基本信息
- 項目名稱：
- 海洋牧場遠程監(jiān)控投餌裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品很好地解決了現(xiàn)今水產(chǎn)養(yǎng)殖也自動化程度低導致產(chǎn)量無法滿足市場的問題。創(chuàng)造性地利用魚的條件反射這一生物特性，將魚群吸引到浮筒周圍集中投喂。無需使用過多人力，就實現(xiàn)了高度自動化，而且投喂全程實現(xiàn)遠程監(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。
- 詳細介紹：
- 我們帶來的作品是“海洋牧場遠程監(jiān)控投餌系統(tǒng)”。以下將就設計背景，設計理念，結構設計，工作流程，作品創(chuàng)新和前景展望來介紹本作品。 現(xiàn)今，人們生產(chǎn)生活中的許多領域已經(jīng)實現(xiàn)機械化和自動化，因此帶來的經(jīng)濟效益也穩(wěn)步提升。但是國內水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)自動化程度依然較低，幾乎還處于人工投喂階段，耗時耗力。就在“十一五”規(guī)劃中國家提出“海洋牧場”這一概念，來實現(xiàn)海上散養(yǎng)魚群的自動化投喂。結合這一國家課題我們設計出這款自動投餌系統(tǒng)。 首先，在投喂魚苗時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)時使用該系統(tǒng)進行投喂。 餌料室的開關由電磁鐵控制，投餌的時間及數(shù)量則用單片機來實現(xiàn)。同時，我們用GPRS和3G網(wǎng)絡作為數(shù)據(jù)傳輸平臺?？蓪⑺聰z像頭拍攝的魚群進食狀況實時反饋到管理系統(tǒng)，便于監(jiān)控投餌效率。整個裝置采用太陽能供電達到綠色環(huán)保節(jié)能的目的。 結構設計。我們的作品主要由七部分構成：浮筒作為載體，單片機作為自動控制裝置，餌料投放裝置，攝像機及無線網(wǎng)絡天線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，使用它漂浮在預定地點進行自動投喂作業(yè)。在這里我們重點講一下重錘。由于該系統(tǒng)在海上需要定期維護,所以在人員站在浮筒上時應該有一定的穩(wěn)定性。在這里我們定義擺幅小于7°為穩(wěn)定。所以重錘質量大小可以根據(jù)以下計算（…）。 設：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 接下來是自動控制系統(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現(xiàn)開關，并根據(jù)開關間隔時間來精確控制餌料流量。 高清晰度水下攝像頭放在耐高壓殼中對來覓食魚群實行監(jiān)控，利用成熟的GPRS和3G網(wǎng)絡作為傳輸平臺，更加穩(wěn)定、高效，用其傳輸實時信號以便根據(jù)實際情況調整養(yǎng)殖計劃。 音響裝置是水下?lián)P聲器，在每次投喂時播放特定音頻，利用魚群已形成的條件反射，使魚群集結到投喂裝置附近覓食，提高投喂效率。 供電裝置由太陽能電池板和蓄電池構成，保證全天候工作，而且環(huán)保、經(jīng)濟。 接下來是我們的工作流程: 在單片機中輸入預先設定好的程序，當?shù)搅顺绦蛟O定的投餌時間，音響裝置開始工作，吸引周邊海域的魚群前來覓食，5分鐘后餌料投放裝置開始工作，餌料室門在電磁鐵的作用下按程序設定開關，每次開關都按照程序設定的時間執(zhí)行，從而保證餌料投放量的準確性。此時，信息采集及傳輸裝置同步開始運行，利用水下攝像頭采集視頻信息，并將實時信號發(fā)送到管理計算機，監(jiān)控投喂過程。 我們的作品中有很多的創(chuàng)新設計： 1、采用單片機控制，實現(xiàn)了投喂的自動化，也達到了定時、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)控魚群。 3、我們?yōu)閿z像頭和海水鹽度檢測頭都設計安裝了小型刷頭，以便及時清理其表面的藻類生物等，確保圖像的清晰度及檢測頭的靈敏度。 4、本作品的主體為一個浮筒，其底部裝有重錘，防止在出現(xiàn)大浪時傾覆。在浮筒的上表面上有貫穿整個浮筒的多功能擴展接口，可以安裝水溫，鹽度等傳感器。 5、本作品的全部電力都來自于太陽能，節(jié)約了在海上鋪設供電線路的成本，而且還保護了養(yǎng)殖區(qū)的環(huán)境。 6、本作品采用GPRS和3G網(wǎng)絡作為通信渠道。上述網(wǎng)絡有使用穩(wěn)定，技術成熟等特點，節(jié)約了開發(fā)成本。 7、我們還為此設計了一種可快速拆卸的卡頭，使用時只需用手即可卸開，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)殖過程中由于自動化程度低而浪費大量人力資源的局面，使海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖從原來的手工作業(yè)、粗放喂養(yǎng)向自動化、精確化投喂方向發(fā)展。使養(yǎng)殖更科學化，提高了產(chǎn)品質量。而采用GPRS和3G網(wǎng)絡作為通信渠道實現(xiàn)了遠程控制，使操作人員足不出戶就能清楚掌握養(yǎng)殖品的實時信息。多功能模塊化設計可以使投餌平臺執(zhí)行更多海洋探測等任務。在當今人們對海洋水產(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，更多地應用到實際的生產(chǎn)之中。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 現(xiàn)今對水產(chǎn)品的需求量越來越大，人工喂養(yǎng)已經(jīng)無法滿足需求。我們針對這種情況發(fā)明設計了一種能夠每天自動定時定量投餌的裝置，使投喂進入自動化，提高效率。本裝置采用模塊化設計，并且具有良好的擴展功能。所有部件均安裝在浮筒上，由單片機進行自動化控制，水下有攝像頭監(jiān)控覓食魚群動態(tài)。本裝置就利用魚群已有的條件反射，播放特定聲音吸引魚群來此覓食，更能提高投喂效率，這是本裝置的一個重要的創(chuàng)新點。
