[發(fā)明專利]使用MEMS加速度傳感器的養(yǎng)殖魚類攝食信息探測(cè)器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410138403.2
• 申請(qǐng)日: 2014-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN104969897A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亞方
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王亞方
• 主分類號(hào): A01K61/02
• 分類號(hào): A01K61/02;G01P15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)使用的養(yǎng)殖魚類攝食信息傳感探測(cè)設(shè)備，特別涉及一種使用“MEMS加速度傳感器”的養(yǎng)殖魚類攝食信息探測(cè)器。?

背景技術(shù)

目前國內(nèi)集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)所使用的自動(dòng)投餌裝備大都是屬于非監(jiān)測(cè)與反饋形式的設(shè)備，只能根據(jù)預(yù)先編好的程序或者設(shè)置好的機(jī)械狀態(tài)按一定的時(shí)間間隔投喂，普遍存在的最大問題是在脫離人工控制的情況下只能以恒定的速度投飼而不能根據(jù)魚的吃食情況自行調(diào)整投飼范圍和投飼速度，由于投飼速度不變而魚類吃食速度與數(shù)量卻隨著外界條件（如溶氧﹑水溫﹑水質(zhì)等）的變化而變化，尤其是在內(nèi)陸的大水面養(yǎng)殖的情況下更加顯著，如果不考慮這些因素那么投飼速度過快會(huì)造成一部分飼料因不能被魚類及時(shí)吃掉而沉底浪費(fèi)，并且嚴(yán)重污染水質(zhì)，如果投飼速度過慢就會(huì)使一部分搶食能力強(qiáng)的魚類吃食過飽才停止投飼有可能造成大小不同規(guī)格的魚發(fā)生吃食不均的情況，還會(huì)拉長投飼時(shí)間影響魚類生長，因此迫切需要一種能夠?qū)︷B(yǎng)殖魚類的攝食狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)探測(cè)和反饋的裝置。?

國外反饋和判斷攝食情況的簡單辦法是利用氣力提升泵和水下攝像機(jī)。當(dāng)被氣力提升泵提升上來的殘余餌料顆粒的數(shù)量達(dá)到一個(gè)顯著值時(shí)，操作者就可以停止投餌，此外一些養(yǎng)殖場(chǎng)也在投餌時(shí)使用水下攝像機(jī)來觀察攝食情況，目前，氣力提升和水下攝像也僅僅只是一種操作者對(duì)投餌和攝食情況做出判斷的協(xié)助手段而已，可靠性和自動(dòng)化水平均有待提高。?

除氣力提升和水下攝像外，傳感器也是一種常用的監(jiān)測(cè)手段。傳感器系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)可以直接作為自動(dòng)控制程序中的變量來控制投餌。目前常用的主要是紅外傳感器和水底聲波傳感器。紅外傳感系統(tǒng)的基本原理是用設(shè)置在養(yǎng)殖容器下方的傳感器測(cè)試沉降到殘餌收集裝置中的殘余飼料顆粒數(shù)量；當(dāng)散落到收集裝置中的飼料量占總投餌量的比值達(dá)到?“投餌專家軟件”設(shè)定的邊界值時(shí)，說明魚已經(jīng)吃飽，可以停止投餌。?

聲波傳感系統(tǒng)的基本原理為傳感器朝水面安裝在養(yǎng)殖容器下方，生成魚和飼料顆粒的影像圖片，通過影像圖片監(jiān)視殘餌量或者養(yǎng)殖對(duì)象的行為來決定是否停止投餌。聲波傳感監(jiān)測(cè)殘餌量的典型應(yīng)用是AKVA公司的多普勒單元，該儀器能將飼料顆粒和其它物質(zhì)區(qū)分開來，然后判斷沉降到養(yǎng)殖容器底部的飼料量是否達(dá)到了一個(gè)顯著水平。Feed—ingSystemsA．S．公司的一款類似產(chǎn)品——ThePeneye則使用了水下傳感器來監(jiān)測(cè)網(wǎng)箱中魚的位置和密度。一般情況下．魚位置的改變跟魚食欲的變化是相關(guān)的??。當(dāng)魚饑餓時(shí)，魚將浮到水面去搶食餌料；當(dāng)魚的食欲開始降低時(shí)，這種聚集到水面的趨勢(shì)也會(huì)降低。投喂餌料時(shí)如果魚聚集在網(wǎng)箱的底部，通常說明魚已經(jīng)吃飽了。利用軟件分析魚群位置和密度信號(hào)可以為投餌機(jī)的控制系統(tǒng)提供基本的參考數(shù)據(jù)（引自2008年?8月“南?方?水?產(chǎn)”?第4卷第4期《水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投餌裝備研究進(jìn)展與應(yīng)用》作者；莊保陸?，郭根喜）。?

以上幾種國外的檢測(cè)與反饋裝置基本原理相似但都是以恒定的投飼速度為前提，其一以魚群爭食速度減慢，部分飼料來不及被魚吃掉開始沉底作為魚類吃飽的標(biāo)志，其二以魚群從水面下沉到網(wǎng)箱底部為標(biāo)志，而當(dāng)魚群從水面上下沉?xí)r，則往往意味著投飼速度已高于魚類的爭食速度，因此都會(huì)有一定程度上的飼料浪費(fèi)，裝置成本高并且只適用于網(wǎng)箱等較小體積的情況，不適用于大水面養(yǎng)殖。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種適用于各種水體，能隨時(shí)監(jiān)測(cè)吃食魚群大小及吃食的激烈程度的一種養(yǎng)殖魚類攝食信息探測(cè)器，為投餌機(jī)的微電腦主控制器提供充分完整的攝食信息。?

本發(fā)明的具體技術(shù)方案?

養(yǎng)殖魚類攝食信息探測(cè)器采用多探頭探測(cè)方式，每個(gè)探頭內(nèi)部裝有一塊將MEMS加速度傳感器單元與微處理器單元及其他元器件焊接在一起的電路板?,MEMS加速度傳感器單元具有智能檢測(cè)撞擊和晃動(dòng)等功能，其功耗極低，靈敏度高及抗干擾性能好且可編程，具有成本低及可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于養(yǎng)殖魚類攝食活動(dòng)的檢測(cè)，MEMS加速度傳感器單元和微處理器單元之間單獨(dú)進(jìn)行通訊，微處理器單元再與主控制器之間通過信號(hào)電纜進(jìn)行信息交換。

在魚群攝食的范圍內(nèi)每隔一定距離在水面下放入一個(gè)檢測(cè)探頭，放置探頭的數(shù)量及方法根據(jù)不同的養(yǎng)殖方式有所不同，以大水面養(yǎng)殖為例，從投餌機(jī)放置地點(diǎn)為起點(diǎn)，穿過魚群中心沿直線每隔一定距離在水面下放入一個(gè)探頭，每個(gè)探頭由信號(hào)總線電纜分支連接在一起，再與投餌機(jī)的主控制系統(tǒng)相連接，小水體如網(wǎng)箱等一般采用分散放置方法來放置足夠數(shù)量的探頭以保證需要的精確度。?