一种基于多传感器的河蟹饲料自适应混合投饲装置及方法

1.本发明涉及河蟹投饲技术领域，具体为一种基于多传感器的河蟹饲料自适应混合投饲装置及其投饲方法。


背景技术：

2.河蟹养殖业是渔业生产中发展最为迅速、最具特色和潜力的支柱产业，它在调整农村产业结构，促进农民增收过程中发挥了重要作用，提升了渔民生活水平。目前，河蟹养殖的投饲相比于其他水产养殖的投饲在自动化和精确度都有不足，河蟹养殖过程中主要采用三种投饵方式：一是通过人工撑船投料，这种方式完全依靠经验，费时费力，效率低下；二是通过投饵机定点投喂，这种方式虽然可以做到定时定量投喂，但是只能固定在某一地点，缺乏灵活性，无法覆盖整个池塘；三是通过船载投饵机投喂，这种投喂方式虽然可以在一定程度上节省人力并且增大投喂面积，但是每次的投喂路线和投喂量都具有很大的随机性，且这种投喂的方式缺少科学性，会使发育不良的河蟹没有生存空间甚至引发斗争导致死亡。因此结合河蟹养殖投饲的真实状况，设计一个投饲不同种类饲料且能精准投饲的河蟹养殖自动化投饲装置是目前要解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为解决现有河蟹饲料投饲存在的动植物饲料浪费过多且投饲不精准的问题，提出一种基于多传感器的河蟹饲料自适应混合投饲装置及其饲料投饲方法。
4.为达到上述目的，本发明一种基于多传感器的河蟹饲料自适应混合投饲装置采用的技术方案是：其包括一个壳体，壳体的内部中间部位嵌入一个搅拌仓，搅拌仓的上端分别经第一输送管连接植物饲料储料箱的下端、经第二输料管连接动物饲料储料箱的下端，搅拌仓的下部中间连接出料口输送平台，出料口输送平台的下方是抛料凹槽，抛料凹槽连接抛料电机。
5.进一步地，搅拌仓的上端是搅拌仓进料口，搅拌仓进料口与上方的第一输送管和第二输送管连通，搅拌仓的下端是出料口，出料口正对着出料口输送平台；搅拌仓的内部正中间是可旋转支撑轴，可旋转支撑轴上装有搅拌刀片，可旋转支撑轴下端同轴心固定连接搅拌电机。
6.更进一步地，搅出料口输送平台的上部设有出料口流量传感器，在第一输送管和植物饲料储料箱的连接处上方设置植物饲料进料口开关、下方设置一个进料口流量传感器，在第二输料管和动物饲料储料箱的连接处上方设置动物饲料进料口开关、下方设置另一个进料口流量传感器。
7.更进一步地，壳体的外部设有摄像头、污浊传感器和声呐传感器，摄像头、污浊传感器和声呐传感器均与数字信号处理器连接，数字信号处理器连接服务器，服务器连接plc控制器。
8.所述投饲装置的混合投饲方法是：具有以下步骤：
步骤a：将待投饲的动物、植物饲料分别放入植物饲料储料箱、动物饲料储料箱中，摄像头实时采集河蟹的视频画面，污浊传感器和声呐传感器监测池塘污浊度与平整度，视频画面、污浊度与平整度信息均传递至数字信号处理器；步骤b：数字信号处理器对信息作预处理，预处理后的信息传递至服务器中，服务器根据判断当前池塘是否存在河蟹，向plc控制器下发控制指令，plc控制器控制抛料电机和搅拌电机的启停以及植物饲料进料口开关、动物饲料进料口开关的开启；步骤c：进料口流量传感器和出料口流量传感器检测饲料流量和速度，并传送到服务器，服务器计算出饲料剩余量。
9.步骤b中，当未检测到河蟹时，plc控制器控制植物饲料进料口开关、动物饲料进料口开关保持关闭状态，抛料电机和搅拌电机停机，等待投饲；当检测到河蟹时，plc控制器控制植物饲料进料口开关、动物饲料进料口开关开启。
10.本发明与已有技术相比，具有如下优点：1、采用污浊传感器、声呐传感器、摄像头图像识别相结合，建立河蟹分布模型，实现精准变量投饲。整个投饲过程更加智能化、精准化，无需人工参与，大大节省了人力物力，提高水产养殖机械化程度和自动化水平。
11.2、现有投饲装置大部分只能投饲单种饲料，而河蟹生长过程中根据生长过程的不同、季节的不同、气候的不同，动、植物饲料都需求，而本发明设计了两种饲料传送方式，实现多种饲料均能投饲，相比其他投饲装置，功能更加多样化。
