池塘养殖智能投饲系统的研究

发布时间：2020-04-04 21:18

【摘要】：我国是世界上第一水产养殖大国,改革开放以来,水产养殖行业更是取得了迅猛发展。相对于目前国内水产养殖业的规模,以及国外渔业设备的技术水平,我国的渔业现代化发展相对滞后,机械化、智能化程度较低,尤其在投饲方面。国内常见的人工投饲方式主要是使用铁锹等工具抛洒饲料,不能保证投喂的均匀性。这种方式费时、费力,劳动强度大,甚至浪费饲料,污染池塘水质,影响鱼类的生长发育。随着渔业机械的推广,投饲机广泛使用,并逐步代替手工投饲。这种简易自动投饲机普遍存在定时不准、储料量小、稳定性弱,投饲效率低等问题。因此相关研究单位或企业先后提出自动投饲系统的设计,但大多适用于网箱养殖或室内工厂化养殖,对于普通池塘的自动投饲系统的研究鲜有提及。本课题的主要内容正是研发一套适用于普通池塘的自动化、全天侯、长周期作业的投饲控制系统。系统的主要内容是智能投喂技术研究和投饲控制方法研究。投喂技术主要包括养殖对象的生长模型构建和投饲计划制定:投饲率、投饲次数和投饲时间等。投饲控制主要通过程序实现对投饲机的自动操控和对传感器信号反馈的处理。本研究的智能投喂技术主要针对复杂的池塘养殖系统,它受到养殖水体、投饵方式以及气候条件等多方面因素的影响。而养殖对象需求的投饲量与多种因素有关,如水温、PH、溶氧等水质参数,大气压、太阳辐射等气象参数。各种变量不是相互独立的,它们之间存在相互的耦合关系,很难建立精确有效的数学模型。无论是经典控制理论还是现代控制理论,传统的控制方法都很难取得良好的控制效果,其特点具体表现在非线性、实时变化以及多环境变量耦合。因此本系统采用模糊逻辑控制的方法。模糊控制器设计中,水温(SW)、溶氧(RY)和鱼体规格(GG)作为模糊输入变量,投饲率K、投饲修正度R以及投饲次数C作为输出模糊变量,解模糊的方法为平均最大隶属度法(mom),模糊关联规则为SW和GG对应K和C,SW、RY对应R。实现投饲的智能控制,本文首先分析了用户需求和功能需求,构思了系统总体结构和技术路线。总结出系统主要的功能有:精准定时、投料计重、远程监测,无人值守以及可根据外界环境实时应变。结合PLC技术,根据控制系统的整体情况,按功能把整个控制程序划分成多个部分,绘制出系统程序流程图来清晰的表明各动作的顺序和条件,再根据S7-200指令集将前面步骤的程序流程图用PLC编程语言实现。最后开展5个月周期的罗非鱼池塘养殖试验,对投饲系统进行了长时间的运行、调试和观察。结果表明,本系统的设计方案具有较高的可靠性和稳定性。智能投饲系统运用更为先进的投饲控制方法,解决了传统投喂方式的各种疑难杂症,是现代控制技术结合养殖的新的尝试,为今后的水产养殖业智能化发展提供有力的支持和推进。
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S969.31

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