智能型蝦塘移動式投餌裝置研發(fā)與試驗.pdf

1、隨著消費者對蝦類產(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，實現(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，耗時費力，作業(yè)效率不高。隨著勞動力資源不斷減少，人工費用不斷上漲，在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)效益

2、起伏不定的實際情況下，若不能提前做好相關(guān)技術(shù)儲備和創(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。上海有近4萬畝蝦塘，全國有上百萬畝[1]，具有巨大的市場需求，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，勞動力耗費大，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惡劣的現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境，保證高可靠和易用。為解決這一問題，必須選擇核心點進(jìn)行突破，依托信息化、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，對相關(guān)裝備進(jìn)行攻關(guān)。本文針對蝦塘餌料投喂不均、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式投餌裝置。該裝置結(jié)合滾塑成型、北斗自主導(dǎo)航、自動投餌和太陽能持續(xù)供電等技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，真正實現(xiàn)易操作、高可靠性下的智能化運作，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)的智能型蝦塘移動投餌裝置的總體設(shè)計方案，并對各功能系統(tǒng)進(jìn)行合理化布局設(shè)計。
　　2）采用雙體船“一體化”設(shè)計的概念，對船體型線和料箱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，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。完成對整個裝置負(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。通過裝置動力系統(tǒng)設(shè)計，確定以2個150W直流電機(jī)帶動雙螺旋槳的驅(qū)動方式，完成投餌裝置移動功能。
　　3）分別對投餌機(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。該投餌系統(tǒng)選用偏心抖動的下料方式和轉(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)分析計算出抖料盤的最優(yōu)振幅區(qū)間為1.26～1.68mm；對拋料盤進(jìn)行運動仿真分析，拋料盤最優(yōu)折彎角度為12o，借助陸上拋料試驗驗證優(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。對自主導(dǎo)航定位模塊進(jìn)行精度測試，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。基于北斗導(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)的控制需求實現(xiàn)對主控板卡和電機(jī)驅(qū)動板卡的開發(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)充電的方式完成對裝置的供電。經(jīng)計算，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)，保證整個裝置的正常運行，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)的智能型蝦塘移動式投餌裝置組裝調(diào)試后進(jìn)行蝦塘現(xiàn)場試驗，以驗證裝置的可靠性和可行性。試驗主要測試4個項目，第一，測試裝置的最大