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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 海洋牧場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控投餌裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品很好地解決了現(xiàn)今水產(chǎn)養(yǎng)殖也自動(dòng)化程度低導(dǎo)致產(chǎn)量無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)的問(wèn)題。創(chuàng)造性地利用魚(yú)的條件反射這一生物特性，將魚(yú)群吸引到浮筒周?chē)型段?。無(wú)需使用過(guò)多人力，就實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化，而且投喂全程實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，這樣不僅增大了一套裝置可以兼顧的海域面積而且還提高了投喂效率，節(jié)約了投入成本。
- 詳細(xì)介紹：
- 我們帶來(lái)的作品是“海洋牧場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控投餌系統(tǒng)”。以下將就設(shè)計(jì)背景，設(shè)計(jì)理念，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工作流程，作品創(chuàng)新和前景展望來(lái)介紹本作品。 現(xiàn)今，人們生產(chǎn)生活中的許多領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，因此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也穩(wěn)步提升。但是國(guó)內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)自動(dòng)化程度依然較低，幾乎還處于人工投喂階段，耗時(shí)耗力。就在“十一五”規(guī)劃中國(guó)家提出“海洋牧場(chǎng)”這一概念，來(lái)實(shí)現(xiàn)海上散養(yǎng)魚(yú)群的自動(dòng)化投喂。結(jié)合這一國(guó)家課題我們?cè)O(shè)計(jì)出這款自動(dòng)投餌系統(tǒng)。 首先，在投喂魚(yú)苗時(shí)播放特定的音頻使其形成條件反射，這樣便于在海中散養(yǎng)時(shí)使用該系統(tǒng)進(jìn)行投喂。 餌料室的開(kāi)關(guān)由電磁鐵控制，投餌的時(shí)間及數(shù)量則用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，我們用GPRS和3G網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)。可將水下攝像頭拍攝的魚(yú)群進(jìn)食狀況實(shí)時(shí)反饋到管理系統(tǒng)，便于監(jiān)控投餌效率。整個(gè)裝置采用太陽(yáng)能供電達(dá)到綠色環(huán)保節(jié)能的目的。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。我們的作品主要由七部分構(gòu)成：浮筒作為載體，單片機(jī)作為自動(dòng)控制裝置，餌料投放裝置，攝像機(jī)及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)天線(xiàn)作為信息采集傳輸裝置，音響裝置及供電裝置。 浮筒是所有部件的載體，使用它漂浮在預(yù)定地點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)投喂作業(yè)。在這里我們重點(diǎn)講一下重錘。由于該系統(tǒng)在海上需要定期維護(hù),所以在人員站在浮筒上時(shí)應(yīng)該有一定的穩(wěn)定性。在這里我們定義擺幅小于7°為穩(wěn)定。所以重錘質(zhì)量大小可以根據(jù)以下計(jì)算（…）。 設(shè)：人體重80KG，根據(jù)受力分析： 80?L1?sin7°=G?L2?cos7° G = 80?cot7°?L1/L2 L1、L2分別為2m、3m G約等于450KG 接下來(lái)是自動(dòng)控制系統(tǒng)，（…） 餌料投放裝置主要部件是電磁鐵，餌料室的出口由電磁鐵通斷實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)，并根據(jù)開(kāi)關(guān)間隔時(shí)間來(lái)精確控制餌料流量。 高清晰度水下攝像頭放在耐高壓殼中對(duì)來(lái)覓食魚(yú)群實(shí)行監(jiān)控，利用成熟的GPRS和3G網(wǎng)絡(luò)作為傳輸平臺(tái)，更加穩(wěn)定、高效，用其傳輸實(shí)時(shí)信號(hào)以便根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整養(yǎng)殖計(jì)劃。 音響裝置是水下?lián)P聲器，在每次投喂時(shí)播放特定音頻，利用魚(yú)群已形成的條件反射，使魚(yú)群集結(jié)到投喂裝置附近覓食，提高投喂效率。 供電裝置由太陽(yáng)能電池板和蓄電池構(gòu)成，保證全天候工作，而且環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。 接下來(lái)是我們的工作流程: 在單片機(jī)中輸入預(yù)先設(shè)定好的程序，當(dāng)?shù)搅顺绦蛟O(shè)定的投餌時(shí)間，音響裝置開(kāi)始工作，吸引周邊海域的魚(yú)群前來(lái)覓食，5分鐘后餌料投放裝置開(kāi)始工作，餌料室門(mén)在電磁鐵的作用下按程序設(shè)定開(kāi)關(guān)，每次開(kāi)關(guān)都按照程序設(shè)定的時(shí)間執(zhí)行，從而保證餌料投放量的準(zhǔn)確性。