[发明专利]一种水产养殖的自动投饵和水质监测控制系统

说明书

本发明涉及一种水产养殖的自动投饵和水质监测控制系统，该系统包括：移动式双体船：用以在水产养殖池塘中的多个饵料监测点间的投饵路径上运动；水下饵料识别视频监控模块：用以获取饵料监测点处饵料剩余状况的图片并上传到控制中心；水质监测模块：设置在移动式双体船下部，用以获取水产养殖中的水质参数，并上传到控制中心；自动投饵机：设置在移动式双体船上部，用以投放饵料；控制中心：用以获取和显示水质参数，并且根据饵料剩余状况的图片获取剩余饵料比例，并控制自动投饵机的投饵动作。与现有技术相比，本发明中的投饵控制系统为有反馈闭环系统，具有准确检测、实用性强、实时动态获取水质的三维信息、信息管理全面等优点。

技术领域

本发明涉及水产养殖自动化领域，尤其是涉及一种水产养殖的自动投饵和水质监测控制系统。

背景技术

水产养殖自动化技术是集机、电、化、仪、生物工程、水处理为一体，通过一系列自动控制、生物、物理、化学手段，对养殖水体和生态条件进行处理、监测和控制，创造出最适宜养殖生物生长的水体环境，达到增加产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。加拿大、挪威、美国、日本等渔业相对发达的国家，水产养殖自动化技术的研究起步较早，自动控制技术已经相当先进。目前，我国在水产养殖自动化方面也取得了不少进展。

自动投饵系统综合了图像处理技术、视频检测技术、无线控制技术、自动导航技术、传感器技术，能够协作地获取水下饵料视频、采集投饵分布区域的各种环境数据，将这些信息传至服务器，由残留饵料检测算法计算出剩余饵料量，最终控制饵料的适量投放。由于其简单易用、可靠、自动化程度高、经济效益高，应用前景十分广阔，可以大力推广于虾、蟹、淡水鱼、海水养殖场所，可节约饵料的投放，提高养殖人员的工作效率。目前，已经引起国内外众多学者的广泛关注，亦得到工厂化养殖的青睐。

关于自动投饵控制系统应用研究，国外相对比较先进，主要针对特定的经济类鱼。1995年，有国外学者为大西洋鲑鱼的网箱养殖开发了一套鱼饵识别系统。鱼饵检测算法包括：水下视频的获取、帧序列的提取、帧序列的预处理、帧序列中的物体识别、物体特征提取、物体分类、物体匹配和鱼饵计数。还有学者，通过实验证明了自反馈系统在节约饲料浪费，提高投入产出比方面的优势。亦有学者通过将水下摄像机和声呐综合起来应用从而达到调节饲料投喂的目的。

国内一些大学、科研单位、科技公司，如河海大学、南京航空航天大学、长江水产研究所、上海金蟹水产科技有限公司等已经初步开展了在水产养殖自动化系统方面的相关研究工作。但从总体来讲，国内自动投饵控制系统应用研究起步较晚，大多还停留在基础理论跟踪国际研究阶段，非常缺乏典型的实际应用示范及产业竞争优势。

目前国内，自动投饵控制系统在养殖场所的应用，鲜见报道。自动投饵控制系统应用研究不够成熟，尚处于试验阶段，没有开发出完整的、稳定的、便捷的适合养殖场所使用的自动投饵控制系统。现在自动投饵控制系统研究主要分为以下几个方面：

1)缺乏准确、可靠的残留饵料检测算法，现有基于计算机视觉技术的专门用于残留饵料检测的算法具有如下缺点：①检测精度不够、不能满足投饵需求；②在实验室环境下测试通过的算法应用条件苛刻，远远达不到养殖场所的实际要求；③遇到特殊情况下，部分算法无法处理，需借助于人工；④针对不同水下光照环境，训练过程需要不断重复以学习出适合不同环境的代价函数参数，过程太过繁琐；

2)目前的自动投饵机，功能单一，仅仅能够实现自动投饵，投饵不够均匀，抛撒面积小，无法根据池塘中鱼或虾等的聚集情况做出调整；目前的自动投饵船是单体船，稳定性差，续航时间短，装载量十分有限，需人工控制船体的走向；

3)目前的自动投饵属无反馈饲喂系统，无法对养殖生物的进食情况、生长情况、水环境情况进行反馈跟踪，凭经验制定投饵量、换水、增氧，或者需进行一定比例的打捞来估计养殖生物的生长情况，不够可靠准确，不利于养殖生物品质的提升；