【技术实现步骤摘要】
一种自主学习投喂的无人养殖船系统及其实现方法
[0001]本专利技术涉及无人艇应用及水产养殖技术，具体涉及一种自主学习投喂的无人养殖船系统及其实现方法。
技术介绍
[0002]目前，传统的水产养殖仍沿用粗放式经营方式，主要通过人工进行水样的采集检测、喂食、投药和巡检等工作，而人工投喂对工人技术经验有一定的要求，且投饵的路径随机性大，投入时间成本高，因为工人不了解鱼群行迹和养殖环境，可能还会出现饵料分布不均，覆盖范围小，容易造成资源浪费和对水体的二次污染，且成本较高，严重制约了养殖效率和规模。投饵机的发展在一定程度上降低了水产养殖的困难，但是由于其是固定在岸边投喂或人工搬运投喂，投料范围有限，不能实现全水域大范围的投喂。
技术实现思路
[0003]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种能够实时检测池塘水质状况、自主巡航，进而实现自主投喂饲料的自主学习投喂的无人养殖船系统及其实现方法。
[0004]技术方案：本专利技术的系统包括主控模块，以及分别连接于主控模块的自动投喂模块、传感器信息采集模块、动力驱动模块、图像采集模块；所述自动投喂模块用于实现自动定时定量投喂；所述传感器信息采集模块连接各类传感器，采集各类信息并传输至主控模块；所述主控模块对接收的信息经AD转换后传递给岸基控制系统，岸基控制系统进行分析并设定投喂量回传至主控模块，之后向自动投喂模块发送送料指令；所述动力驱动模块用于为船舶提供动力，控制船舶的航速及航向；所述图像识别模块用于获取无人养殖船周围的环境状况，监控其航行状态。>[0005]所述自动投喂装置包括料箱、电磁阀门、螺旋送料装置、抛料装置和电机组；所述料箱内部底面安装压力传感器，用于检测料箱内饲料的剩余量；所述料箱底端开口处设置电磁阀门，通过控制电磁阀门的开关控制送料过程；所述料箱下方连通螺旋送料装置，螺旋送料装置的输出端下方安装抛料装置，抛料装置贴近双船体的后端边缘安装；所述螺旋送料装置、抛料装置之间安装有称重传感器，用以实时监测饵料投喂量；所述电机组包括送料电机和抛料电机，送料电机与螺旋送料装置连接，驱动螺旋送料装置转动；所述抛料电机与抛料装置连接，驱动抛料装置进行抛料工作。
[0006]所述抛料装置采用带有开口的可旋转圆筒，根据需要调整开口方向，进而改变投料方向。
[0007]通过控制所述抛料电机的转速来控制饵料抛洒范围。
[0008]所述动力驱动模块采用两个无刷直流电机，用于提供推力；所述主控模块产生PWM控制指令，由驱动转换成无刷直流电机的控制电压，通过向两个无刷直流电机发送不同占空比的PWM电压来控制电机转速，进而控制航行速度和方向，无需安装专门的转舵结构，使无人艇结构简化，重量的减轻提高了其操纵性。
[0009]还包括岸基控制系统，所述岸基控制系统与主控模块连接，向主控模块发送指令。
[0010]本专利技术还包括自主学习投喂的无人养殖船系统的实现方法，包括以下步骤：
[0011]S1：工作人员控制岸基控制系统设定本次投喂区域,并通过无线通讯模块向主控模块发出指令要求；
[0012]S2：主控模块通过读取电压传感器信息判断无人养殖船电池电量是否满足需求；
[0013]S3：若电池电量满足投喂工作需求，主控模块融合个传感器采集的数据自行调整无人养殖船姿态并将信息回传至岸基控制系统；
[0014]S4：通过岸基控制系统选择航行模式，之后主控模块通过传感器采集水质信息并回传至岸基控制系统，岸基控制系统设定投喂量并下传至主控模块；
[0015]S5:根据料箱内的压力传感器的检测信息判断料箱内饵料剩余量是否满足本次投喂需求；若满足，则进行下一步；
[0016]S6:主控模块向自动投喂装置发出开始投喂的指令，投喂完成后主控模块向岸基控制系统发送投喂完成信息，结束投喂。
[0017]步骤S4中，所述岸基控制系统设定投喂量并下传至主控模块，具体为，将溶氧量、水温及其对应投喂量的历史数据输入至岸基控制系统的模糊控制器进行训练，以水温、含氧量为输入，相应投喂量为输出进行自学习，之后根据当前池塘水质信息确定投喂量，并将得出的投喂量下传至主控模块。
[0018]步骤S6中，所述主控模块驱动自动投喂装置中的送料电机、抛料电机工作，开始投喂；同时，传感器信息采集模块实时采集称重传感器的称重数据，并通过主控模块传递给岸基控制系统；当称重数据达到预设值时，岸基控制系统向主控模块发出停止指令，主控模块控制送料电机、抛料电机停止转动。
