循环水养殖游泳型鱼类精准投喂研究
发布时间：2021-01-29 17:22
循环水养殖条件下如何实现鱼类精准投喂不仅是生产管理上的难题,亦是实现福利化养殖需要解决的关键科学问题。本文以罗非鱼为研究对象,从实际生产角度出发,针对循环水养殖模式下的游泳型鱼类精准投喂的相关基础理论进行了探索。通过计算机视觉、图像处理和深度学习等技术手段分别对适用于循环水养殖游泳型鱼类过程中的被动式投喂、主动式投喂以及非投喂状态下的光福利问题进行了研究,其主要研究内容和结果如下:1.建立了两种适用于不同养殖环境的无损、经济且有效的精准量化方法用于鱼群投喂过程中的摄食活跃程度量化:1)借助于Lucas-Kanade光流和信息熵,利用鱼群自身摄食行为特征对鱼群整体摄食活跃程度进行量化;2)借助于改进动能模型,利用由鱼群摄食行为引起的水体流场变化特征对鱼群整体摄食活跃程度进行量化。实验结果表明,本章所建立的两种量化方法对于4种不同肠胃饱食指数（分别为 20.35±10、117.28±10、179.72±10、286.33±10）下的罗非鱼鱼群摄食活跃程度均有较好的量化效果,且性能优于其他主流的鱼群摄食活跃程度量化方法。此外,在上述研究基础上提出了针对单轮多次投喂策略的投喂量决策方程;分析表...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１水产养殖ＶＳ．捕捞在鱼产品产量中的份额变化??（ａ：全球；ｂ：亚洲）??Ｆｉｇ．?１．１?Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅ?ｖｓ．?ｃａｐｔｕｒｅ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｈａｒｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ｆｉｓｈ?ｐｒｏｄｕｃｔ??（ａ：?Ｗｏｒｌｄ；?ｂ：?Ａｓｉａ）??ｌ??
２０２５年预计将会达到５７％。此外，近三十年来全球鱼产品捕捞总量不但已趋于??饱和，甚至出现衰减征兆；而鱼类养殖产量则增长迅速，从１９８５年不足１０００??万ｔ增长至２０１４年约７５００万ｔ?（图１．１ａ），其中以亚洲地区涨势最为明显（图??１．１ｂ”１】。??＿＿水产养殖?ＣＺＤ捕捞?——水产荞殖份额??１００?－Ｉ?５０??１９８５?１９９０?１９９５?２０００?２００５?２０１０?２０?Ｍ??年份??（ａ）??８０?６０??丨?Ｌｉｉｉｉ??１９８５?１９９０?１９９５?２０００?２００５?２０１０?２０１４??年份??（ｂ）??图１．１水产养殖ＶＳ．捕捞在鱼产品产量中的份额变化??（ａ：全球；ｂ：亚洲）??Ｆｉｇ．?１．１?Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅ?ｖｓ．?ｃａｐｔｕｒｅ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｈａｒｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ｆｉｓｈ?ｐｒｏｄｕｃｔ??（ａ：?Ｗｏｒｌｄ；?ｂ：?Ａｓｉａ）??ｌ??
