養(yǎng)殖管理平臺(tái)料倉(cāng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文/許明昌

養(yǎng)殖管理平臺(tái)料倉(cāng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文/許明昌

引言

水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中的飼料投喂技術(shù)經(jīng)歷了由人工、傳統(tǒng)小型投飼機(jī)、自動(dòng)投餌系統(tǒng)、深水網(wǎng)箱投餌機(jī)、基于PLC的網(wǎng)箱自動(dòng)投餌機(jī)、氣力投飼系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制投餌系統(tǒng)等發(fā)展歷程 。隨著投飼技術(shù)的發(fā)展，不同功能的養(yǎng)殖管理平臺(tái)相繼出現(xiàn)，平臺(tái)中除了投飼系統(tǒng)和配套的設(shè)備外，料倉(cāng)是平臺(tái)的主體，占據(jù)了平臺(tái)的大部分空間，通常情況下處于整個(gè)平臺(tái)的高處，隨時(shí)掌握或了解倉(cāng)內(nèi)飼料的顆粒狀態(tài)與剩余量，對(duì)確保投飼系統(tǒng)正常工作相當(dāng)重要。

一、設(shè)計(jì)思想

養(yǎng)殖管理平臺(tái)是一個(gè)集自動(dòng)投飼和日常生產(chǎn)管理等功能于一體的綜合平臺(tái)，結(jié)構(gòu)緊湊，為了不影響料倉(cāng)結(jié)構(gòu)，確保倉(cāng)內(nèi)進(jìn)送料順暢，利用料倉(cāng)進(jìn)料口蓋板作為監(jiān)控點(diǎn)，這樣既不改變料倉(cāng)結(jié)構(gòu)，也方便視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安裝與維護(hù)。料倉(cāng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是觀察倉(cāng)內(nèi)飼料的顆粒狀態(tài)與剩余量，在料倉(cāng)進(jìn)料口蓋板蓋上后，倉(cāng)內(nèi)黑暗，必須借助照明光源才能實(shí)現(xiàn)正常視頻監(jiān)控。

另外由于養(yǎng)殖管理平臺(tái)使用現(xiàn)場(chǎng)為青海省海南州共和縣龍羊峽鎮(zhèn)龍羊峽水庫(kù)，當(dāng)?shù)貧v史水文氣象資料顯示，極端最低溫度-31.5℃，極端最高

溫度30.2℃，日照強(qiáng)且日溫差大，長(zhǎng)時(shí)間暴曬下倉(cāng)內(nèi)極端高溫可達(dá)60℃或以上，平均濕度50%，且屬于多雷地區(qū)，因此為了確保視頻監(jiān)控系統(tǒng)安全使用，設(shè)備選用時(shí)必須滿足當(dāng)?shù)貧庀蟓h(huán)境條件，同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)具有防雷功能。

二、系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由六個(gè)室外監(jiān)控點(diǎn)和一套室內(nèi)視頻控制設(shè)備、以及供電和視頻電纜組成，其中室外監(jiān)控點(diǎn)為四個(gè)倉(cāng)內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)和二個(gè)投飼設(shè)備送料機(jī)構(gòu)監(jiān)控點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備包括電源適配器、防雷器、CCD與輔助照明光源等；室內(nèi)視頻控制設(shè)備包括八路視頻防雷器、八路視頻信號(hào)采集卡、工控機(jī)、顯示器等，圖1a.為監(jiān)控點(diǎn)工作原理圖，圖1b.為控制室工作原理圖。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）監(jiān)控點(diǎn)（料倉(cāng)進(jìn)料口蓋板）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

四個(gè)倉(cāng)內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)在料倉(cāng)頂端，常年處于日曬雨淋狀態(tài)，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防水、密封、安裝維護(hù)方便等因素。圖2為蓋板與料倉(cāng)進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)示意圖，由合頁(yè)蓋板、視頻設(shè)備固定板及密封橡膠等組成，蓋板與視頻設(shè)備固定板連接，電源適配器、防雷器、CCD與輔助照明光源等設(shè)備安裝在視頻設(shè)備固定板上，供電、視頻與控制電纜通過(guò)平臺(tái)內(nèi)部走線槽經(jīng)由料倉(cāng)上端進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)連接視頻系統(tǒng)設(shè)備。蓋板以合頁(yè)方式打開與關(guān)閉，這樣可防止蓋板移動(dòng)損壞連接電纜；料倉(cāng)進(jìn)料口四邊上沿高出料倉(cāng)頂端平面一定高度，防止雨水進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)；蓋板尺寸大于進(jìn)料口的開口尺寸，且蓋板四邊下沿盡量靠近料倉(cāng)頂端平面，進(jìn)一步防止雨水濺入倉(cāng)內(nèi)；視頻設(shè)備固定板的尺寸小于進(jìn)料口的開口尺寸，使蓋板蓋上后固定板上的設(shè)備能順利進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)。