此時(shí)，信息采集及傳輸裝置同步開(kāi)始運(yùn)行，利用水下攝像頭采集視頻信息，并將實(shí)時(shí)信號(hào)發(fā)送到管理計(jì)算機(jī)，監(jiān)控投喂過(guò)程。 我們的作品中有很多的創(chuàng)新設(shè)計(jì)： 1、采用單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了投喂的自動(dòng)化，也達(dá)到了定時(shí)、定量的目的。 2、水下攝像頭采集視頻信息更加直觀，便于更好地監(jiān)控魚(yú)群。 3、我們?yōu)閿z像頭和海水鹽度檢測(cè)頭都設(shè)計(jì)安裝了小型刷頭，以便及時(shí)清理其表面的藻類(lèi)生物等，確保圖像的清晰度及檢測(cè)頭的靈敏度。 4、本作品的主體為一個(gè)浮筒，其底部裝有重錘，防止在出現(xiàn)大浪時(shí)傾覆。在浮筒的上表面上有貫穿整個(gè)浮筒的多功能擴(kuò)展接口，可以安裝水溫，鹽度等傳感器。 5、本作品的全部電力都來(lái)自于太陽(yáng)能，節(jié)約了在海上鋪設(shè)供電線(xiàn)路的成本，而且還保護(hù)了養(yǎng)殖區(qū)的環(huán)境。 6、本作品采用GPRS和3G網(wǎng)絡(luò)作為通信渠道。上述網(wǎng)絡(luò)有使用穩(wěn)定，技術(shù)成熟等特點(diǎn)，節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本。 7、我們還為此設(shè)計(jì)了一種可快速拆卸的卡頭，使用時(shí)只需用手即可卸開(kāi)，方便維修人員的工作。 本作品很好的解決了海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中由于自動(dòng)化程度低而浪費(fèi)大量人力資源的局面，使海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖從原來(lái)的手工作業(yè)、粗放喂養(yǎng)向自動(dòng)化、精確化投喂方向發(fā)展。使養(yǎng)殖更科學(xué)化，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。而采用GPRS和3G網(wǎng)絡(luò)作為通信渠道實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，使操作人員足不出戶(hù)就能清楚掌握養(yǎng)殖品的實(shí)時(shí)信息。多功能模塊化設(shè)計(jì)可以使投餌平臺(tái)執(zhí)行更多海洋探測(cè)等任務(wù)。在當(dāng)今人們對(duì)海洋水產(chǎn)品的需求大幅增加的大背景下，這種高效的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)必將得到廣大養(yǎng)殖企業(yè)的青睞，更多地應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)之中。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 現(xiàn)今對(duì)水產(chǎn)品的需求量越來(lái)越大，人工喂養(yǎng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求。我們針對(duì)這種情況發(fā)明設(shè)計(jì)了一種能夠每天自動(dòng)定時(shí)定量投餌的裝置，使投喂進(jìn)入自動(dòng)化，提高效率。本裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，并且具有良好的擴(kuò)展功能。所有部件均安裝在浮筒上，由單片機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化控制，水下有攝像頭監(jiān)控覓食魚(yú)群動(dòng)態(tài)。本裝置就利用魚(yú)群已有的條件反射，播放特定聲音吸引魚(yú)群來(lái)此覓食，更能提高投喂效率，這是本裝置的一個(gè)重要的創(chuàng)新點(diǎn)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本裝置解決了現(xiàn)在生產(chǎn)中自動(dòng)化程度低導(dǎo)致產(chǎn)量無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的問(wèn)題。而且，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控，無(wú)需投入過(guò)多人力就能實(shí)施投喂工作。創(chuàng)造性地利用了生物的條件反射這一特性，先使魚(yú)群形成條件反射再在實(shí)際投喂時(shí)利用這個(gè)特性來(lái)吸引魚(yú)群到浮筒周?chē)捠?，這樣不僅增大了一套裝置可以兼顧的海域面積而且還提高了投喂效率，節(jié)約了投入成本。本裝置還加入了水下攝像頭，可以清晰的拍攝魚(yú)群覓食畫(huà)面，并且還能將拍攝到的畫(huà)面通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳到主服務(wù)器上，這樣便于每個(gè)管理人員調(diào)取各自所需數(shù)據(jù)，管理整個(gè)裝置，達(dá)到“云”操作模式。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)償轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型，圖片，錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 養(yǎng)殖海域所投放的魚(yú)苗都是經(jīng)過(guò)事先馴化好的。