[發(fā)明專利]一種融合機(jī)器視覺與紅外檢測技術(shù)的反饋式池塘循環(huán)水智能投飼系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN110074030B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉章穎;杭晟煜;文彥慈;趙建;朱松明
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: A01K61/80
• 分類號: A01K61/80
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開了一種融合機(jī)器視覺與紅外檢測技術(shù)的反饋式池塘循環(huán)水智能投飼系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)原理是：根據(jù)魚群攝食行為，通過協(xié)同利用機(jī)器視覺技術(shù)與紅外傳感技術(shù)，為投飼系統(tǒng)提供投喂決策；池塘循環(huán)水養(yǎng)殖模式是露天環(huán)境，由于自然環(huán)境變化，如光照等，所引起的能見度低造成基于機(jī)器視覺提供的魚群攝食行為反饋信號不穩(wěn)定，或低溫環(huán)境所引起的攝食強(qiáng)度不高造成基于紅外傳感器提供的魚群攝食行為反饋信號不強(qiáng)，融合兩種決策方式以更好的解決池塘循環(huán)水養(yǎng)殖模式下的智能化投喂決策問題。該系統(tǒng)操作簡便，智能化水平高，能夠有效地實(shí)現(xiàn)池塘循環(huán)水智能化投喂。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種融合機(jī)器視覺與紅外檢測技術(shù)的反饋式池塘循環(huán)水智能投飼系統(tǒng)。

背景技術(shù)

魚類產(chǎn)品是人類重要的蛋白質(zhì)和能量來源，在人類生存與發(fā)展過程中起著重要作用，其主要來源于捕撈和水產(chǎn)養(yǎng)殖。隨著人口的增長以及生態(tài)環(huán)境的退化，捕撈已經(jīng)無法滿足人類對魚類資源的需求，水產(chǎn)養(yǎng)殖成為魚類制品獲取的重要途徑。

水產(chǎn)養(yǎng)殖是指在人為控制下水生動(dòng)植物繁殖、培育和收獲的生產(chǎn)活動(dòng)，其可大致分為粗放養(yǎng)殖、半粗放養(yǎng)殖和集約化養(yǎng)殖。前兩種水產(chǎn)養(yǎng)殖方法過于依賴自然環(huán)境，且極易造成養(yǎng)殖水體的污染。集約化養(yǎng)殖通常指采用循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(RecirculatingAquaculture System,RAS)進(jìn)行高密度養(yǎng)殖的水產(chǎn)養(yǎng)殖方法。其中池塘循環(huán)水水產(chǎn)養(yǎng)殖模式是多學(xué)科交叉和應(yīng)用的水產(chǎn)養(yǎng)殖方法，其通常由流水養(yǎng)殖槽、投喂系統(tǒng)、排泄物收集系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測與凈化系統(tǒng)等組成。隨著水資源的日益匱乏和環(huán)境污染帶來的壓力，池塘循環(huán)水養(yǎng)殖模式正成為中國水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要發(fā)展方向。

在池塘循環(huán)水養(yǎng)殖條件下實(shí)現(xiàn)魚類精準(zhǔn)投喂是是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。研究表明，饑餓和過分飽食都可能會(huì)引起養(yǎng)殖對象的疾病爆發(fā)。其次，飼料成本是整個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖成本的主要組成部分(占40％以上)，提高飼料利用率對增加養(yǎng)殖效益有著重要的作用。另外，殘余飼料也影響著魚類自身生活的水環(huán)境。因此，根據(jù)養(yǎng)殖對象實(shí)際攝食需求的精準(zhǔn)投喂對促進(jìn)魚類福利化養(yǎng)殖生長具有重要意義。

目前在池塘循環(huán)水水產(chǎn)養(yǎng)殖模式中，餌料投喂主要依靠人工投餌以及機(jī)器定時(shí)定量投餌：人工投餌雖能較好地依靠人工經(jīng)驗(yàn)對養(yǎng)殖對象的攝食欲望進(jìn)行判斷，提高餌料投喂的精準(zhǔn)性，但人工成本較高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；而機(jī)器定時(shí)定量投喂雖然在一定程度上節(jié)省了人工成本，而在魚類不同生長階段都需要手動(dòng)更改投飼量與投飼時(shí)間，不能最佳的適應(yīng)魚類生長。

我國對于投飼機(jī)的研究工作開始于20世紀(jì)90年代，主要有投射和氣力兩種投飼方式；同時(shí)，由于近幾年循環(huán)水養(yǎng)殖模式的普及，出現(xiàn)了軌道式投飼機(jī)。雖然，隨著三維建模與仿真軟件的應(yīng)用與發(fā)展，對上述投飼機(jī)的各機(jī)構(gòu)不斷進(jìn)行優(yōu)化，性能有較大提高。但其只是基于定時(shí)定量投喂模式的改動(dòng)，并沒有根據(jù)養(yǎng)殖對象所表現(xiàn)出的攝食行為進(jìn)行智能化投喂。

魚群攝食行為存在規(guī)律，并且受自然環(huán)境條件的影響。因此根據(jù)魚群攝食行為的反饋條件，準(zhǔn)確判斷魚的饑餓程度，用以控制投飼系統(tǒng)在池塘循環(huán)水養(yǎng)殖模式中至關(guān)重要。早期研究主要通過人工直接觀測來判斷魚群攝食行為，需要耗費(fèi)大量人力資源，并且具有破壞性，忽略了動(dòng)物本身的福利，且只能實(shí)現(xiàn)小區(qū)域的檢測，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控和實(shí)時(shí)反饋控制。隨著計(jì)算機(jī)視覺和紅外傳感技術(shù)的迅速發(fā)展，基于此類技術(shù)的智能化投飼系統(tǒng)在近幾年逐漸興起，并且由于其準(zhǔn)確性好、智能化程度高等特點(diǎn)得到了研究人員的廣泛關(guān)注。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的融合機(jī)器視覺與紅外檢測技術(shù)的反饋式池塘循環(huán)水智能投飼系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)原理是：根據(jù)魚群攝食行為，通過協(xié)同利用機(jī)器視覺技術(shù)與紅外傳感技術(shù)，為投飼系統(tǒng)提供投喂決策；池塘循環(huán)水養(yǎng)殖模式是露天環(huán)境，由于自然環(huán)境變化，如光照等，所引起的能見度低造成基于機(jī)器視覺提供的魚群攝食行為反饋信號不穩(wěn)定，或低溫環(huán)境所引起的攝食強(qiáng)度不高造成基于紅外傳感器提供的魚群攝食行為反饋信號不強(qiáng)，融合兩種決策方式能更好的解決池塘循環(huán)水養(yǎng)殖模式下的智能化投喂決策問題。

發(fā)明內(nèi)容