智能型蝦塘移動(dòng)式投餌裝置研發(fā)與試驗(yàn).pdf

1、隨著消費(fèi)者對(duì)蝦類產(chǎn)品需求量的日益增加，蝦類養(yǎng)殖已成為水產(chǎn)養(yǎng)殖中的重要組成部分。其中，餌料在養(yǎng)殖過程中是最直接的可控成本，如何確保餌料拋灑的均勻性，減少浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)蝦塘養(yǎng)殖的智能投喂是蝦類養(yǎng)殖過程中亟待解決的關(guān)鍵問題。由于覓食習(xí)性的差異，養(yǎng)蝦需要全塘投喂，所以養(yǎng)蝦餌料潑灑方式有別于養(yǎng)魚，養(yǎng)魚可以用固定式投餌機(jī)，蝦類養(yǎng)殖當(dāng)前多以人工岸邊潑灑或撐船潑灑為主，耗時(shí)費(fèi)力，作業(yè)效率不高。隨著勞動(dòng)力資源不斷減少，人工費(fèi)用不斷上漲，在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)效益

2、起伏不定的實(shí)際情況下，若不能提前做好相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備和創(chuàng)新，該行業(yè)將無法完成柔性轉(zhuǎn)換，阻礙自身的優(yōu)化升級(jí)。上海有近4萬畝蝦塘，全國有上百萬畝[1]，具有巨大的市場(chǎng)需求，研發(fā)一種高效的智能投喂裝置將具有廣闊的前景。
　　我國蝦類養(yǎng)殖在技術(shù)方面已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步，但是在“精確”養(yǎng)殖還很不足，存在著過分依靠養(yǎng)殖人員的經(jīng)驗(yàn)問題。餌料投喂方面，由于需要均勻遍灑，主要還是依靠人力進(jìn)行，勞動(dòng)力耗費(fèi)大，效果不能令人滿意。目前國內(nèi)還沒有適合于解決蝦類

3、養(yǎng)殖過程中餌料投喂問題的裝備支撐，而且這些裝備還必須滿足相對(duì)惡劣的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境，保證高可靠和易用。為解決這一問題，必須選擇核心點(diǎn)進(jìn)行突破，依托信息化、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，對(duì)相關(guān)裝備進(jìn)行攻關(guān)。本文針對(duì)蝦塘餌料投喂不均、投喂方式落后等問題，研制簡單易于操作的智能型蝦塘移動(dòng)式投餌裝置。該裝置結(jié)合滾塑成型、北斗自主導(dǎo)航、自動(dòng)投餌和太陽能持續(xù)供電等技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，真正實(shí)現(xiàn)易操作、高可靠性下的智能化運(yùn)作，通過自主投喂提高工作效率。
　　本論文的主要

4、研究內(nèi)容和取得的成果如下：
　　1）提出以雙體船為載體，基于北斗自主導(dǎo)航定位和雙螺旋槳推進(jìn)技術(shù)的智能型蝦塘移動(dòng)投餌裝置的總體設(shè)計(jì)方案，并對(duì)各功能系統(tǒng)進(jìn)行合理化布局設(shè)計(jì)。
　　2）采用雙體船“一體化”設(shè)計(jì)的概念，對(duì)船體型線和料箱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用滾塑成型工藝完成雙體船和料箱的加工制造。整體裝置設(shè)計(jì)參數(shù)為：船長1800mm，型寬1200mm，型高1000mm，片體高350mm，最大吃水深度240mm。完成對(duì)整個(gè)裝置負(fù)載結(jié)構(gòu)參數(shù)的

5、校核，以及裝置重心和浮心的估算。通過裝置動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確定以2個(gè)150W直流電機(jī)帶動(dòng)雙螺旋槳的驅(qū)動(dòng)方式，完成投餌裝置移動(dòng)功能。
　　3）分別對(duì)投餌機(jī)下料系統(tǒng)和拋料系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。該投餌系統(tǒng)選用偏心抖動(dòng)的下料方式和轉(zhuǎn)盤高速離心拋灑的拋料方式完成投餌。對(duì)偏心抖料系統(tǒng)進(jìn)行建模，利用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分析計(jì)算出抖料盤的最優(yōu)振幅區(qū)間為1.26～1.68mm；對(duì)拋料盤進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，拋料盤最優(yōu)折彎角度為12o，借助陸上拋料試驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化效果，

6、結(jié)果表明，優(yōu)化后的投餌系統(tǒng)在拋料均勻性和破碎率方面有了明顯改善，達(dá)到了優(yōu)化效果。
　　4）完成裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)自主導(dǎo)航定位模塊進(jìn)行精度測(cè)試，完成北斗自主導(dǎo)航定位模塊選型，最終選定定位精度為0.82m的MN110模塊?；诒倍穼?dǎo)航技術(shù)開發(fā)回轉(zhuǎn)式路徑規(guī)劃糾偏控制算法、區(qū)域自適應(yīng)投餌控制算法以及航速自適應(yīng)投餌控制算法，按照裝置功能系統(tǒng)的控制需求實(shí)現(xiàn)對(duì)主控板卡和電機(jī)驅(qū)動(dòng)板卡的開發(fā)，促使裝置依靠指令的自我反饋完成智能投喂。
　　

7、5）采用太陽能板持續(xù)充電的方式完成對(duì)裝置的供電。經(jīng)計(jì)算，決定采用2塊最高充電電壓為18V，額定功率為180W的單晶硅太陽能板和一組鉛酸蓄電池（共120Ah）形成持續(xù)供電系統(tǒng)，保證整個(gè)裝置的正常運(yùn)行，避免用戶頻繁進(jìn)行電力補(bǔ)給所帶來的不便，促進(jìn)無人化操作的實(shí)現(xiàn)。
　　6）以上海海鋒水產(chǎn)養(yǎng)殖合作社為基地，將自主研發(fā)的智能型蝦塘移動(dòng)式投餌裝置組裝調(diào)試后進(jìn)行蝦塘現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以驗(yàn)證裝置的可靠性和可行性。試驗(yàn)主要測(cè)試4個(gè)項(xiàng)目，第一，測(cè)試裝置的最大