一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于水产品养殖领域，具体涉及一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，包括近红外光收发一体模块和控制器；所述的近红外光收发一体模块包括近红外光发射器和近红外光接收器，两者的光轴平行；控制器电连接控制近红外光发射器和近红外光接收器。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过光电方法实时探测鱼群的摄食情况，为投饵机提供更为合理的关闭的信号，使得投饵更加智能化，提高投饵效率，减少饵料浪费。
【专利说明】一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水产品养殖领域，具体涉及一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置。
【背景技术】
[0002]在工厂化养鱼中，投饵主要采用投饵机自动投饵的方式。自动投饵机投饵解决了人工投饵劳动强度大、投喂精准度低、饲料损失率高、养殖效果差的问题。但目前广泛使用的自动投饵机主要根据鱼的大小、水温等经验或理论数据和水中残饵量多少、溶解氧多少、排放浑浊度来判断投饵时间和投饵的数量。无法判断鱼群是否摄食，不能根据鱼群摄食行为的改变而智能改变投饵时间及数量。
[0003]对于具有水面摄食行为鱼类工厂化养殖，如果能够有效探测鱼群摄食情况，并根据鱼群的摄食情况来智能控制投饵机的投饵时间及数量，那么投饵的效率将大大提高。
实用新型内容
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，采用近红外光学探测方法感知鱼群的摄食情况，从而为自动投饵机提供开启与关闭信号，提高投饵效率。
[0005]本实用新型所述的一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，包括近红外光收发一体模块和控制器；所述的近红外光收发一体模块包括近红外光发射器和近红外光接收器，两者的光轴平行；控制器电连接控制近红外光发射器和近红外光接收器。
[0006]其中，优选方案如下:
[0007]所述的控制器选用PLC或者带有驱动控制接口的微控制器。
[0008]所述的近红外光发射器发出的光束应当控制在一定的发射角范围之内，优选发射角范围为< 15度，可通过聚光灯罩或使用自身带有聚焦功能的灯泡或LED灯珠实现。
[0009]所述的近红外光发射器的光源可以选用宽谱段近红外光源加带通滤光片，波段范围在800nm至IlOOnm范围内；也可以选用窄带LED灯珠，光谱范围在800nm至IlOOnm范围内，优选用Osram公司型号为SHl 4232的中心波长850nm红外LED灯珠，带宽为20nmo
[0010]所述的近红外光接收器内置有单元硅光电二极管，前端设有会聚透镜和挡光罩，所述的近红外光接收器的感光面前设置有带通滤光片，带通滤光片的通带中心波长及带宽与近红外光发射器的光源保持一致。所述的近红外光接收器优选用北京敏光科技有限公司的型号为LSSPD-U4的硅光电探测器。
[0011]所述的近红外光收发一体模块安装在距离水面50?10cm的高度上，光轴与竖直方向的夹角在20?25度之间，可以保证在水面平静时近红外光接收器接收不到反射信号。
[0012]本实用新型中，近红外光发射器向水面连续发射近红外光束，近红外光接收器接收从水面反射回的近红外光束，每探测到一次反射光后会产生一个信号，控制器会产生一个脉冲计数，控制器根据脉冲计数的频率判断水面鱼群的摄食情况，从而为自动投饵机提供开启和关闭的命令。
[0013]所述的控制器判断鱼群摄食的方法是:根据探测装置脉冲计数的频率判断水面鱼群摄食情况。当没有鱼摄食时，水面相对平静，反射光束无法到达近红外光接收器，近红外光接收器没有响应，控制器没有计数。当水面有鱼群摄食时，水面产生波动，有一部分近红外光反射到近红外光接收器，近红外光接收器产生信号，控制器产生计数。当鱼群摄食结束后潜入水中，水面恢复平静，计数减少至消失。控制器统计单位时间内计数的个数判断是否有鱼群，是否是个别鱼偶尔浮出水面而非正常摄食，鱼群是否摄食结束。当鱼群饥饿附浮出水面寻找食物时，控制器判断出来并告知投饵机开始投饵，鱼群离开后控制器判断告知投饵机关闭。具体为:投饵后，控制器采集脉冲并计数N，统计在30s内的N值，当N>P时，P为设定的阈值，以确保采集的红外信号所反映的是鱼类因饥饿而摄食的状态，则循环采集N值，直到N〈P，并记录I = 1+1，I为N〈P的次数，当I彡A时，A为I连续累积的阈值，以确保不会因为误检而停止投饵，则停止投饵，等待下一时间段投饵。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:通过光电方法实时探测鱼群的摄食情况，为投饵机提供更为合理的关闭的信号，使得投饵更加智能化，提高投饵效率，减少饵料浪费。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为水面平静时本实用新型的工作示意图；
[0016]图2为有鱼群摄食时本实用新型的工作示意图；
[0017]图3为控制器工作流程图；
[0018]图4为投饵前控制器采集信号脉冲数据曲线；
[0019]图5为投饵后控制器采集信号脉冲数据曲线；
[0020]图6为鱼群吃饱后控制器采集脉冲数据信号曲线；
[0021]图7为整个投饵过程控制器采集脉冲数据曲线。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述。
