基本信息
- 项目名称：
- 海洋牧场远程监控投饵装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品很好地解决了现今水产养殖也自动化程度低导致产量无法满足市场的问题。创造性地利用鱼的条件反射这一生物特性，将鱼群吸引到浮筒周围集中投喂。无需使用过多人力，就实现了高度自动化，而且投喂全程实现远程监控，这样不仅增大了一套装置可以兼顾的海域面积而且还提高了投喂效率，节约了投入成本。
- 详细介绍：
- 我们带来的作品是“海洋牧场远程监控投饵系统”。以下将就设计背景，设计理念，结构设计，工作流程，作品创新和前景展望来介绍本作品。 现今，人们生产生活中的许多领域已经实现机械化和自动化，因此带来的经济效益也稳步提升。但是国内水产养殖业自动化程度依然较低，几乎还处于人工投喂阶段，耗时耗力。就在“十一五”规划中国家提出“海洋牧场”这一概念，来实现海上散养鱼群的自动化投喂。结合这一国家课题我们设计出这款自动投饵系统。 首先，在投喂鱼苗时播放特定的音频使其形成条件反射，这样便于在海中散养时使用该系统进行投喂。 饵料室的开关由电磁铁控制，投饵的时间及数量则用单片机来实现。同时，我们用GPRS和3G网络作为数据传输平台。可将水下摄像头拍摄的鱼群进食状况实时反馈到管理系统，便于监控投饵效率。整个装置采用太阳能供电达到绿色环保节能的目的。 结构设计。我们的作品主要由七部分构成：浮筒作为载体，单片机作为自动控制装置，饵料投放装置，摄像机及无线网络天线作为信息采集传输装置，音响装置及供电装置。 浮筒是所有部件的载体，使用它漂浮在预定地点进行自动投喂作业。在这里我们重点讲一下重锤。由于该系统在海上需要定期维护,所以在人员站在浮筒上时应该有一定的稳定性。在这里我们定义摆幅小于7°为稳定。所以重锤质量大小可以根据以下计算（…）。 设：人体重80KG，根据受力分析： 80•L1•sin7°=G•L2•cos7° G = 80•cot7°•L1/L2 L1、L2分别为2m、3m G约等于450KG 接下来是自动控制系统，（…） 饵料投放装置主要部件是电磁铁，饵料室的出口由电磁铁通断实现开关，并根据开关间隔时间来精确控制饵料流量。 高清晰度水下摄像头放在耐高压壳中对来觅食鱼群实行监控，利用成熟的GPRS和3G网络作为传输平台，更加稳定、高效，用其传输实时信号以便根据实际情况调整养殖计划。 音响装置是水下扬声器，在每次投喂时播放特定音频，利用鱼群已形成的条件反射，使鱼群集结到投喂装置附近觅食，提高投喂效率。 供电装置由太阳能电池板和蓄电池构成，保证全天候工作，而且环保、经济。 接下来是我们的工作流程: 在单片机中输入预先设定好的程序，当到了程序设定的投饵时间，音响装置开始工作，吸引周边海域的鱼群前来觅食，5分钟后饵料投放装置开始工作，饵料室门在电磁铁的作用下按程序设定开关，每次开关都按照程序设定的时间执行，从而保证饵料投放量的准确性。此时，信息采集及传输装置同步开始运行，利用水下摄像头采集视频信息，并将实时信号发送到管理计算机，监控投喂过程。 我们的作品中有很多的创新设计： 1、采用单片机控制，实现了投喂的自动化，也达到了定时、定量的目的。 2、水下摄像头采集视频信息更加直观，便于更好地监控鱼群。 3、我们为摄像头和海水盐度检测头都设计安装了小型刷头，以便及时清理其表面的藻类生物等，确保图像的清晰度及检测头的灵敏度。 4、本作品的主体为一个浮筒，其底部装有重锤，防止在出现大浪时倾覆。在浮筒的上表面上有贯穿整个浮筒的多功能扩展接口，可以安装水温，盐度等传感器。 5、本作品的全部电力都来自于太阳能，节约了在海上铺设供电线路的成本，而且还保护了养殖区的环境。 6、本作品采用GPRS和3G网络作为通信渠道。上述网络有使用稳定，技术成熟等特点，节约了开发成本。 7、我们还为此设计了一种可快速拆卸的卡头，使用时只需用手即可卸开，方便维修人员的工作。 本作品很好的解决了海洋水产养殖过程中由于自动化程度低而浪费大量人力资源的局面，使海洋水产养殖从原来的手工作业、粗放喂养向自动化、精确化投喂方向发展。使养殖更科学化，提高了产品质量。而采用GPRS和3G网络作为通信渠道实现了远程控制，使操作人员足不出户就能清楚掌握养殖品的实时信息。