面向渔业养殖增氧的水面智能装备设计与研究

发布时间：2020-06-29 09:33

【摘要】：针对规模庞大的淡水养殖渔业,在水面增氧装备领域,为了解决现有设备使用效率、自动化、智能化程度低下等问题,研制了一种面向渔业养殖增氧的水面智能装备。装备采用现代化、信息化、智能化技术,优化了设备使用过程,降低了人工成本。水面增氧装备动力来源于明轮,由电机驱动明轮来搅动水体。通过控制电机转动一方面可以驱动设备按规定规则航行,一方面使设备类似于固定式增氧机悬停于水面增氧作业。控制系统采用树莓派作为中央控制器、单片机作为下位机,采用GPS模块进行设备的定位,并通过墨卡托投影法将GPS经纬度坐标转换为本地局部坐标,再利用图像腐蚀、膨胀等方法构建环境地图。然后通过网络与服务器端进行数据传输,将设备运行状态显示在服务器端。数据传输使用UDP通信协议,并采用校验和方式检验数据在传输前后的完整性。控制算法采用模糊控制原理,利用航向误差和误差变化率设计了二维模糊控制器,控制器采用重心法解模糊,并在MATLAB平台上建立了模糊模型同时进行求解,将求解结果数据导入控制器中进行使用,通过航向实验验证了航向控制的有效性。同时采用PID控制航速,并且控制效果在实验中得到了验证。针对鱼群集聚特性,为了减少固定式增氧机数量,水面增氧装备采用循环增氧作业的形式依次前往集聚点增氧作业,并通过双层改进蚁群算法优化出航行的最短路径,最后通过实验对该模式进行了验证。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S969.32;TP368.1;TP273.4
【图文】：

虽然增氧机的品类各异，但是增氧的形式却千篇一律。目前主要的形式有叶逡逑轮式、水车式、射流式、喷水式、曝气式、涌浪式六个大类，如图１．４所示。逡逑叶轮式增氧机工作时叶轮垂直于水面旋转，搅拌水体，产生提水和推动水体逡逑混合的作用，使上下水层对流，从而起到向低层水增氧的效果。水车式增氧机工逡逑作时，明轮桨叶高速击拍水面，一方面把空气搅入水中，另一方面还能将水打碎逡逑并扬起水花，达到增氧的目的，同时桨叶产生水平推力，推动水体形成环流加速逡逑上下水层交换，增加溶氧。射流式增氧机工作时利用水泵从射流管喷嘴将水高速逡逑射出，并利用负压将空气吸入，水和空气在混合室里混合，然后由扩散管压出，逡逑溶氧就会随着直线方向的水流扩散，这种增氧机在水下没有转动的机械，不会伤逡逑害鱼体。喷水式增氧机利用水泵把水送入装在水面的喷头中，使水喷出并呈降雨逡逑状落下，使水与空气接触达到增加溶氧的目的。曝气式增氧机是将空气加压后通逡逑过水底安装的沙滤芯或微孔塑料管时，排出微小气泡，在气泡上升的过程中形成逡逑水体运动，一部分氧气溶入水中从而达到增氧的目的。涌浪机的主要功能是搅水逡逑改底，在水面形成波浪，利用叶轮叶片推水和提水并共振造浪向四周扩散，均衡逡逑上下层水体溶氧和温度，促进水生浮游植物和藻类的生长，增强池塘藻类光合作逡逑用。逡逑

六岁

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本文编号：2733715