二個(gè)投飼設(shè)備送料機(jī)構(gòu)監(jiān)控點(diǎn)在養(yǎng)殖管理平臺(tái)投飼機(jī)房?jī)?nèi)，只需考慮常規(guī)防水、密封、安裝維護(hù)方便等因素，無(wú)特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

（二）設(shè)備選擇

1、CCD與輔助照明選擇

基于養(yǎng)殖管理平臺(tái)所處的氣象環(huán)境特點(diǎn)，為了保證系統(tǒng)能正常使用，攝像頭采用低照度、低功耗、防塵防潮、環(huán)境溫度適應(yīng)范圍大的CCD，且CCD具有云臺(tái)控制功能，操作人員可通過(guò)軟件控制全面了解料倉(cāng)內(nèi)飼料顆粒狀態(tài)與剩余量；輔助照明光源選擇使用壽命長(zhǎng)、低功耗的LED光源，與傳統(tǒng)光源相比，LED光源使用壽命可達(dá)到100000小時(shí)，相同亮度情況下功率比傳統(tǒng)光源降低6倍以上，且使用更安全。

2、防雷器選擇

由于養(yǎng)殖管理平臺(tái)使用環(huán)境屬于多雷氣象地區(qū)，因此為了確保視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠使用，必須具備防雷功能。由于雷電通常通過(guò)電纜導(dǎo)致設(shè)備損壞，因此系統(tǒng)室外監(jiān)控點(diǎn)和室內(nèi)視頻控制設(shè)備均需要保護(hù)，室外監(jiān)控點(diǎn)選用二合一（視頻與電源二合一）防雷器，室內(nèi)視頻控制設(shè)備采用多路防雷接線板和八路視頻防雷器，兼顧系統(tǒng)成本與安裝空間。

（三）防水密封

系統(tǒng)利用料倉(cāng)進(jìn)料口蓋板作為監(jiān)控點(diǎn)，因此只要蓋板做到防水密封，不僅視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了防水密封，對(duì)料倉(cāng)內(nèi)的飼料也起到了防水密封與防潮的作用。除了上文中提到的防水措施外，在進(jìn)料口蓋板內(nèi)增加了密封橡膠，當(dāng)蓋板蓋上后，蓋板將密封橡膠壓緊而密封。

（四）視頻監(jiān)控軟件

視頻監(jiān)控軟件是視頻監(jiān)控不可缺少的部分，一般分為客戶端軟件、服務(wù)器端軟件、嵌入式端軟件。本軟件是針對(duì)八路視頻信號(hào)采集卡的配套客戶端軟件 。功能特點(diǎn)為：H.264/MPEG4壓縮方式；顯示/預(yù)覽/錄像等分辨率可調(diào)；支持多種畫面/全屏/自動(dòng)翻頁(yè)等顯示；支持手動(dòng)/連續(xù)/定時(shí)/動(dòng)態(tài)/事件/聯(lián)動(dòng)報(bào)警等多種錄像方式；具有局部放大/逐幀回放/快速/慢速/常規(guī)播放；回放時(shí)可進(jìn)行圖片抓拍/文件備份/文件剪輯等功能；以及圖像質(zhì)量等級(jí)調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程控制等等其他功能。軟件具有基本設(shè)置、錄像設(shè)置、音視頻設(shè)置、云臺(tái)設(shè)置、報(bào)警設(shè)置、顏色設(shè)置、顯示設(shè)置、存儲(chǔ)設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置、用戶設(shè)置等，操作簡(jiǎn)單，功能齊全。

四、結(jié)論

視頻監(jiān)控以其直觀、準(zhǔn)確、及時(shí)和信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合，但對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)而言也是一筆不小的開支，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的成本會(huì)大幅降低，性價(jià)比也將大大提高，到時(shí)可使用可識(shí)別視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

作者單位：中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，農(nóng)業(yè)部遠(yuǎn)洋漁船與裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室