多功能模块化设计可以使投饵平台执行更多海洋探测等任务。在当今人们对海洋水产品的需求大幅增加的大背景下，这种高效的自动化水产养殖系统必将得到广大养殖企业的青睐，更多地应用到实际的生产之中。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 现今对水产品的需求量越来越大，人工喂养已经无法满足需求。我们针对这种情况发明设计了一种能够每天自动定时定量投饵的装置，使投喂进入自动化，提高效率。本装置采用模块化设计，并且具有良好的扩展功能。所有部件均安装在浮筒上，由单片机进行自动化控制，水下有摄像头监控觅食鱼群动态。本装置就利用鱼群已有的条件反射，播放特定声音吸引鱼群来此觅食，更能提高投喂效率，这是本装置的一个重要的创新点。
科学性、先进性
- 本装置解决了现在生产中自动化程度低导致产量无法满足市场需求的问题。而且，完全实现自动化远程监控，无需投入过多人力就能实施投喂工作。创造性地利用了生物的条件反射这一特性，先使鱼群形成条件反射再在实际投喂时利用这个特性来吸引鱼群到浮筒周围觅食，这样不仅增大了一套装置可以兼顾的海域面积而且还提高了投喂效率，节约了投入成本。本装置还加入了水下摄像头，可以清晰的拍摄鱼群觅食画面，并且还能将拍摄到的画面通过无线网络传到主服务器上，这样便于每个管理人员调取各自所需数据，管理整个装置，达到“云”操作模式。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无偿转让
作品可展示的形式
- 模型，图片，录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 养殖海域所投放的鱼苗都是经过事先驯化好的。在扬声器播放特定声音吸引鱼群五分钟左右的时候开始投喂，水下摄像头同步工作，监视觅食鱼群，并将实时信号通过无线网络传输到监控计算机。 本装置自动化程度高，投喂精确，实时视频监控直观准确，并且利用生物特性使投喂效率提高。这样我们这款远程监控投饵装置就在同类产品的竞争中处于优势地位，必定将受到各类养殖企业的青睐，具有明显的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 我国首套深海网箱自动投饵系统研制成功 9月29日，我国第一套具有自主知识产权的深水网箱养殖远程多路自动投饵系统由南海所研制成功。这标志着我国深海设施养殖装备水平进入国际先进行列，具备了深海养殖工业化生产的能力，是继2002年深海养殖重要装备抗风浪深水网箱研制成功后取得的又一项重要装备技术成果，不仅对我国发展离岸深海养殖具有积极的推动作用，而且对我国乃至世界陆基养殖实现自动化管理具有深远意义。 深水网箱养殖远程多路自动投饵系统装备是针对我国社会经济、海域海况条件及离岸深水网箱养殖集群管理和我国未来深海养殖装备技术的需求，融入了机电工程、环境技术、养殖技术、计算机技术等大量科技元素，有效解决了离岸深海养殖集群管理、定点给饵、按需分配、远程输送等难题，突破了模拟控制、多路配送、空气动力等关键技术，改变了网箱养殖投喂传统模式，为养殖数字化技术奠定了基础。 深水网箱养殖远程多路自动投饵系统由投饵机组、自动控制系统、多路饲料配送系统、饲料喷投系统、能源供给系统组成，可以实现手动、自动、远程三种控制模式。操作介面采用触摸屏输入，清晰直观，普通养殖工人看图便可进行操作，也可采用电脑操作和远程登陆操控。投饵行为由投饵时间、投饵量、投饵速率和投饵目标等参数设定，可实现动态和固态的定时、定点、定量投喂。该投饵系统的自动控制系统具备了进一步扩展的功能，对养殖品种的生物学、影响养殖的主要环境因子、海况等要素进行数字化技术处理，实现精准制导养殖；饲料配送系统的技术储备具备了从目前的12路扩展到24路的能力，将大幅度节约生产及管理成本；整机采用高防腐材料制作，适合开放式海洋工况作业。 自动投饵系统的开发成功，将有效促进深水网箱养殖向深海远海发展，网箱养殖容积将比现有网箱容积增加一倍以上；单位水体产鱼可达26kg/m3，而饲料系数可比原来降低20-40%，鱼类生长速度比原来养殖模式提高20%；全国网箱养殖产量将得到大幅提高，养殖将由传统模式向现代工业化养殖模式迈进。