12.3、本发明投饲装置内部嵌有一个搅拌仓，在两种饲料进入搅拌仓前，搅拌电机停止运转，当两种饲料进入搅拌仓后，搅拌电机控制可旋转支撑轴，带动搅拌刀片快速旋转，将饲料搅拌均匀，混合后的饲料由出料口传出，使得混合饲料传送至出料口输送平台。可以通过调节搅拌电机、抛料电机的转速来改变混合饲料的搅拌程度与流量，这样在达到了传送混合饲料目的的同时又可以精准控制传送量的多少。
13.4、本发明投饲装置内部设置有进料口流量传感器、出料口流量传感器，检测饲料的流量并上传至服务器，控制植物饲料进料口开关装置和动物饲料进料口开关装置及搅拌电机、抛料电机的转速，将两种饲料混合后以设定的流量均匀投饲。同时可检测第一输送管、第二输送管、搅拌仓、出料口是否存在堵塞，以便于进行人工干预清理，使得投饲更加节约、精准、易于控制，避免了资源浪费。
[0014] 5、本发明投饲装置使用简便，有效解决人工投喂劳动强度大、动植物饲料浪费过多且不精准的问题，降低养殖成本。
附图说明
[0015]
图1是本发明一种基于多传感器的河蟹饲料自适应混合投饲装置的总体结构图；图2是图1的左视图；图3是图1中的搅拌仓的结构放大图；图4是图1的电气连接示意图；图5是图1的工作流程图；图中：1.摄像头，2.污浊传感器，3.声呐传感器，4.数字信号处理器，5.服务器，6.植物饲料储料箱，7.植物饲料进料口，8.动物饲料进料口，9.动物饲料储料箱，10.植物饲料
进料口开关，11.动物饲料进料口开关，12.第一输送管，13.第二输送管，14.壳体，15.可旋转支撑轴，16.搅拌仓，17.出料口输送平台，18.抛料凹槽，19.抛料电机，20.搅拌电机，21.底部固定支架，22.plc控制器，23.支撑杆，24.出料口流量传感器，25.进料口流量传感器，101.搅拌仓进料口，103.搅拌刀片，104.搅拌仓出料口。
具体实施方式
[0016]
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步描述，本实施方式以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施方式。
[0017]
参见图1和图2，本发明一种基于多传感器的河蟹饲料自适应混合投饲装置包括一个壳体14，壳体14下端通过底部固定支架21固定。壳体14的内部中间部位嵌入一个搅拌仓16，搅拌仓16的上端分别与第一输送管12和第二输料管13的下端相连，第一输送管12和第二输料管13相互平行，并列布置在搅拌仓16的上方。搅拌仓16的下部中间连接出料口输送平台17，出料口输送平台17在搅拌仓16的正上方。第一输送管12、第二输料管13和出料口输送平台17均倾斜布置。
[0018]
壳体14的上端正上方固定连接植物饲料储料箱6和动物饲料储料箱9，植物饲料储料箱6和动物饲料储料箱9并排布置在壳体14的顶端，与壳体14壁固定连接，或者通过各自的支撑杆接于底部固定支架21上。植物饲料储料箱6的顶部开有植物饲料进料口7，植物饲料从此口进入植物饲料储料箱6中。动物饲料储料箱9的顶部开有动物饲料进料口8，动物饲料从此口进入动物饲料储料箱9中。
[0019]
第一输送管12的上端连接进入植物饲料储料箱6的下端，在两者的连接处上方设置植物饲料进料口开关10，下方设置一个进料口流量传感器25。第二输料管13的上端连接动物饲料储料箱9的下端，在两者的连接处上方设置动物饲料进料口开关11，下方设置另一个进料口流量传感器25。出料口输送平台17的上部安装有出料口流量传感器24，出料口输送平台17的下方设置抛料凹槽18，抛料凹槽18的下方连接抛料电机19，抛料电机19能带动抛料凹槽18工作，抛料电机19固定在壳体14上或者是底部固定支架21上。
[0020]
如图3，搅拌仓16的上端是搅拌仓进料口101，搅拌仓进料口101同时与其上方的第一输送管12和第二输送管13连通。搅拌仓16的下端是出料口104，出料口104正对着出料口输送平台17。搅拌仓16的内部正中间是可旋转支撑轴15，可旋转支撑轴15上安装搅拌刀片103，可旋转支撑轴15下端伸出搅拌仓16外，同轴心固定连接搅拌电机20，搅拌电机20是yb2-132s-8型号电机。搅拌电机20固定连接在壳体14或者底部固定支架21上。在两种饲料进入搅拌仓16前，搅拌电机20停止运转，当两种饲料都进入搅拌仓16后，搅拌电机20工作，带动可旋转支撑轴15和搅拌刀片103快速旋转，将饲料搅拌均匀，混合后的饲料由搅拌仓16的出料口104送出，使得混合饲料传送至出料口输送平台17。可以通过调节搅拌电机20的转速来改变混合饲料的搅拌程度与流量，这样在达到了传送混合饲料目的的同时又可以精准控制传送量的多少。
