水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投餌進(jìn)展與應(yīng)用

汪海波

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安223003）

飼料是水產(chǎn)養(yǎng)殖中的可更改成本，通常占水產(chǎn)養(yǎng)殖成本的65%左右。將養(yǎng)殖成本降低到最低在養(yǎng)殖管理中占有重要地位，既可以節(jié)省飼料的成本，又能夠減少殘留飼料對(duì)環(huán)境的污染。但投放過(guò)少的魚餌，又會(huì)影響水產(chǎn)生物的生長(zhǎng)速度，延長(zhǎng)養(yǎng)殖的時(shí)間，使得其他成本及風(fēng)險(xiǎn)升高。所以，無(wú)論投餌不足或者過(guò)多，都會(huì)降低養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益與養(yǎng)殖效率。此外，養(yǎng)殖生物對(duì)魚餌的需求、飼料轉(zhuǎn)化率是隨水速、水溫、光照強(qiáng)度的變化而變化的，同時(shí)也和飼料的質(zhì)量與喂養(yǎng)生物的年齡、性別等等緊密相連，幾乎無(wú)法依靠計(jì)算獲得準(zhǔn)確的數(shù)值。養(yǎng)殖者無(wú)法準(zhǔn)確滿足養(yǎng)殖生物的需求。所以，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用自動(dòng)投餌系統(tǒng)，能夠降低生產(chǎn)成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。

1 水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌系統(tǒng)的進(jìn)展

1.1 傳統(tǒng)投餌機(jī)

傳統(tǒng)自動(dòng)投餌機(jī)依據(jù)固定的程序或設(shè)置完好的機(jī)械狀態(tài)按照一定的時(shí)間進(jìn)行投餌。即使發(fā)展后的機(jī)器可以調(diào)整投餌的時(shí)間與數(shù)量，但投餌的速度與面積仍舊無(wú)法改變。早期的自動(dòng)投餌機(jī)器僅僅是替代了喂養(yǎng)者拋灑餌料的動(dòng)作，無(wú)法依據(jù)養(yǎng)殖生物的進(jìn)食行為的變化而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，嚴(yán)格說(shuō)這并不是自動(dòng)投餌。

所以，需求式的投餌機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生。但研究者發(fā)現(xiàn)統(tǒng)治地位的魚類會(huì)阻擋其他魚類接近飼料的出口，只有被訓(xùn)練成會(huì)使用這種投餌機(jī)的生物才適用這種機(jī)器，對(duì)于其他的魚類養(yǎng)殖無(wú)法并無(wú)法應(yīng)用，需求類投餌機(jī)本身就帶有一定的局限性。

1.2 智能投餌系統(tǒng)

不斷對(duì)魚類生理學(xué)與行為學(xué)的深入認(rèn)識(shí)，使人們運(yùn)用計(jì)算機(jī)與傳感器技術(shù)開(kāi)發(fā)出可以計(jì)算養(yǎng)殖生物飼料需求的投餌機(jī)器。此種投餌機(jī)裝配了多種監(jiān)測(cè)設(shè)備，擁有自動(dòng)判斷養(yǎng)殖生物飼料需求的能力，被看作適應(yīng)性高的智能投餌系統(tǒng)。

1.2.1 氣力提升與水下攝影

現(xiàn)下國(guó)內(nèi)人工投餌往往使用勺子等手工工具進(jìn)行投喂飼料，而且是依靠經(jīng)驗(yàn)判斷養(yǎng)殖生物的需求飼養(yǎng)量。隨著養(yǎng)殖容器的深入發(fā)展，憑經(jīng)驗(yàn)判斷的盲目性也更加突出。而國(guó)外是利用氣力提升泵與水下的攝像機(jī)。當(dāng)氣力提升泵提升上的餌料達(dá)到顯著數(shù)值時(shí)，投餌者可以停止投餌。另外，某些養(yǎng)殖者會(huì)在投餌時(shí)使用水下攝像機(jī)來(lái)檢測(cè)攝食的情況。現(xiàn)如今，氣力提升與水下攝影只是操作者對(duì)投餌的狀況進(jìn)行輔佐幫助，自動(dòng)化的水平還有待于提升。

