基于MCGS的深水网箱自动投饵远程控制系统的设计

为提高深水网箱养殖投饵的自动化和工业化水平,设计并开发出适合深水网箱养殖投饵管理的自动控制系统。该自动投饵控制系统基于MCGS组态软件进行二次开发,采用PLC为控制核心,应用计算机与PLC进行通讯。介绍了深水网箱自动投饵系统的工作原理和系统设计框架,阐述了PLC控制系统的工作流程和程序设计,说明了基于MCGS组态软件的系统组态过程。运行试验的结果表明,系统具有性能稳定、可靠性高、人机界面友好、操作便捷等特点,实现了投饵控制、动画显示、系统状态监控、权限管理、历史数据输出、打印等功能,可以满足深水网箱集约化养殖精确投饵操作和管理等各项要求。     

基于PLC的深水网箱自动投饵系统

为提高深水网箱养殖投饵的自动化和工业化水平,设计并开发出适合深水网箱养殖投饵管理的自动投饵系统。该系统采用PLC为控制核心,继电接触器控制各个设备的启停,实现精确投饵。文章介绍了系统的工作原理和设计框架,阐述了系统控制电路、系统工作流程与PLC硬件结构,设计了系统关键设备控制方案并编写了相关控制程序。检测结果表明,在投饵输送距离为300 m时,投饵量为1 200 kg.h-1,系统风量为5.56 m3.m in-1,系统风压为49 kPa;吨料能耗最大为8.4 kW.h.t-1（平均为5.0 kW.h.t-1）,投饵破碎率小于0.7%,喷投距离达11.3 m;系统可实现动态定时、定点和定量投喂饲料,完全满足深水网箱集群养殖的要求。     

基于Zigbee和GPRS技术的深水网箱系缆力远程监测系统设计

为提高深水网箱安全性,研究锚泊系统系缆受力情况,提出了一种基于Zigbee和GPRS技术的深水网箱系缆力远程监测系统。该系统由传感器节点对缆绳的受力信息进行实时采集,然后将各传感器节点采集到的信息汇聚到Zigbee协调器节点,再通过GPRS网络发送到陆地监控中心,最后通过基于Visual Studio2010平台搭建的监控中心,实现数据的实时显示、分析及存储调用。模拟测试表明,该系统测量相对误差≤1.533 3%,扩展方便,能够实时、准确地监控网箱缆绳受力。该系统为网箱结构设计以及评估网箱的安全性和可靠性提供了一种监测手段。     

网箱养殖智能投饲监控系统的设计

针对浑水海域网箱养殖中的投饲量控制问题,提出了一种采用回声探测方法进行智能投饲监控的系统原理及软硬件设计。在网箱底部安装一套收发合置的回声探测声纳,监测通过网箱饲料反射的声信号能量值,将其作为反馈量来调整饲料流量,使得过剩饲料维持在预设量,以实现智能饲量控制。为简化投饲监控系统并降低成本,可采取1套回声探测系统同时监控4个网箱的设计,并将各个监控节点组成WLAN后接入公网,以实现大型网箱养殖场的远程智能投饲监控。     

我国深水网箱养殖产业化发展存在的问题与基本对策

深水网箱养殖在我国起步较晚。1998年海南省从国外引进了我国第一套深水网箱并进行了养殖生产,随后,深水网箱以其高效益、高性能在全国沿海省市引发了国产化研制的热潮。2001年,我国成功研制出第一套具有自主知识产权的“HDPE园形双浮升降式深水抗风浪网箱”,单位水体产鱼14kg。此后,据不完全统计,截止2004年底,全国有深水网箱达2300多只,养殖水体达299万m3,理论产量达49140t。随着深水网箱业的快速发展,带来的问题也逐渐显现,养殖系统一次性投资较大,产业配套不完善,包括深水网箱的配套设施、养殖技术与主养品种、养殖布局与养殖容量、饲料与病害防治、产品加工与流通等,直接制约了深水网箱的发展,结果是导致深水网箱养殖设施空置率偏高,达1/3强。解决深水网箱养殖产业化发展存在的问题,首先实施深水网箱高技术集成,完成养殖产业链(群)的连接,建立全新养殖模式,与渔业产业结构性调整的政策性衔接,是深水网箱产业化的重要研究课题。     

基于ZigBee的水产养殖水环境无线监控系统设计

设计了一种基于ZigBee协议的水产养殖水环境无线监控系统,实现了对溶解氧、pH值、温度等多参数的采集、处理和显示,并通过无线网络实现了传感器检测节点和协调器节点之间数据快速、准确的传输,进而对多参数进行实时远程监测。该系统适用于工厂化水产养殖、水环境、智能温室等诸多领域。     