[0023]实施例1:
[0024]如图1所示，工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置包括近红外光收发一体模块和控制器组成。近红外光收发一体模块内包括近红外光发射器和近红外光接收器。在本实例中近红外光发射器为一个中心波长为Osram公司型号为SFH4232的850nm红外LED灯珠，带宽为20nm，灯珠外用会聚反射镜，使得发射光束的发散角在15°以内。近红外光接收器采用北京敏光科技有限公司的型号为LSSPD-U4的硅光电探测器，探测器感光面前放置通带为840nm-860nm的带通滤光片，凸透镜将反射光束会聚，光电探测器采用遮光罩，使得15°范围内的光才可以进入探测器。近红外光接收器和近红外光发射器的光轴平行，二者的距离为5cm。控制器采用台湾盟立公司的SC501型PLC。近红外光收发一体模块安装距离水面高度为70cm，光束与竖直方向的角度为20°。当水面没有鱼群摄食时，水面相对平静，此时反射光无法进入近红外光接收器，无法产生信号，控制器不产生脉冲计数。
[0025]如图2所示，当鱼群在水面摄食时，水面产生波动，此时会有一部分反射光会进入近红外光接收器视场，从而产生信号，控制器产生脉冲计数。
[0026]如图3所示为控制器工作的流程图。共分四个时间段投饵，开始投饵后，需要延迟5分钟左右，鱼群摄食探测装置开始工作，给鱼类留出足够的反应时间。控制器采集脉冲并计数N，统计在30s内的N值，当N>P时(P为设定的阈值，以确保采集的红外信号所反映的是鱼类因饥饿而摄食的状态)，则循环采集N值，直到N〈P，并记录I = 1+1 (I为N〈P的次数)，当I多A时(A为I连续累积的阈值，以确保不会因为误检而停止投饵)，则停止投饵，等待下一时间段投饵。
[0027]图4为投饵前控制器采集到的脉冲计数曲线。计算每分钟的脉冲计数均值，以此值为纵轴，以连续单位时间间隔(间隔一分钟)为横轴。投饵前，有鱼在水面下游动，但没有鱼在水面上活动。此时控制器连续采集20分钟的数据，每分钟的脉冲计数均值都不超过3个。在整个计数时间段内计数量很少，表明没有鱼群到水面摄食。
[0028]如图5所示，投饵后，大约等待3分钟，鱼开始浮出水面争抢饵料。此时控制器每分钟采集的脉冲计数值如曲线所示，开始的3分钟，脉冲计数值10个以内，3分钟之后，脉冲计数值都在110以上。
[0029]如图6所示，鱼吃饱之后，便会逐渐散去，沉入水面以下，S卩使再投放饵料，也不会浮出水面活动。此时控制器每分钟采集的脉冲计数值如曲线所示，随着时间推移，脉冲计数值逐渐减少，并很快趋近于零。
[0030]如图7所示，以连续时间为横轴，每分钟采集的脉冲计数值为纵轴，将所有数据按照时间顺序列在一张曲线图中。如曲线图所示，前20分钟和后20分钟为无鱼摄食的数据，中间41分钟为有鱼摄食的数据，从图中可以较直观的看出，无鱼摄食和有鱼摄食两种状态下的数据有明显差异。
[0031]根据实验现象和实验数据的对比，可以得出结论:当鱼不在水面上摄食或吃饱时，控制器的脉冲数据接近于零；当鱼开始摄食后，实验系统采集的脉冲计数值大于一百。说明此装置可以较好的分辨水面上无鱼摄食和有鱼摄食两种状态。因此可以利用该装置作为水面上鱼类摄食行为的监控装置，从而控制投饵机适时适量的投放饵料。
【权利要求】
1.一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，其特征在于:包括近红外光收发一体模块和控制器；所述的近红外光收发一体模块包括近红外光发射器和近红外光接收器，两者的光轴平行；控制器电连接控制近红外光发射器和近红外光接收器。
2.根据权利要求1所述的一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，其特征在于:控制器选用PLC或者带有驱动控制接口的微控制器。
3.根据权利要求1所述的一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，其特征在于:近红外光发射器的发射角范围为< 15度。
4.根据权利要求1或2所述的一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，其特征在于:近红外光发射器的光源选用宽谱段近红外光源加带通滤光片，波段范围在SOOnm至IlOOnm范围内。
5.根据权利要求1或2所述的一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，其特征在于:近红外光发射器的光源选用窄带LED灯珠，光谱范围在800nm至IlOOnm范围内。
6.根据权利要求1所述的一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，其特征在于:所述的近红外光接收器内置有单元硅光电二极管，前端设有会聚透镜和挡光罩。
7.根据权利要求1所述的一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，其特征在于:所述的近红外光接收器的感光面前设置有带通滤光片，带通滤光片的通带中心波长及带宽与近红外光发射器的光源保持一致。
8.根据权利要求1所述的一种工厂化养鱼水面鱼群摄食探测装置，其特征在于:所述的近红外光收发一体模块安装在距离水面50?10cm的高度上，光轴与竖直方向的夹角在20?25度之间。
【文档编号】G01V8/10GK204188821SQ201420677254
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】王新全, 潘冬宁, 张 林 申请人:青岛市光电工程技术研究院