【摘要】：隨著消費(fèi)者對(duì)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(guò)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(fèi),實(shí)現(xiàn)蝦塘養(yǎng)殖的智能投喂是蝦類養(yǎng)殖過(guò)程中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)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(yú),養(yǎng)魚(yú)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(shí)費(fèi)力,作業(yè)效率不高。隨著勞動(dòng)力資源不斷減少,人工費(fèi)用不斷上漲,在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)效益起伏不定的實(shí)際情況下,若不能提前做好相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備和創(chuàng)新,該行業(yè)將無(wú)法完成柔性轉(zhuǎn)換,阻礙自身的優(yōu)化升級(jí)。上海有近4萬(wàn)畝蝦塘,全國(guó)有上百萬(wàn)畝[1],具有巨大的市場(chǎng)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(guó)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(guò)分依靠養(yǎng)殖人員的經(jīng)驗(yàn)問(wèn)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(dòng)力耗費(fèi)大,效果不能令人滿意。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有適合于解決蝦類養(yǎng)殖過(guò)程中餌料投喂問(wèn)題的裝備支撐,而且這些裝備還必須滿足相對(duì)惡劣的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境,保證高可靠和易用。為解決這一問(wèn)題,必須選擇核心點(diǎn)進(jìn)行突破,依托信息化、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù),對(duì)相關(guān)裝備進(jìn)行攻關(guān)。本文針對(duì)蝦塘餌料投喂不均、投喂方式落后等問(wèn)題,研制簡(jiǎn)單易于操作的智能型蝦塘移動(dòng)式投餌裝置。該裝置結(jié)合滾塑成型、北斗自主導(dǎo)航、自動(dòng)投餌和太陽(yáng)能持續(xù)供電等技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā),真正實(shí)現(xiàn)易操作、高可靠性下的智能化運(yùn)作,通過(guò)自主投喂提高工作效率。本論文的主要研究?jī)?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(dòng)投餌裝置的總體設(shè)計(jì)方案,并對(duì)各功能系統(tǒng)進(jìn)行合理化布局設(shè)計(jì)。2)采用雙體船“一體化”設(shè)計(jì)的概念,對(duì)船體型線和料箱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),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(jì)參數(shù)為:船長(zhǎng)1800mm,型寬1200mm,型高1000mm,片體高350mm,最大吃水深度240mm。完成對(duì)整個(gè)裝置負(fù)載結(jié)構(gòu)參數(shù)的校核,以及裝置重心和浮心的估算。通過(guò)裝置動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì),確定以2個(gè)150W直流電機(jī)帶動(dòng)雙螺旋槳的驅(qū)動(dòng)方式,完成投餌裝置移動(dòng)功能。3)分別對(duì)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(jì)。該投餌系統(tǒng)選用偏心抖動(dòng)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(duì)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(jì)算出抖料盤的最優(yōu)振幅區(qū)間為1.26~1.68mm;對(duì)拋料盤進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析,拋料盤最優(yōu)折彎角度為12o,借助陸上拋料試驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化效果,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(jì)。對(duì)自主導(dǎo)航定位模塊進(jìn)行精度測(cè)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(kāi)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(shí)現(xiàn)對(duì)主控板卡和電機(jī)驅(qū)動(dòng)板卡的開(kāi)發(fā),促使裝置依靠指令的自我反饋完成智能投喂。5)采用太陽(yáng)能板持續(xù)充電的方式完成對(duì)裝置的供電。經(jīng)計(jì)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(yáng)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(gè)裝置的正常運(yùn)行,避免用戶頻繁進(jìn)行電力補(bǔ)給所帶來(lái)的不便,促進(jìn)無(wú)人化操作的實(shí)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(dòng)式投餌裝置組裝調(diào)試后進(jìn)行蝦塘現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),以驗(yàn)證裝置的可靠性和可行性。試驗(yàn)主要測(cè)試4個(gè)項(xiàng)目,第一,測(cè)試裝置的最大航偏量以驗(yàn)證回轉(zhuǎn)式路徑糾偏控制算法的實(shí)用性和裝置的可行性;第二,測(cè)試裝置在極限運(yùn)行狀態(tài)下的性能指標(biāo)參數(shù),獲取包括航行時(shí)長(zhǎng)、航速、投餌量以及餌料拋灑分布密度等值的適用區(qū)間;第三,驗(yàn)證航速自適應(yīng)投餌控制算法的可行性;第四,驗(yàn)證區(qū)域自適應(yīng)投餌控制算法的可行性。上述試驗(yàn)結(jié)果為該裝置的推廣與應(yīng)用提供了基本的依據(jù)。
[Abstract]:With increasing demand for shrimp products , shrimp farming has become an important part of aquaculture . In this paper , the design of the control system is carried out . The optimum design parameters are as follows : captain 1800mm , width 1200mm , height of 1000 mm , slice height 350mm , maximum draft depth 240mm . The feasibility of the self - adaptive bait - feeding control algorithm in the area is verified . The experimental results provide a basic basis for the popularization and application of the device .
【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】：2017
【分類號(hào)】：S969.31

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2133786