在揚(yáng)聲器播放特定聲音吸引魚(yú)群五分鐘左右的時(shí)候開(kāi)始投喂，水下攝像頭同步工作，監(jiān)視覓食魚(yú)群，并將實(shí)時(shí)信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)。 本裝置自動(dòng)化程度高，投喂精確，實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控直觀準(zhǔn)確，并且利用生物特性使投喂效率提高。這樣我們這款遠(yuǎn)程監(jiān)控投餌裝置就在同類(lèi)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位，必定將受到各類(lèi)養(yǎng)殖企業(yè)的青睞，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 我國(guó)首套深海網(wǎng)箱自動(dòng)投餌系統(tǒng)研制成功 9月29日，我國(guó)第一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖遠(yuǎn)程多路自動(dòng)投餌系統(tǒng)由南海所研制成功。這標(biāo)志著我國(guó)深海設(shè)施養(yǎng)殖裝備水平進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，具備了深海養(yǎng)殖工業(yè)化生產(chǎn)的能力，是繼2002年深海養(yǎng)殖重要裝備抗風(fēng)浪深水網(wǎng)箱研制成功后取得的又一項(xiàng)重要裝備技術(shù)成果，不僅對(duì)我國(guó)發(fā)展離岸深海養(yǎng)殖具有積極的推動(dòng)作用，而且對(duì)我國(guó)乃至世界陸基養(yǎng)殖實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理具有深遠(yuǎn)意義。 深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖遠(yuǎn)程多路自動(dòng)投餌系統(tǒng)裝備是針對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、海域海況條件及離岸深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖集群管理和我國(guó)未來(lái)深海養(yǎng)殖裝備技術(shù)的需求，融入了機(jī)電工程、環(huán)境技術(shù)、養(yǎng)殖技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等大量科技元素，有效解決了離岸深海養(yǎng)殖集群管理、定點(diǎn)給餌、按需分配、遠(yuǎn)程輸送等難題，突破了模擬控制、多路配送、空氣動(dòng)力等關(guān)鍵技術(shù)，改變了網(wǎng)箱養(yǎng)殖投喂傳統(tǒng)模式，為養(yǎng)殖數(shù)字化技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。 深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖遠(yuǎn)程多路自動(dòng)投餌系統(tǒng)由投餌機(jī)組、自動(dòng)控制系統(tǒng)、多路飼料配送系統(tǒng)、飼料噴投系統(tǒng)、能源供給系統(tǒng)組成，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)、遠(yuǎn)程三種控制模式。操作介面采用觸摸屏輸入，清晰直觀，普通養(yǎng)殖工人看圖便可進(jìn)行操作，也可采用電腦操作和遠(yuǎn)程登陸操控。投餌行為由投餌時(shí)間、投餌量、投餌速率和投餌目標(biāo)等參數(shù)設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和固態(tài)的定時(shí)、定點(diǎn)、定量投喂。該投餌系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)具備了進(jìn)一步擴(kuò)展的功能，對(duì)養(yǎng)殖品種的生物學(xué)、影響?zhàn)B殖的主要環(huán)境因子、海況等要素進(jìn)行數(shù)字化技術(shù)處理，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)制導(dǎo)養(yǎng)殖；飼料配送系統(tǒng)的技術(shù)儲(chǔ)備具備了從目前的12路擴(kuò)展到24路的能力，將大幅度節(jié)約生產(chǎn)及管理成本；整機(jī)采用高防腐材料制作，適合開(kāi)放式海洋工況作業(yè)。 自動(dòng)投餌系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成功，將有效促進(jìn)深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖向深海遠(yuǎn)海發(fā)展，網(wǎng)箱養(yǎng)殖容積將比現(xiàn)有網(wǎng)箱容積增加一倍以上；單位水體產(chǎn)魚(yú)可達(dá)26kg/m3，而飼料系數(shù)可比原來(lái)降低20-40%，魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)速度比原來(lái)養(yǎng)殖模式提高20%；全國(guó)網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)量將得到大幅提高，養(yǎng)殖將由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代工業(yè)化養(yǎng)殖模式邁進(jìn)。
