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投料機大盤點,你想了解的都在這里

發表時間:2021/5/10 23:44:24  
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近期筆者遇到不少來咨詢投飼設備,特別是養蝦投飼機。飼料是養殖成本中最大的部分,因此精準投喂成了近幾年研究的熱點,發表的論文和授權的專利非常多。

但奇怪的是,產業中能夠非常好應用的投飼機卻不多見,究其原因主要是國內養殖品種和養殖模式眾多,而投飼和攝食行為密切相關,養殖者對投飼設備的需求不僅要功能多樣化,而且還要物美價廉;設備制造商由于單一投飼設備的市場偏小和多功能造成的成本偏高而降低了生產的積極性。所以造成了一方面產業急需投飼設備,而市場上卻找不到合適的。

因此,筆者提出目前投飼設備應采用“定制化生產”的方式來滿足養殖者和制造商的共同需求,雙方切勿以一種類型投飼設備包打天下,而研究人員則要加強針對品種的投飼策略、投飼模型等基礎研究,為設備的制造和調控提供數據支撐。

本文歸納了國內外常見的投飼設備及系統,供大家批評指正。

投飼機的類型

(一)根據投料形式,投飼機主要分為離心式投飼機、風送式投飼機、下落式投飼機。

離心式投飼機:由料箱、控制器、拋擲運動的下料機構、拋料電機、拋料盤等部分組成,投料形式為機械離心拋投的投飼機。這是養殖中最常見的一種投飼機,適用于顆粒料,常常用于戶外中小型池塘。

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主要特點:

1.采用帶蓋箱體組成料斗,具有防潮功能;

2.由電機帶動偏心輪振動式下料,避免下料管道堵塞;

3.投料形式為機械離心拋投,拋灑面積較大;

4.適用于顆粒飼料,不適用于粉料;

5.占地面積小、機構簡單,操作方便,容易維護。

風送式投飼機:由料箱、供料機構、投料機構(空氣壓縮機或風機、輸送管、輸送分配裝置等)及控制器等部分組成。

投料形式分為兩種:一種為僅依靠風力管道噴射的投料方式,常用于循環水養殖跑道養殖模式。另外一種為利用電機帶動拋撒盤旋轉將飼料吸進拋料盤實現360°拋撒飼料。常用于網箱、水庫等大水面養殖環境。

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主要特點:

1.料箱大,飼料可存儲量大;

2.飼料傳輸距離遠,投料能力強;

3.適用于顆粒飼料;

4.拋灑區域大,可用于大水面養殖。

下落式投飼機:由料箱、供料機構及控制器等部分組成,投料形式為自由下落的投飼機。

供料機構通常有兩種:一種為電機帶動落料盤轉動,飼料離心掉落。另一種為電機驅動螺旋絞龍轉動,將料倉內的飼料傳輸至落料口,落料口設置在螺旋絞龍的末端將飼料排出。下落式投飼機常用于用于魚苗或投飼量小的工廠化/實驗養殖。

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主要特點:

1.體積小,重量輕;

2.適用于粉料等小顆粒飼料;

3.只針對魚苗等小型養殖池使用;

4.結構簡單,價格便宜。

加拿大的Fish Farm Supply Co Inc.公司在下落式投飼機基礎上研制出自需式投飼機(如圖4),該種投飼機的不需要供電,養殖魚進入餌料投放區域觸發投飼機水下裝置開關時,出料口會打開落下飼料,具有結構簡單、維護簡單、成本低等特點。

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但該類型投飼機對魚的學習能力和訓練有要求,并且魚群中社會等級較高個體會占據投餌機觸發和餌料投放區域,并阻止其他個體接近此區域,易造成魚個體大小差異明顯情況;觸發傳感裝置易出現頻繁地被魚群中的個體“無意”觸發,從而造成飼料浪費。

(二)根據應用環境,投飼機分為池塘投飼機、網箱投飼機和室內工廠化投飼機。

池塘投飼機:由于池塘養殖所用飼料主要為顆粒飼料,根據養殖環境的不同投飼機的使用通常分為兩種情況,中小池塘選用離心式投飼機,大水面、水庫等選用風送式投飼機。為提高該場景內投飼效率,無人船、無人機等也逐漸被應用其中。

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網箱投飼機:網箱投飼機分為水面網箱投飼機(如圖8)和深水網箱投飼機(如圖9)。

水面網箱投飼機通過風送式投飼機將飼料經分配裝置和投喂裝置拋灑在網箱的中間區域。水面網箱投飼機常用于小風浪水域網箱使用。深水網箱投飼機需要把飼料直接輸送到距離水面幾米以下網箱的中央。

通過水泵調節控制投料速度,然后使用分配裝置和投喂裝置對魚投喂,燈光與網箱投飼機配合使用情況下投喂效果更佳。深水網箱投飼機常用過海洋、水庫等水域養殖。因為國外常食用海鱸魚、石斑魚、三文魚等海產魚,海水養殖以網箱為主,所以網箱投飼機是國外常見的一種投飼機。

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主要特點:

1.以風送式投飼機為基礎改裝;