1.2.2 傳感器系統(tǒng)

除氣力提升與水下攝影以外，傳感器是常用的方式。傳感器系統(tǒng)整合得數(shù)據(jù)能作為自動(dòng)化中的變量來(lái)控制投餌。現(xiàn)如今經(jīng)常使用的水底聲波傳感器與紅外傳感器。聲波傳感器的原理是傳感器裝在養(yǎng)殖容器的下方，生成餌料與生物的影像照片，通過(guò)影像照片檢測(cè)殘留餌料或養(yǎng)殖生物的行為來(lái)判斷是否停止投喂。如果魚饑餓時(shí)會(huì)到水面搶奪餌料，當(dāng)魚食欲降低時(shí)，魚群的聚集區(qū)域也會(huì)改變。魚群的位置也會(huì)受到兇猛魚類的攻擊、魚病的影響。使用軟件檢測(cè)生物的位置與密度能夠?yàn)橥娥D機(jī)提供基本數(shù)據(jù)。

1.3 自動(dòng)投餌研發(fā)趨勢(shì)

智能投餌機(jī)器可以避免因投餌過(guò)量造成的飼料浪費(fèi)，能夠使用在池塘與網(wǎng)箱養(yǎng)殖上，之后還分別依據(jù)室內(nèi)養(yǎng)殖與網(wǎng)箱養(yǎng)殖的獨(dú)特方面研發(fā)出自動(dòng)投餌機(jī)器人與中央投餌系統(tǒng)，分別向高精度與大容量方向發(fā)展。針對(duì)開(kāi)放性的大型海域網(wǎng)箱方法，研發(fā)出漂浮在海面的自動(dòng)大容量飼料喂養(yǎng)系統(tǒng)。投餌系統(tǒng)設(shè)備的檢測(cè)、反饋與調(diào)整更加智能，監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目包括攝食的狀況、自然環(huán)境等等。反饋和控制系統(tǒng)正向與圖片、視頻結(jié)合的方向發(fā)展，智能化也將更進(jìn)一步的提升。伴隨著人們深入了解影響?zhàn)B殖生物進(jìn)食的環(huán)境因素、飼料質(zhì)量，自動(dòng)投餌系統(tǒng)還會(huì)基于上述產(chǎn)品的基礎(chǔ)向更加準(zhǔn)確的方向發(fā)展。

2 水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投餌的應(yīng)用

2.1 投餌方法

使用料倉(cāng)與旋轉(zhuǎn)下料器組成儲(chǔ)存餌料的系統(tǒng)。料倉(cāng)包括2個(gè)耐腐蝕的筒倉(cāng)，能夠儲(chǔ)存不同的餌料。氣密性旋轉(zhuǎn)下料器把輸送氣流與料倉(cāng)分開(kāi)，并且可以計(jì)算飼料量。下飼料室內(nèi)有8 個(gè)腔室，腔室的體積都相同，可以存儲(chǔ)相等數(shù)量；喂養(yǎng)人員可以依據(jù)網(wǎng)箱的大小與魚類數(shù)量調(diào)整下料器的速度，改善飼養(yǎng)每個(gè)魚池的飼料數(shù)量。下料器的制作材料和飼料的粘合力小，飼料不容易附在下料容器內(nèi)。使用旋風(fēng)撒料器即是每根飼料運(yùn)送的管道尾部都配有一個(gè)飼料的撒布器。撒料器能夠把飼料的分布面積占據(jù)到大網(wǎng)箱表面積的75%，且依據(jù)網(wǎng)箱的大小與風(fēng)速改變飼料分布的面積。這的原理是，使用運(yùn)送飼料的空氣沖擊位于撒料器里的渦輪，用渦輪帶動(dòng)拋灑器能夠達(dá)到800rmp 的速度，拋灑盤能夠?qū)暳蠏仦⒌桨霃綖?8m 的圓周內(nèi)。改變風(fēng)機(jī)的工作速度、撒料器的高度等等可以改變拋灑的半徑。

