【摘要】：池塘養(yǎng)殖控制成本的主要方式之一是對(duì)飼料使用的控制。投喂量不足,會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖對(duì)象生長(zhǎng)放緩甚至停滯,影響產(chǎn)量,降低經(jīng)濟(jì)效益。而飼料的過(guò)量投喂,不僅浪費(fèi)資源,而且多余的殘料會(huì)污染水體,嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖對(duì)象的大面積死亡,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。魚(yú)蝦生長(zhǎng)所需的飼料量是隨著水溫、溶氧量、PH值等水質(zhì)參數(shù)以及生長(zhǎng)階段不斷變化的,因此需要投餌機(jī)能夠精準(zhǔn)地投喂養(yǎng)殖所需的飼料量�；谏鲜霰尘伴_(kāi)展池塘養(yǎng)殖精準(zhǔn)投喂量投餌機(jī)的研究,開(kāi)發(fā)出能滿(mǎn)足池塘養(yǎng)殖精準(zhǔn)投喂的投餌機(jī)系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)了投餌機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)方案,包含送料裝置、稱(chēng)重裝置和拋料裝置;比較分析了現(xiàn)有顆粒物料質(zhì)量流量檢測(cè)技術(shù),選定沖量法作為本裝置的飼料質(zhì)量測(cè)量方法;進(jìn)行了精準(zhǔn)投喂系統(tǒng)的控制策略研究,利用PLC作為控制核心,編制了精準(zhǔn)投喂程序和控制算法,滿(mǎn)足了投餌機(jī)精準(zhǔn)性的要求;最后根據(jù)工程圖紙加工了實(shí)驗(yàn)樣機(jī),進(jìn)行了樣機(jī)性能測(cè)試試驗(yàn)以及投喂量誤差精準(zhǔn)測(cè)定試驗(yàn)。主要的研究?jī)?nèi)容如下:(1)參照市場(chǎng)上成熟的投餌機(jī)結(jié)構(gòu)以及養(yǎng)殖專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)等相關(guān)的文獻(xiàn)資料,確定本精準(zhǔn)投喂量投餌機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由送料裝置、稱(chēng)重裝置和拋料裝置組成。其在現(xiàn)有的螺旋送料-離心拋投投餌機(jī)的基礎(chǔ)上,新增加一套精準(zhǔn)稱(chēng)重裝置。稱(chēng)重裝置安裝在送料裝置和拋料裝置之間,進(jìn)行實(shí)時(shí)飼料質(zhì)量的讀取;控制系統(tǒng)讀取實(shí)時(shí)的稱(chēng)重信號(hào)進(jìn)行累計(jì),當(dāng)所投飼料質(zhì)量達(dá)到預(yù)設(shè)投喂量時(shí)停止運(yùn)行。(2)顆粒飼料在精準(zhǔn)稱(chēng)重裝置送料管筒中的氣固兩相流運(yùn)動(dòng)情況是影響精準(zhǔn)投喂量投餌機(jī)投喂精度的關(guān)鍵因素,因此利用Solidworks對(duì)送料裝置進(jìn)行了三維建模,用有限元仿真軟件ANSYS CFX仿真分析影響測(cè)量精度的關(guān)鍵因素,利用仿真結(jié)果對(duì)送料裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,提高投餌機(jī)的投喂精度。得到如下結(jié)論:稱(chēng)重裝置的測(cè)量精度受送料管筒的傾角、筒長(zhǎng)以及在送料管筒入口處的飼料速度影響;精準(zhǔn)投餌機(jī)送料管筒的最佳參數(shù)應(yīng)為:送料管筒傾角為38°,筒長(zhǎng)為410mm,管筒入口處的飼料速度為0.32m/s,在這樣的參數(shù)下投餌機(jī)能獲得最好的測(cè)量精度;送料管筒入口處的飼料速度是影響測(cè)量精度的最主要因素,送料管筒安裝傾角對(duì)精度的影響次之,送料管筒筒長(zhǎng)對(duì)精度的影響最小。(3)設(shè)計(jì)了精準(zhǔn)投喂系統(tǒng)的控制策略。根據(jù)池塘精準(zhǔn)投喂系統(tǒng)的投喂量由池塘水質(zhì)參數(shù)決定的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了二維模糊控制器,投餌機(jī)可以自學(xué)習(xí)以往投喂量經(jīng)驗(yàn),根據(jù)水溫和溶氧量輸入模糊控制器得到精準(zhǔn)的投喂量。投餌機(jī)方面則利用PLC作為控制核心,當(dāng)PLC收到的稱(chēng)重傳感器傳遞的飼料質(zhì)量累計(jì)值達(dá)到模糊控制器輸出的投喂量值時(shí),及時(shí)停止送料、拋料電機(jī)工作,從而實(shí)現(xiàn)投餌機(jī)的精準(zhǔn)投喂。通過(guò)Zigbee通信模塊搭建遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)小距離的投餌機(jī)投喂控制。(4)為驗(yàn)證精準(zhǔn)投喂量投餌機(jī)工作性能和投喂量誤差,制造了投餌機(jī)樣機(jī)并做了相關(guān)的樣機(jī)試驗(yàn)。樣機(jī)試驗(yàn)包含投餌機(jī)性能測(cè)試與投喂量誤差精度測(cè)定試驗(yàn)。性能測(cè)試試驗(yàn)表明樣機(jī)各關(guān)鍵部件運(yùn)行良好,螺旋送料器以及轉(zhuǎn)盤(pán)平穩(wěn)可靠,符合設(shè)計(jì)要求。投喂量誤差精度測(cè)定試驗(yàn)以2#對(duì)蝦配合固體顆粒飼料為測(cè)量對(duì)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明預(yù)定投喂量和實(shí)際投喂量之間誤差均控制在0.2%~1.7%范圍以?xún)?nèi)。
【圖文】：