2.料箱大,飼料可存儲量大;

3.飼料傳輸距離遠,投料能力強;

4.飼料拋灑在網箱網箱的中間區域的水面上。

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主要特點:

1.風送式投飼機和變頻水泵結合工作;

2.投料區域大;

3.通過水泵調節水壓,完成深水投飼工作;

4.適用于棲息深水層的魚類。

室內工廠化投飼機:通常采用由軌道、行走滑車和定位傳感器組成的行走系統與下落式/離心式投飼機結合完成投飼工作。一般要求投飼機投料精確且可以聯網遠距離監控,實現自動化管理。

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主要特點:

1.具有飼料儲存、計量和撒料功能;

2.投料精準;

3.自動化、集成化程度高。

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智能精準投飼系統

傳統的投飼機只能根據漁民經驗設定每次的投喂量,無法感知水質和氣象等一系列環境因素的變化來決定是否投喂或者增加減少投喂量,因此不能很好的根據魚類的生長而實時調整。目前的投飼機大部分只是簡單的替代了手動拋灑飼料這一過程。

當前國內外對于精準投喂的研究大部分都是基于養殖對象理論攝食節律定時投喂的,即在固定時間以特定的投喂策略進行投飼,視魚類飽食情況選擇性地停止投喂,屬于被動式投喂。該類研究/應用的難點在于如何精準量化養殖對象在投喂過程中的攝食欲望程度。

借助于聲學技術和計算機視覺,目前常通過對養殖對象攝食行為、攝食音頻以及殘餌量的量化分析來實現投喂過程中的魚類攝食需求,并根據實時攝食需求自動調整飼料投喂時間和投喂量。

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澳大利亞的AQ1系統有限公司設計出攝食音頻的投喂系統(如圖11)。使用水聽器傳感器,通過測量“進食”聲音來確定魚類的進食活動。該系統具有自適應的投喂算法來控制投喂速度,并建立了高質量的船用標準。這種易于維護的系統為養殖戶提供了靈活和經濟有效的投飼控制和環境監測。采用該投喂系統可以結合不同類型的投飼機適應不同的養殖環境。

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基于計算機視覺的投飼裝置產品在市面上并不多見,較多的還處在實驗階段(如圖12)。筆者所見的基于計算機視覺的投飼裝置工作原理主要有兩個方面:

1、使用水下攝像機拍攝網箱底部的殘余餌料,當殘余餌料數量低于事先設定閾值時,投飼機工作投喂飼料。

2、監測魚的位置和密度,通過相關手段對魚群的饑餓程度或攝食欲望進行量化,進而將信號反饋給控制系統控制投飼機的工作狀態。

除了上述方法外,投飼過程中的水質參數(如水溫、溶解氧)變化也可為魚類攝食需求評估提供參考。

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芬蘭的Arvo-tec公司設計的機器人投餌系統(如圖13)。其特點是投喂量小,但精度高。這套系統由1~4個小型的漏斗形投餌單元—投餌機器人組成,這些投餌單元沿著安裝在養殖池上方的軌道在各個養殖池之間移動投餌。

該系統可以對水溫和溶解氧濃度進行監測,再將數據反饋到控制系統并自動地對投餌程序做出一定的修正,以滿足飼料需求的任何細微變化。并且當投餌機器人到達軌道上的餌料補充點時,大料倉可以自動向機器人上的漏斗型小料倉補充飼料。

團隊工作開展情況

通過檢索,發現水產養殖投飼相關的授權有效發明專利共有57項(2014年至今),其中企業24項,高??蒲性核?3項,個人10項。

企業和個人的創新點主要集中于針對不同類型投飼機的結構、定時計量功能,而高??蒲性核膭撔曼c主要集中于不同類型投飼機的結構并結合聲學、計算機視覺等技術的智能投飼系統。其中筆者所在團隊針對智能投飼授權的發明專利數量排名第一。

團隊利用計算機視覺技術實時獲取魚群攝食狀態信息,耦合智能算法,構建了智能精準投喂模型,研發了精準反饋投喂裝置樣機1套(圖14)。針對不同的養殖模式和品種,研制了相應的投飼機械裝置,均可與智能反饋裝置配套使用,形成智能精準投飼系統,目前正在體系試驗基地進行測試,不斷迭代優化。

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進一步的,在投飼前沿研究方面,為保證養殖魚類的攝食福利,在被動式投喂基礎上創新提出了基于魚群自發時空行為智能感知的主動式投喂理念;并借助于深度學習技術和博弈理論實現了工業化養殖環境下的魚群全局、局部突發行為的高精度監測,以及魚群個體身份的高精度識別,解決了主動式投喂過程中的關鍵技術難題,并在實際養殖中進一步驗證。

參考文獻

[1]趙建,葉章穎*.循環水養殖游泳型魚類攝食活動強度評估方法研究[J].農業機械學報,2016,47(8):288-293.

[2]趙建.循環水養殖游泳型魚類精準投喂研究[D].浙江大學,2018.

注:相關產品照片及性能參數選自各公司官網.

本文轉自【博尚智漁】。

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