我国已具备深海养殖工业化生产能力

近日，我国第一套具有自主知识产权的深水网箱养殖远程多路自动投饵系统由水科院南海所研制成功。这标志着我国深海设施养殖装备水平进入国际先进行列，具备了深海养殖工业化生产的能力，是继2002年深海养殖重要装备抗风浪深水网箱研制成功后取得的又一项重要装备技术成果，不仅对我国发展离岸深海养殖具有积极的推动作用，而且对我国乃至世界陆基养殖实现自动化管理具有深远意义。     

我国首套深海网箱自动投饵系统研制成功

9月29日,我国第一套具有自主知识产权的深水网箱养殖远程多路自动投饵系统由中国水产科学研究院南海水产研究所研制成功。这标志着我国深海设施养殖装备水平进入国际先进行列,具备了深海养殖工业化生产的能力,是继2002年深海养殖重要装备抗风浪深水网箱研制成功后取得的又一项重要装备技术成果。此成果不仅对我国发展离岸深海养殖具有积极的推动作用,而且对我国乃至世界陆基养殖实现自动化管理具有深远意义。     

深水网箱圆台形囊网的设计与制作

深水网箱囊网受水流推动,形状随水阻力大小而变化。囊网形状的变化与养殖容积有关,并直接影响了网箱养殖效果。通过分析认为,圆台形重力式柔性囊网有较好的抗流效果,更适合于深水网箱养殖作业。通过实物试验,报道了圆台形囊网在流速0.45-0.75 m·s-1时的外形设计、配重及制作方法,为强流下的深水网箱囊网制作提供参考。     

深水网箱需求式自动投饵装置的初步研究

深水网箱的自动化控制是我国网箱事业发展的趋势。本文对现有投饵装置进行了分析，在此基础上，设计了一种需求式自动投饵装置，旨在提高投饵效果。网箱养殖鱼群经过驯化，有求食需求时自动触动水下金属管，并通过传感器启动下料机构。该装置通过可编程控制器(PLC)实现投饵过程控制，其优点是能根据养殖鱼类需求，实时投饵，饵料利用率高，水体污染少，满足当前深水网箱自动化发展的需求。     

我国离岸水产养殖设施装备发展研究

随着我国人口的增多和生活水平的不断提高,人们对优质海洋食品需求也在不断增加。我国拥有近300万km2的海洋国土面积,目前还未得到充分的利用,因此拓展海洋蓝色资源的利用范围,发展离岸养殖,尤其是深远海养殖,缓解粮食安全保障压力,成为今后养殖发展的重点。而这就需要通过采用现代新技术,大力发展离岸水产养殖设施装备。文章重点介绍了"十二五"期间我国筏式养殖设施装备、网箱养殖设施装备和深远海养殖设施装备的发展状况、存在的主要问题和需求、国外发展现状等,并对今后的发展提出了建议。     

深水网箱养殖中的声学监测问题探讨

针对深水网箱养殖过程出现的一些诸如网衣安全、鱼类逃逸等问题,介绍了几种类型的监测技术应用:(1)声学警戒带方式构成的被动式网衣安全监测技术,监视声纳可以是单波束,也可以是机械扫描的多波束或电子扫描的多波束,同时采用水下机器人进行巡视;(2)基于网箱中鱼的目标强度,实现对网箱中养殖品种大小、数量的统计监测,鱼的目标强度主要取决于鱼的体态特征,同时也与发射声波的波长有关;(3)数量识别技术以及饵料投饲过程中的声学监测技术,通过将声纳输出信号反馈到投饵机,实现饵料投放自动化。     

Evaluating fish feeding intensity in aquaculture with convolutional neural networks

This paper presents a novel method to evaluate fish feeding intensity for aquaculture fish farming. Determining the level of fish appetite helps optimize fish production and design more efficient aquaculture smart feeding systems. Given an aquaculture surveillance video, our goal is to improve fish feeding intensity evaluation by proposing a two-stage approach: an optical flow neural network is first applied to generate optical flow frames, which are then inputted to a 3D convolution neural network (3D CNN) for fish feeding intensity evaluation. Using an aerial drone, we capture RGB water surface images with significant optical flows from an aquaculture site during the fish feeding activity. The captured images are inputs to our deep optical flow neural network, consisting of the leading neural network layers for video interpolation and the last layer for optical flow regression. Our optical flow detection model calculates the displacement vector of each pixel across two consecutive frames. To construct the training dataset of our CNNs and verify the effectiveness of our proposed approach, we manually annotated the level of fish feeding intensity for each training image frame. In this paper, the fish feeding intensity is categorized into four, i.e., ‘none,’ ‘weak,’ ‘medium’ and ‘strong.’ We compared our method with other state-of-the-art fish feeding intensity evaluations. Our proposed method reached up to 95 % accuracy, which outperforms the existing systems that use CNNs to evaluate the fish feeding intensity.     