[0021]
壳体14的外部设有摄像头1、污浊传感器2和声呐传感器3，摄像头1、污浊传感器2和声呐传感器3均与数字信号处理器4连接，数字信号处理器4连接服务器5，服务器5连接plc控制器22。plc控制器22固定在壳体14上。
[0022]
如图4，plc控制器22经控制线分别连接抛料电机19、搅拌电机20、植物饲料进料口开关10和动物饲料进料口开关11，分别控制其动作。数字信号处理器4分别连接摄像头1、污浊传感器2、声呐传感器3、进料口流量传感器25和出料口流量传感器24。摄像头1实时采集河蟹的视频画面，污浊传感器2和声呐传感器3监测池塘污浊度与平整度，并传递至数字信号处理器4进行预处理，预处理后的清晰的河蟹图像传递至服务器5中，服务器5采用yolo v3算法输出特征图，并将该图像输入至河蟹判别模型中，判断当前是否存在河蟹，根据判断结果向plc控制器22下发控制指令，plc控制器22控制抛料电机19和搅拌电机20的启停以及植物饲料进料口开关10、动物饲料进料口开关11的开启。当未检测到河蟹时，plc控制器22控制植物饲料进料口开关10和动物饲料进料口开关11保持关闭，抛料电机19和搅拌电机20停机，等待投饲。当检测到河蟹时，plc控制器22控制植物饲料进料口开关10、动物饲料进料口开关11打开，搅拌电机20匀速转动，抛料电机19转动抛料凹槽18向投饲区域均匀投放饲料，投放量由搅拌电机20转速控制。同时进料口流量传感器25、出料口流量传感器24实时检测内部饲料投放流量的信息，并发送到服务器5，服务器5计算出饲料剩余量，同时可检测出第一输送管12、第二输送管13、搅拌仓16、搅拌仓出料口104是否存在堵塞，以便于进行人工干预清理，使得投饲更加节约、精准、易于控制。
[0023]
人工通过服务器5传递需要混合植物饲料和动物饲料的比例及量，服务器5经过计算，通过控制植物饲料进料口开关10和动物饲料进料口开关11的打开和闭合的时长来控制混合比例，将两种饲料送进相对应的第一输送管12或第二输送管13，这样将不同时期的河蟹的不同种类饲料不同比例送入搅拌的方式，达到了传送多种饲料的目的，避免了资源浪费。
[0024]
结合图1-5，投饲装置工作时，首先，将待投饲的动物或植物饲料分别经到植物饲料进料口7和动物饲料进料口8进入植物饲料储料箱6和动物饲料储料箱9中，同时摄像头1实时采集河蟹的视频画面，污浊传感器2、声呐传感器3监测池塘污浊度与平整度并传递至数字信号处理器4进行预处理，预处理后的清晰河蟹图像传递至服务器5，服务器5采用算法输出特征图，并将该图输入至河蟹判别模型中，判断当前是否存在河蟹，根据判断结果向plc控制器22下发控制指令：当未检测到河蟹时，plc控制器22控制植物饲料进料口开关10、动物饲料进料口开关11保持关闭状态，抛料电机19和搅拌电机20停机，等待投饲；当检测到河蟹时，plc控制器22控制植物饲料进料口开关10、动物饲料进料口开关11开启，同时进料口流量传感器25和出料口流量传感器24将检测到投饲装置内部的饲料流量、速度的数据发送到服务器5，通过计算后作业人员可以实时检测到饲料剩余量、饲料投放速度及是否存在堵塞情况，使得投饲更加节约、精准、可控制。当图像识别到河蟹，根据不同混合程度的需求，plc控制器22控制植物饲料进料口开关10、动物饲料进料口开关11打开和闭合的时长来控制混合比例，按照需求量将两种的饲料送进相对应的第一输送管12或第二输送管13，当两种饲料进入搅拌仓16后，搅拌电机20控制可旋转支撑轴15，带动搅拌刀片103快速旋转，将饲料搅拌均匀，通过调节搅拌电机20的转速来改变混合饲料的搅拌程度与流量。最后，混合后的饲料由搅拌仓出料口104传出，使得混合饲料经出料口输送平台17传送至抛料凹槽18，由抛料电机19控制均匀抛散出。