２．１．２实验装置??２．１．２．１循环水养殖系统??本实验所涉及循环水养殖系统（图２．１）主要包括：养殖池（半径１００?ｃｍ，??池高８０ｃｍ，水位高度（４３?±２）?ｃｍ）、固液分离装置、蛋白分离器、生物滤池、??紫外杀菌灯、纯氧供应装置、照明系统（今台ＬＥＤ）和投喂系统等。照明系统??和投喂系统均有ＰＬＣ?（三菱ＦＸ２Ｎ）远程控制，且为保证光源的柔和性，照明灯??两侧均用柔光布覆盖。在整个暂养以及实验过程中，养殖水体溶解氧（ＤＯ）保??持在（６．５±０．５）?ｍｇ／Ｌ），氨氮（ＴＡＮ）在０．６ｍｇ／Ｌ以内，化学需氧量（ＣＯＤ）??在１．５ｍｇ／Ｌ以内；水温、ｐＨ值和水体流量分别控制在（２７±２）?°Ｃ、７．８±０．３??和（５００±?１０）?Ｌ／ｈ。??－?▲－??Ｉ??５?ｖ?—２??１５?１４??１．变频投喂装晋．；２，Ｓ丨）丨数卞摄像机；３．痄飧池；４．硬盘录（象机：５．服务器；６．ＰＬＣ控制箱；７丄卜：丨）光源：８．尚液分离装宵二??９．生物浓池；】０．紫外杀菌灯；１１．蛋白分离器；１２．纯裒供应装置；１３．流量传感器；１４．流赣控制间；１５．显示器??图２．１实验系统不意图??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｙｓｔｅｍ??２．１．２．２计算机视觉系统??本实验所涉及计算机视觉系统主要包括：海康威视ＣＣＤ高清摄像机??（ＤＳ－２ＣＤ６２３３Ｆ－ＳＤＩ）和?Ｄｅｌｌ?服务器（ＣＰＵ?ＸｅｏｎＸ５６５０，频率?２．６６?ＧＨｚ，内存??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于鱼群摄食规律的投饵系统研究[J]. 贾成功,张学良,陈俊华,王贤成,郭俊. 机械工程师. 2017(08)
[2]基于图像纹理特征的养殖鱼群摄食活动强度评估[J]. 陈彩文,杜永贵,周超,孙传恒. 农业工程学报. 2017(05)
[3]循环水养殖游泳型鱼类摄食活动强度评估方法研究[J]. 赵建,朱松明,叶章颖,刘鹰,李勇,卢焕达. 农业机械学报. 2016(08)
[4]基于不同检测方法的养殖鱼类昼夜摄食节律研究进展[J]. 赵建,鲍伟君,叶章颖,朱松明,刘鹰,李勇,沈明卫. 渔业现代化. 2016(02)
[5]基于机器视觉实时决策的智能投饵系统研究[J]. 乔峰,郑堤,胡利永,魏玉艳. 工程设计学报. 2015(06)
[6]基于机器视觉技术的智能投饵方法研究[J]. 胡利永,魏玉艳,郑堤,陈俊华. 热带海洋学报. 2015(04)
[7]基于光流法与特征统计的鱼群异常行为检测[J]. 于欣,侯晓娇,卢焕达,余心杰,范良忠,刘鹰. 农业工程学报. 2014(02)
[8]斑点叉尾鮰和杂交鲟幼鱼昼夜摄食节律和胃肠排空时间的研究[J]. 董桂芳,杨严鸥,陈路,李辉,阎博,罗平远,苏波. 水生生物学报. 2013(05)
[9]国内外工厂化循环水养殖研究进展[J]. 王峰,雷霁霖,高淳仁,黄滨,翟介明. 中国水产科学. 2013(05)
[10]罗非鱼产业标准化现状及分析[J]. 王玮,丁建乐,房金岑. 上海海洋大学学报. 2012(06)
博士论文
[1]海水循环水养殖系统中生物膜生长调控与水体循环优化研究[D]. 沈加正.浙江大学 2016
硕士论文
[1]基于计算机视觉的鱼群摄食行为分析研究[D]. 陈彩文.太原理工大学 2017
[2]三种罗非鱼群体不同生长阶段的趋光性研究[D]. 江苑.南京农业大学 2011
本文编号：3007278
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１水产养殖ＶＳ．捕捞在鱼产品产量中的份额变化??（ａ：全球；ｂ：亚洲）??Ｆｉｇ．?１．１?Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅ?ｖｓ．?ｃａｐｔｕｒｅ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｈａｒｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ｆｉｓｈ?ｐｒｏｄｕｃｔ??（ａ：?Ｗｏｒｌｄ；?ｂ：?Ａｓｉａ）??ｌ??
２０２５年预计将会达到５７％。此外，近三十年来全球鱼产品捕捞总量不但已趋于??饱和，甚至出现衰减征兆；而鱼类养殖产量则增长迅速，从１９８５年不足１０００??万ｔ增长至２０１４年约７５００万ｔ?（图１．１ａ），其中以亚洲地区涨势最为明显（图??１．１ｂ”１】。??＿＿水产养殖?ＣＺＤ捕捞?——水产荞殖份额??１００?－Ｉ?５０??１９８５?１９９０?１９９５?２０００?２００５?２０１０?２０?Ｍ??年份??（ａ）??８０?６０??丨?Ｌｉｉｉｉ??１９８５?１９９０?１９９５?２０００?２００５?２０１０?２０１４??年份??（ｂ）??图１．１水产养殖ＶＳ．捕捞在鱼产品产量中的份额变化??（ａ：全球；ｂ：亚洲）??Ｆｉｇ．?１．１?Ａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅ?ｖｓ．?ｃａｐｔｕｒｅ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｈａｒｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ｆｉｓｈ?ｐｒｏｄｕｃｔ??（ａ：?Ｗｏｒｌｄ；?ｂ：?Ａｓｉａ）??ｌ??