科學性、先進性
- 本裝置解決了現(xiàn)在生產(chǎn)中自動化程度低導致產(chǎn)量無法滿足市場需求的問題。而且，完全實現(xiàn)自動化遠程監(jiān)控，無需投入過多人力就能實施投喂工作。創(chuàng)造性地利用了生物的條件反射這一特性，先使魚群形成條件反射再在實際投喂時利用這個特性來吸引魚群到浮筒周圍覓食，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，可以清晰的拍攝魚群覓食畫面，并且還能將拍攝到的畫面通過無線網(wǎng)絡傳到主服務器上，這樣便于每個管理人員調取各自所需數(shù)據(jù)，管理整個裝置，達到“云”操作模式。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 無償轉讓
作品可展示的形式
- 模型，圖片，錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 養(yǎng)殖海域所投放的魚苗都是經(jīng)過事先馴化好的。在揚聲器播放特定聲音吸引魚群五分鐘左右的時候開始投喂，水下攝像頭同步工作，監(jiān)視覓食魚群，并將實時信號通過無線網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機。 本裝置自動化程度高，投喂精確，實時視頻監(jiān)控直觀準確，并且利用生物特性使投喂效率提高。這樣我們這款遠程監(jiān)控投餌裝置就在同類產(chǎn)品的競爭中處于優(yōu)勢地位，必定將受到各類養(yǎng)殖企業(yè)的青睞，具有明顯的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 我國首套深海網(wǎng)箱自動投餌系統(tǒng)研制成功 9月29日，我國第一套具有自主知識產(chǎn)權的深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖遠程多路自動投餌系統(tǒng)由南海所研制成功。這標志著我國深海設施養(yǎng)殖裝備水平進入國際先進行列，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)殖重要裝備抗風浪深水網(wǎng)箱研制成功后取得的又一項重要裝備技術成果，不僅對我國發(fā)展離岸深海養(yǎng)殖具有積極的推動作用，而且對我國乃至世界陸基養(yǎng)殖實現(xiàn)自動化管理具有深遠意義。 深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖遠程多路自動投餌系統(tǒng)裝備是針對我國社會經(jīng)濟、海域海況條件及離岸深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖集群管理和我國未來深海養(yǎng)殖裝備技術的需求，融入了機電工程、環(huán)境技術、養(yǎng)殖技術、計算機技術等大量科技元素，有效解決了離岸深海養(yǎng)殖集群管理、定點給餌、按需分配、遠程輸送等難題，突破了模擬控制、多路配送、空氣動力等關鍵技術，改變了網(wǎng)箱養(yǎng)殖投喂傳統(tǒng)模式，為養(yǎng)殖數(shù)字化技術奠定了基礎。 深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖遠程多路自動投餌系統(tǒng)由投餌機組、自動控制系統(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，可以實現(xiàn)手動、自動、遠程三種控制模式。操作介面采用觸摸屏輸入，清晰直觀，普通養(yǎng)殖工人看圖便可進行操作，也可采用電腦操作和遠程登陸操控。投餌行為由投餌時間、投餌量、投餌速率和投餌目標等參數(shù)設定，可實現(xiàn)動態(tài)和固態(tài)的定時、定點、定量投喂。該投餌系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)具備了進一步擴展的功能，對養(yǎng)殖品種的生物學、影響?zhàn)B殖的主要環(huán)境因子、海況等要素進行數(shù)字化技術處理，實現(xiàn)精準制導養(yǎng)殖；飼料配送系統(tǒng)的技術儲備具備了從目前的12路擴展到24路的能力，將大幅度節(jié)約生產(chǎn)及管理成本；整機采用高防腐材料制作，適合開放式海洋工況作業(yè)。 自動投餌系統(tǒng)的開發(fā)成功，將有效促進深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖向深海遠海發(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)魚可達26kg/m3，而飼料系數(shù)可比原來降低20-40%，魚類生長速度比原來養(yǎng)殖模式提高20%；全國網(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。
