一个时间段鱼群进食情况，即获得水面剩余浮饵量S n、 当前鱼群进食实时速度k n、投饵速度yn和投饵机工作时间r 11; 步骤4 :重复执行步骤2、3,直至采集到第n个时间段的鱼群进食情况，此时浮饵被消化 速度趋于〇,将所有数据记录到数组队，完成第一个采样周期； 步骤5 :进行第二个采样周期，得到数组B2;以此类推，直到第n个采样周期结束，得到 数组Bn。
[0006] 步骤6 :将数组Bi、B2、…Bn中的数据分成训练样本和测试样本，训练样本用于创建 BP神经网络模型，测试样本用于修正模型；以训练样本数据中的鱼群进食速度k、水面剩余 浮饵量S作为BP神经网络的输入变量，以投饵速度y和投饵机工作时间r作为输出变量， 建立BP神经网络模型（y，r)= (S，k); 步骤7 :启动CCD摄像头监测水面剩余浮饵量情况，在鱼群进食过t秒后，先计算出此 时水面剩余浮饵量S以及当前鱼群进食速度k，再根据BP神经网络模型（y，r)= (S，k)计 算出当前投饵速度y和投饵工作时间r，以当前投饵速度y和投饵工作时间r作为最优控制 参数控制投饵机自动投饵。
[0007] 本发明采用上述技术方案后具有的优点是： 1、 本发明为了实现自动投饵机投饵量的精细化，投饵之前先根据水面剩余浮饵的实时 图像分析鱼群进食情况再控制投饵机投饵，这种投饵方法解决了由于养殖塘水温和溶氧量 等外界环境改变造成的鱼群胃口变化而导致浮饵投喂量无法确定的难题，实现了及时反馈 鱼群消化浮饵的情况并且达到精准投喂，并防止了由于单次投放浮饵过多而造成对水环境 的破坏，提尚了水的循环利用效率； 2、 当投饵正在进行时，抛洒在空中的饵料会遮挡住水面的浮饵，导致图像采集不到水 面的剩余浮饵情况，无法实时监测水面信息，本发明为解决此问题，对投饵机实施间歇性工 作方式，即投饵一段时间，停止投饵开始监测，然后停止监测继续投饵，再停止投饵开始监 测，如此循环。这样，图像采集装置可以间歇性监测鱼群进食速度，达到实时监测鱼群进食 情况，其中，投饵机工作占空比由控制盒处理数据后产生的控制参数决定。
[0008] 3、本发明将图像采集装置安装在投饵机储料仓右上方，与投饵机形成一体，操作 简单方便，成本低，而且采集视野可根据连接杆任意调节，不同于一般的水下摄像头既昂贵 又不易安装固定。
[0009] 4、本发明针对投饵过程中即无法监测到水面浮饵情况，而且具有非线性、难以建 立精确数学模型等特点，提出一种模糊控制方法，控制参数采用BP人工神经网络确定，从 而可以根据现场实时采集和处理的数据自动得出控制参数。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明循环水养殖浮饵自动投放装置的整体结构示意图； 图2是图1中振动下料机构示意图； 图3是图1中摄像头视距、视角示意图； 图4是图1所示装置在投饵过程中水面浮饵剩余量和时间的关系模型图； 图5是用微元法求鱼群进食速度示意图。
[0011] 附图中各部件的序号和名称如下：1、c⑶摄像头，2、料斗，3、振动下料机构，4、支 架，5、振动电磁铁，6、接料口，7、抛料口，8、电机，9、电机供电端子，10、投饵机底座，11、电源 线，12、控制盒，13、浮饵，14、护料栏，15、弹簧，16、变频器，17、连接杆。
【具体实施方式】
[0012] 如图1所示，本发明循环水养殖浮饵自动投放装置包括一个投饵机和一个CCD摄 像头1，CCD摄像头1用于实时采集浮饵个数图像数据。投饵机的最上部是料斗2,中间部 分是振动下料机构3,最下部是底座10。（XD摄像头1位于料斗2的右上方，通过连接杆17 连接于料斗2。调整好CCD摄像头1的位置，使其采集到浮在水面上的浮饵13,浮饵13用 浮在水面上的封闭的护料栏14围成一圈，护料栏14为圆形，CCD摄像头1对着护料栏14内 部采集护料栏14内部的浮饵13。护料栏14是用来保护浮饵13,防止浮饵13飘离CCD摄 像头1的采集范围。
[0013] 投饵机的中间部分振动下料机构3位于料斗2的下方，料斗2的饵料向下落入振 动下料机构3中。振动下料机构3由接料口 6、支架4、振动电磁铁5和弹簧15组成，接料 口 6固定焊接在支架4上，接料口 6的左端是进口，接料口 6的进口位于料斗2的出口下方， 接料口 6的右端是出口，接料口 6出口低于进口处，向右下方倾斜，支架4和接料口 6共同 形成大约10°的左高右低的小斜坡状，便于饵料的添加，不易出现卡料现象。
[0014] 再参见图2,支架4的正下方放置一个振动电磁铁5,振动电磁铁5的上端连接于 支架4,下端固定在投t耳机的底座10上，振动电磁铁5经控制线连接控制盒12中的控制系 统，控制系统控制振动电磁铁5工作，振动电磁铁5工作时能产生强烈的振动，用来振动支 架4和接料板6,带动振动下料机构3促进下料工作顺利进行，确保料斗2送来的浮饵可通 过振动滑到接料板6。四根弹簧1呈正方形布置在