潜浮式船型桁架结构深海养殖网箱避浪性能研究

深海网箱作为现代海洋渔业拓展外海养殖空间的重要养殖装备，其布设环境一般较近海更为复杂恶劣，对于保障其安全性和稳定性提出了更高的要求。本研究针对一种单点系泊潜浮式船型桁架网箱开展了模型比尺为1︰40的波浪流水池试验，重点围绕该网箱在不同吃水深度受波浪作用的系泊受力、升沉、纵摇和横摇等水动力学特性进行了比较分析。试验结果显示，波高为7.5~12.5 cm时(原型3~5 m)，网箱漂浮状态即可以满足养殖需求，其系泊力及运动响应均较小，具备较高的安全性和稳定性；恶劣海况时，即本试验中波高为15.0和17.5 cm (原型6 m和7 m)，通过整体下潜的方式网箱具有良好的避浪性能，其中，系泊力减幅达70%以上，升沉、纵摇和横摇等运动分量减幅也达20%~60%；波流试验中，海流对网箱避浪性能存在一定的影响，但总体上仍然具有较好的避浪效果。研究结果可为单点系泊潜浮式深海网箱的安全运行与日常管理提供理论依据和数据参考。     

漂浮状态下重力式及碟形网箱锚绳受力特性的比较

深水网箱养殖是海洋牧场建设的重要手段之一,在其发展及应用过程中出现了多种结构形式,其中以重力式和碟形深水网箱应用最为普遍,国内外关于网箱的水动力特性已进行了不少研究,但结果存在较大差异。Colboume等曾对多种配重形式和锚碇形式的重力式网箱的水动力特性及运动特性进行试验,     

我国水产养殖设施模式发展研究

作为世界水产养殖大国,我国的养殖设施模式要走上可持续发展的轨道,应该在为健康养殖提供进一步保障的前提下,更加注重系统在"节水、节地、节能、减排"方面的功效。养殖池塘、流水型养殖设施、循环水养殖设施和网箱养殖设施是我国集约化养殖的主要设施模式。这些设施在发挥巨大生产力的同时,在养殖水环境控制、水资源利用、生产系统效益、系统对环境的影响等方面,不同程度地存在着问题或矛盾,没能发挥出现代设施系统在健康养殖和产业可持续发展上应有的作用。本文在对以上4种主要养殖设施模式进行分析的基础上,结合养殖设施科技领域的研究成果,提出未来我国水产养殖设施模式的发展方向以及需要解决的重大科技问题,包括池塘工程化生态养殖设施、节水型养殖设施、经济型循环水养殖设施、系统化深水网箱养殖设施等4种发展模式。     

我国离岸养殖工程发展策略

发展离岸养殖工程对于保障水产品供给、开发蓝色国土资源、实现海洋水域资源的合理利用与有效开发具有重大意义。本文阐述了我国网箱养殖工程发展现状和面临的主要问题,介绍了国外在深水抗风浪网箱和养殖工船方面的研发进展,指出未来离岸养殖工程发展趋势是养殖设施系统大型化、养殖环境生态化、养殖地域外向化、养殖过程低碳化,提出了我国离岸养殖工程发展战略目标是:至2020年,全面形成面向深海、合理分布于主权海域的海上水产品养殖生产与流通体系,实现海洋渔业由"捕"向"养"的根本性转变,建立领先于世界的工业化蓝色农业生产体系。     

工厂化水产养殖水质监测系统

工厂化水产养殖的密度高、风险大,养殖对象对pH、溶解氧、温度、氨氮、亚硝酸盐等水质参数的变化敏感,受影响严重,监测水质参数极为重要。本文针对工厂化水产养殖水质监测特点和需求,研发了工厂化水产养殖水质监测系统。分析研究pH、溶解氧、温度、亚硝酸盐等水质参数的阈值,设计水质监测数据无线采集节点和基于Zigbee的无线监测网络,建立水质监测系统软件平台。结果表明,该系统能够实现工厂化水产养殖水质实时监测,保证生产安全,提高水产养殖生产效率。     

基于Zigbee和GPRS的水质监测系统节能设计

针对无线化的水产养殖水质监测系统耗能大、电池寿命短的问题,设计了基于Zigbee和GPRS的节能型水质监测系统。通过采用低功耗器件,在电源与传感器、信号调理电路之间添加选通芯片ADG1414控制各模块分时分区工作,减少各模块的供电时间来降低硬件能耗;通过设置阈值对采集的数据进行判断,对阈值范围内的数据不发送,减少数据发送量,从而减少系统数据发送能耗。以CC2530为核心构建无线传感网络,将传感器采集到的温度、p H、溶氧等水质参数传输至监测中心,构建实时监测平台,并在此基础上建立数据管理系统,实现对水产养殖水质环境的实时监测。系统测试与实验结果表明,该系统节能效果显著,能有效延长无线水质监测系统电池的工作时间。