2.2 投餌數(shù)量

控制系統(tǒng)中的重要部件是PLC，喂養(yǎng)者能夠使用PLC 的屏幕管控投餌系統(tǒng)，但使用PC 來(lái)進(jìn)行人機(jī)溝通更加方便讀取數(shù)據(jù)、檢測(cè)故障及進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。電腦依據(jù)每個(gè)網(wǎng)箱中的魚類、蝦類的數(shù)量、重量與水溫等等狀況，準(zhǔn)確自動(dòng)計(jì)算不同魚箱中需要的飼料數(shù)量。喂養(yǎng)者也能夠任意改變所有或單一網(wǎng)箱中的飼料數(shù)量。電腦還會(huì)按時(shí)計(jì)算網(wǎng)箱中不同生物的平均生產(chǎn)量與總重量。此外，自動(dòng)投餌系統(tǒng)使用的是羅茨風(fēng)機(jī)，他有著特殊的長(zhǎng)處，會(huì)消耗更少的功率，輸出的空氣低，較低的空氣溫度會(huì)有效減少飼料軟化、油分揮發(fā)、飼料的破損等狀況的發(fā)生。風(fēng)機(jī)高的輸出壓力降低因油分揮發(fā)而堵塞管道的危險(xiǎn)，這能夠減少飼料的浪費(fèi)，提升喂養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 投餌時(shí)間

喂養(yǎng)者可以設(shè)置任意的時(shí)間周期，對(duì)全部的網(wǎng)箱或其中一個(gè)網(wǎng)箱喂養(yǎng)需要投喂的全部飼料或者部分飼料，即能夠把需要投喂的飼料數(shù)量平均或者非平均地分配到不同的時(shí)間內(nèi)喂養(yǎng)，這也是因?yàn)樗a(chǎn)養(yǎng)殖的生物在不同的生長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)對(duì)飼料的需求量不同。水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投餌可以自動(dòng)分辨不同養(yǎng)殖對(duì)象在不同時(shí)間段內(nèi)需要的飼料量，并且對(duì)其進(jìn)行針對(duì)化的喂養(yǎng)，這不但能夠節(jié)省人力物力，提升進(jìn)行投喂的效率，還可以真正實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、專一化的投喂工作?，F(xiàn)有技術(shù)的不足之處即是在投餌裝置過(guò)于笨重，成本比較高，大部分只適合大水面的投餌，并不適用于小面積或養(yǎng)殖水箱的投餌。當(dāng)前水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展情況來(lái)看，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大。自動(dòng)投餌技術(shù)必然有著較大的應(yīng)用空間，對(duì)于投餌時(shí)間的把握也有著不同的需求，這就需要確保投餌人員精準(zhǔn)把握投餌時(shí)間和養(yǎng)殖范圍之間的關(guān)系，精準(zhǔn)把握投餌需求，取得更好的投餌效果。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)如今，中國(guó)的魚蝦類養(yǎng)殖量在水產(chǎn)養(yǎng)殖總量的比重逐漸提升，并且，水產(chǎn)養(yǎng)殖的餌料也正從大量用低值野雜魚變化為人工搭配飼料，水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)對(duì)人工搭配飼料的需求量也在逐漸提升。與水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模和數(shù)量相比較，中國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖相關(guān)設(shè)施比較落后，自動(dòng)化程度比較低，這其中明顯的即是國(guó)內(nèi)沒(méi)有大型的網(wǎng)箱養(yǎng)殖、高密度的工廠養(yǎng)殖與自動(dòng)化設(shè)備。所以，開(kāi)展自動(dòng)化投餌技術(shù)的研究，研發(fā)符合中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的實(shí)際情況、操作簡(jiǎn)便并經(jīng)濟(jì)性好的自動(dòng)投餌機(jī)器或技術(shù)成為了重中之重。提升養(yǎng)殖設(shè)備的研究與推廣，改善設(shè)備落后影響?zhàn)B殖業(yè)進(jìn)步的狀況，提升養(yǎng)殖業(yè)的自動(dòng)化水平是現(xiàn)如今水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)營(yíng)的必然發(fā)展趨勢(shì)。