２．１．２实验装置??２．１．２．１循环水养殖系统??本实验所涉及循环水养殖系统（图２．１）主要包括：养殖池（半径１００?ｃｍ，??池高８０ｃｍ，水位高度（４３?±２）?ｃｍ）、固液分离装置、蛋白分离器、生物滤池、??紫外杀菌灯、纯氧供应装置、照明系统（今台ＬＥＤ）和投喂系统等。照明系统??和投喂系统均有ＰＬＣ?（三菱ＦＸ２Ｎ）远程控制，且为保证光源的柔和性，照明灯??两侧均用柔光布覆盖。在整个暂养以及实验过程中，养殖水体溶解氧（ＤＯ）保??持在（６．５±０．５）?ｍｇ／Ｌ），氨氮（ＴＡＮ）在０．６ｍｇ／Ｌ以内，化学需氧量（ＣＯＤ）??在１．５ｍｇ／Ｌ以内；水温、ｐＨ值和水体流量分别控制在（２７±２）?°Ｃ、７．８±０．３??和（５００±?１０）?Ｌ／ｈ。??－?▲－??Ｉ??５?ｖ?—２??１５?１４??１．变频投喂装晋．；２，Ｓ丨）丨数卞摄像机；３．痄飧池；４．硬盘录（象机：５．服务器；６．ＰＬＣ控制箱；７丄卜：丨）光源：８．尚液分离装宵二??９．生物浓池；】０．紫外杀菌灯；１１．蛋白分离器；１２．纯裒供应装置；１３．流量传感器；１４．流赣控制间；１５．显示器??图２．１实验系统不意图??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｙｓｔｅｍ??２．１．２．２计算机视觉系统??本实验所涉及计算机视觉系统主要包括：海康威视ＣＣＤ高清摄像机??（ＤＳ－２ＣＤ６２３３Ｆ－ＳＤＩ）和?Ｄｅｌｌ?服务器（ＣＰＵ?ＸｅｏｎＸ５６５０，频率?２．６６?ＧＨｚ，内存??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于鱼群摄食规律的投饵系统研究[J]. 贾成功,张学良,陈俊华,王贤成,郭俊. 机械工程师. 2017(08)
[2]基于图像纹理特征的养殖鱼群摄食活动强度评估[J]. 陈彩文,杜永贵,周超,孙传恒. 农业工程学报. 2017(05)
[3]循环水养殖游泳型鱼类摄食活动强度评估方法研究[J]. 赵建,朱松明,叶章颖,刘鹰,李勇,卢焕达. 农业机械学报. 2016(08)
[4]基于不同检测方法的养殖鱼类昼夜摄食节律研究进展[J]. 赵建,鲍伟君,叶章颖,朱松明,刘鹰,李勇,沈明卫. 渔业现代化. 2016(02)
[5]基于机器视觉实时决策的智能投饵系统研究[J]. 乔峰,郑堤,胡利永,魏玉艳. 工程设计学报. 2015(06)
[6]基于机器视觉技术的智能投饵方法研究[J]. 胡利永,魏玉艳,郑堤,陈俊华. 热带海洋学报. 2015(04)
[7]基于光流法与特征统计的鱼群异常行为检测[J]. 于欣,侯晓娇,卢焕达,余心杰,范良忠,刘鹰. 农业工程学报. 2014(02)
[8]斑点叉尾鮰和杂交鲟幼鱼昼夜摄食节律和胃肠排空时间的研究[J]. 董桂芳,杨严鸥,陈路,李辉,阎博,罗平远,苏波. 水生生物学报. 2013(05)
[9]国内外工厂化循环水养殖研究进展[J]. 王峰,雷霁霖,高淳仁,黄滨,翟介明. 中国水产科学. 2013(05)
[10]罗非鱼产业标准化现状及分析[J]. 王玮,丁建乐,房金岑. 上海海洋大学学报. 2012(06)
博士论文
[1]海水循环水养殖系统中生物膜生长调控与水体循环优化研究[D]. 沈加正.浙江大学 2016
硕士论文
[1]基于计算机视觉的鱼群摄食行为分析研究[D]. 陈彩文.太原理工大学 2017
[2]三种罗非鱼群体不同生长阶段的趋光性研究[D]. 江苑.南京农业大学 2011
本文编号：3007278
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