基于模糊推理智能投喂控制技术研究”文献综述

“基于模糊推理的智能投喂控制技术研究”

文献综述

1.引言

我国是海洋大国，海洋自然条件优越，海域辽阔。随着我国深水网箱的快速发展，深水网箱养殖向—20 m以深水域拓展，单个网箱养殖水体也进一步扩大，但是缺少与深水网箱养殖相配套的自动投饵设备和技术。目前我国深水网箱养殖主要采用人工投饵，其具有劳动强度大、喂料不均匀、投饵量难控制、适应环境能力差等缺点。国内池塘养殖使用的一些小型的简易自动投饵机，完全不能适应深水网箱养殖高密度、大容量养殖的需要。基于我国海水养殖面临的产业发展难题以及我国正在兴起的深水网箱养殖及产业发展技术需求，深水网箱养殖作为一种高新技术对渔业现代化的发展具有重大的意义。

深水网箱智能投喂控制技术是为深水网箱规模化养殖构建的自动化控制系统，网箱智能投喂控制技术的开发和应用可以大大降低养殖工人的劳动强度，提高饲料的利用率，减少养殖过程的人为疏失，提高养殖管理水平和养殖效率，对于提高网箱养殖产量以及养殖由传统模式向现代化养殖模式迈进有重大的推进作用。

2.国外研究现状

挪威、丹麦、美国、日本等许多国家，网箱养殖产业的自动化程度都很高，基本上已经脱离了靠人工喂养的原始养殖模式，自动化投饵系统的应用非常普遍，在饵料的生产、运输、储存以及最终投放等各个环节都能做到精确的数量控制。其中挪威的水产养殖行业起步很早而且发展很快，从1986 年开始挪威就在鳕鱼幼鱼养殖上应用了音响集鱼系统和自动投饵系统。

深水网箱一般离海岸的距离比较远，所以深水网箱养殖一般建有海上工作平台，在这些养殖业发达的国家有的还配有工作船，投饲设备可以安装在海上工作平台上面或者工作船上。自动投饲机与网箱之间通过管道连接，饲料经过管道投

放到网箱内。国外的自动投饲控制系统的自动化程度很高，通过投饵机控制器和电脑之间的通信,在电脑上就可以实现远程操作。

芬兰的Arvo-tec 公司开发设计了机器人投饵系统，这种系统专门为陆基养殖系统设计。这种机器人投饵系统精度很高，但是这种系统的缺点是投喂量不大。

AKV AGROUP 在水产养殖技术行业中有很强的技术优势，它有四种主打品牌：wavemaster、polarcirkel、fishtalk 、akvasmart。其中wavemaster 的主要产品有钢制网箱、养殖渔船、各种类型的渔网。Polarcirkel 的主要产品有塑料网箱、小船、船坞和码头、HDPE 管道系统。

加拿大得Feeding Systems 公司所研制的自动投饵设备能够很好的应用于深水大型网箱养殖以及工厂化养殖。同时该公司还推出了适用于不同养殖对象的自动投饵控制软件，通过硬件设备和软件系统的良好配合极大地提高了投饲效率和饲料利用率。

日本的日东制网公司也生产了使用小料仓的自动投饲设备，他们采用的方法是在每个深水网箱上面悬挂小料仓，通过配套的计算机控制系统可以实现对多个小料仓的集成控制。

美国ETI 公司也研发了很先进的自动投饵系统，他们很好的解决了投饲机在投放饲料的过程中对饲料的损伤这一问题，而且这套被称为FEEDMASTER 的投饵系统饲料存储量大、系统工作可靠性和投饵精度都很高。

意大利的海水养殖业中浮式网箱的应用很普遍，所以意大利专门研发了适用于这种网箱的自动投饵设备。后来Techno SEA 公司又研发出了沉式自动投饵机Sub feeder，这种投饵机能够全天候投喂，而且能够保证在恶劣的海洋环境下正常工作。

图1 挪威AKV A集团深海网箱自动投饵系统

图2 挪威AKV A集团深海网箱养殖分析软件

3.国内研究现状

我国的水产养殖业在很多情况下还是使用小杂鱼作为养殖饲料，饲养模式也还是主要靠人力进行搬运和投喂这种比较原始的方法。虽然国内一些内陆水域养

殖业也使用简单的机械设备进行投喂，但是这些机器不论是设计还是功能都很简单，根本无法应用于深水网箱养殖高密度大规模的养殖需求。

大连水产学院也对自动投饲设备进行过研究，研制出了机械式对虾投饵装置。这套投饵设备由柴油机带动水泵，通过水泵产生高压水流，用水流冲刷的方式将储料设备中的饲料通过铺设的管路冲到目标水体中, 达到投饵的目的。但是该设备设计比较简单，没有实现自动控制。

此后水科院渔机所设计了采用气力输送原理的投饵系统。该设备采用的气力输送系统的投饲距离能够达到50 m, 投饲能力能达到500 kg/h。该设备具备了一定的自动化投饲能力。

中国海洋大学也研制了采用高压水流输送饵料的投饲设备，该设备能够应用于深水网箱等密度较高的养殖环境。这一设备比之前的同样采用水压输送方式的机械式对虾投饵装置更为先进，最高投饲速度能够达到200 kg/h。

中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所与中国水产科学研究院南海水产研究所共同研发的深水网箱远程多路自动投饵系统，该系统已经完全赶上并超过了国外同类型的设备，而且拥有完整的知识产权。主要特点有：经济实用，设备造价比国外低一半以上，而且随着研究的进一步发展，设计以及加工工艺进一步改善，造价还能进一步降低；设备整体采用采用316 型不锈钢，防腐性能很高；控制系统的控制和操作性能也比国外同类型的产品优越。该自动投饵系统在投饵输送距离为每小时300m，投饵量为每小时1200kg，系统风量为每分钟 5.56m³，系统风压为49kpa。吨料能耗每吨每小时最大为8.4kw(平均为 5.0w/t*h)，投饵过程中投饲机对饲料的损伤率极低（不到1%）。

图3 我国首套深海网箱自动投饵系统

图4 远程多路自动投饵系统设备

4.存在的问题

我国是水产养殖大国，养殖产量约占亚洲总产量的一半。从上世纪80 年代开始，我国开始发展网箱养殖技术，良好的自然水域环境与高产的网箱养殖技术相结合，改变了传统的单纯捕捞作业模式，生产出优质的水产品，形成了高效的