[發明專利]基于魚群行為和排氨規律反饋的循環水養殖變速流智能控制系統

有效

• 申請號: 202010305566.0
• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN111443744B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 朱松明;陳震雷;葉章穎;趙建
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62;A01K61/80;A01K63/00;A01K63/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種基于魚群行為和排氨規律反饋的循環水養殖變速流智能控制系統，其特征在于，包括養殖池(7)、生物濾池(5)、攝像頭(2)、變頻水泵(6)、PLC控制器(4)、投飼機(1)、計算機(3)；所述投飼機(1)用于向養殖池內投飼，所述攝像頭(2)安裝于養殖池(7)正上方，攝像頭(2)、計算機(3)、PLC控制器(4)、變頻水泵(6)依次相連，所述的變頻水泵(6)安裝于生物濾池(5)底部，變頻水泵(6)、生物濾池(5)均與養殖池(7)通過水管連接；

該系統在投喂前：

1)養殖池上方的攝像頭將實時拍攝畫面傳輸至計算機；

2)計算機將當前畫面進行色彩模型轉換并實現對當前畫面下養殖對象的像素級分割；繼而利用Lukas-Kanade光流法計算已分割像素點的運動矢量v，當abs(v)2.4×R′/R時，則認為當前像素點屬于魚群目標前景，其中R為攝像頭分辨率，R′為當前養殖水體區域在攝像頭視野內的所占像素點總數；

3)計算當前魚群游泳協作能力

其中n為當前畫面中魚個體數量，m為距離焦點魚j質心兩倍魚體長范圍內的魚目標數量，v1_j為焦點魚的速度矢量，d_ij為焦點魚j與鄰近個體i，即距離焦點魚j質心兩倍魚體長范圍內的魚i的質心直線距離；

4)當SC小于閾值時，計算機經PLC控制器控制變頻水泵改變其轉速，調整流速其中T為所設的SC閾值，Vc為當前流速；反之，則保持原流速；

在投喂后：

1)在養殖池上方的攝像頭將實時拍攝畫面傳輸至計算機；

2)計算機將當前畫面進行色彩模型轉換并實現對當前畫面下養殖對象的像素級分割；獲得平均體長其中L_j為單條魚j的體長；

3)建立魚的排氨模型：

其中M為設定的氨氮閾值，根據經驗值設定，L為魚群平均體長，從而獲得水體氨氮達到閾值的時間t；

4)當投喂后時間達到t且當前魚群游泳協作能力SC大于閾值時，開始增大流速至SC等于閾值；當投喂后時間達到(t+4h)時，恢復原流速。