所設(shè)計(jì)的投餌機(jī)可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的餌料投喂，物料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是精心設(shè)計(jì)的螺旋送料器，控制系統(tǒng)通過(guò)控制電機(jī)的啟停實(shí)現(xiàn)單位時(shí)間固定的投喂量，達(dá)到其所謂的精準(zhǔn)，其裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示。徐志強(qiáng)等[16]研制了一套新型自動(dòng)投飼系統(tǒng)，送料裝置采用螺旋送料器和變頻電機(jī)，以及投餌速度和投餌時(shí)間可調(diào)等技術(shù)。運(yùn)用PLC作為控制器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離氣動(dòng)投飼，其整體結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。1.儲(chǔ)料倉(cāng) 2.電器控制 3.螺旋送料器 4.皮帶5.傳動(dòng)軸 6.軸承座 7.電機(jī) 8.機(jī)架 9.支撐輪圖1-1投餌機(jī)裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-1 Schematic diagram of automatic feedingdevice

3圖1-2 自動(dòng)投餌機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖Fig.1-2 The whole structure diagram of automatic feeding machine以上研究的思路均是通過(guò)設(shè)計(jì)特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)或?qū)﹄姎庠O(shè)備的時(shí)間設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)餌料的精確投喂，均只能對(duì)所投飼料量進(jìn)行間接估算，誤差較大。為了進(jìn)一步提升投喂的精準(zhǔn)性，吳澤強(qiáng)等[17]研制出一種投餌機(jī)的計(jì)重投喂系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)了一個(gè)額外的稱(chēng)重平臺(tái)，能實(shí)時(shí)地對(duì)投餌機(jī)整機(jī)進(jìn)行稱(chēng)重，進(jìn)而測(cè)得料箱內(nèi)飼料的變化量，實(shí)現(xiàn)計(jì)重投喂，，整個(gè)稱(chēng)重結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。圖1-3 稱(chēng)重結(jié)構(gòu)Fig.1-3 Weighing structure胡昱等[18]研制了深水網(wǎng)箱自動(dòng)送料系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種計(jì)量系統(tǒng)裝置，采用科里奧利質(zhì)量流量檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)送料盤(pán)轉(zhuǎn)速，來(lái)控制計(jì)量給料。但由于餌料在輸送過(guò)程中會(huì)受到溫度及空氣相對(duì)濕度等的影響，導(dǎo)致下料困難而影響最終的測(cè)量精度。周曉林[19]針對(duì)小水體的養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)需求
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S969.31

【參考文獻(xiàn)】

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10 袁媛;袁永明;賀艷輝;代云云;龔峗

本文編號(hào)：2644642