[0019]有益效果：本专利技术的技术方案与现有技术相比，其有益效果在于：(1)采用模块化构建方式，各模块之间可独立工作，有三种工作模式：人工遥控控制投喂过程、岸基下达控制指令指导投喂和按照预定路径自主式投喂，三种模式可根据需要自由切换，提升水产养殖的自动化、智能化；(2)本专利技术的无人养殖船集自主巡航、水质检测、定时定量投喂于一体进行水产养殖，可实时监测池塘水域环境，定时定量投放饵料，通过自主航行实现全水域大范围均匀投喂；(3)送料装置与抛料装置之间安装有称重传感器，可实现饵料投喂量的实时监测，以水质检测系统得到的水温、含氧量为设计变量，设计二维模糊控制器，主控系统的投喂模块可自学习以往投喂经验，得到精准投喂量，当主控收到称重传感器累积饵料投喂质量达到模糊控制器输出的投喂量值时，及时停止送料、抛料电机工作，并向岸基控制系统上传投喂完成信号，实现定时定量自动投喂；(4)通过控制无人养殖船航行速度与船载投饵装置抛洒范围实现定时定量均匀投喂，降低人工成本，防止因人工失误而导致的水体污染，大大提高了水产养殖效率。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的无人养殖船系统的结构框图；
[0021]图2为本专利技术中无人养殖船的整体结构示意图；
[0022]图3为本专利技术中无人养殖船的侧向剖视图；
[0023]图4为本专利技术中自动投喂功能实现的流程图；
[0024]图5为本专利技术中无人养殖船航行工作流程图；
[0025]图6为本专利技术中无人养殖船系统的实现方法的流程示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施方式和说明书附图对本专利技术的技术方案进行详细介绍。
[0027]如图1所示，本专利技术的无人养殖船系统主要包括主控模块，以及分别连接于主控模块的自动投喂模块、传感器信息采集模块、动力驱动模块、图像采集模块、岸基控制系统、GPS定位模块，无线通信模块、电源模块。其中，传感器信息采集模块连接多个传感器，包括用于水质检测的温度传感器、TDS传感器、PH传感器、氨氮传感器、溶氧量传感器，用于电源电量检测的电压传感器、用于船舶航行姿态检测的陀螺仪传感器、加速度计传感器、磁力计传感器，用于饵料剩余量检测的压力传感器、称重传感器，用于测距的超声波传感器。电源模块与多个模块连接，为整个系统供电。
[0028]主控模块通过传感器信息采集模块采集陀螺仪、磁力计、航行加速度计，以及外接的GPS设备等数据并进行初步过滤处理，获取无人养殖船航行时的位置和运动姿态。陀螺本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自主学习投喂的无人养殖船系统，其特征在于：包括主控模块，以及分别连接于主控模块的自动投喂模块、传感器信息采集模块、动力驱动模块、岸基控制系统、图像采集模块；所述自动投喂模块用于实现自动定时定量投喂；所述传感器信息采集模块连接各类传感器，采集各类信息并传输至主控模块；所述主控模块对接收的信息经AD转换后传递给岸基控制系统，岸基控制系统对接收的信息进行分析并设定投喂量回传至主控模块，之后向自动投喂模块发送送料指令；所述动力驱动模块用于为船舶提供动力，控制船舶的航速及航向；所述图像识别模块用于获取无人养殖船周围的环境状况，监控其航行状态。2.根据权利要求1所述的自主学习投喂的无人养殖船系统，其特征在于：所述自动投喂模块包括料箱(3)、电磁阀门(4)、螺旋送料装置(5)、抛料装置(7)和电机组(8)；所述料箱(3)内部底面安装压力传感器，用于检测料箱(3)内饲料的剩余量；所述料箱(3)底端开口处设置电磁阀门(4)，通过控制电磁阀门(4)的开关控制送料过程；所述料箱(3)下方连通螺旋送料装置(5)，螺旋送料装置(5)的输出端下方安装抛料装置(7)，抛料装置(7)贴近双船体(1)的后端边缘安装；所述螺旋送料装置(5)、抛料装置(7)之间安装有称重传感器(6)，用以实时监测饵料投喂量；所述电机组(8)包括送料电机和抛料电机，送料电机与螺旋送料装置(5)连接，驱动螺旋送料装置(5)转动；所述抛料电机与抛料装置(7)连接，驱动抛料装置(7)进行抛料工作。3.根据权利要求2所述的自主学习投喂的无人养殖船系统，其特征在于：所述抛料装置(7)采用带有开口的可旋转圆筒，根据需要调整开口方向，进而改变投料方向。4.根据权利要求2所述的自主学习投喂的无人养殖船系统，其特征在于：通过控制所述抛料电机的转速来控制饵料抛洒范围。5.根据权利要求1所述的自主学习投喂的无人养殖船系统，其特征在于：所述动力驱动模块采用两个无刷直流电机，用于提供推力；所述主控模块产生PWM控制指令，...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦培林，刘梦鸽，赵佳怡，刘明琛，陈慧敏，李秀，马国杰，万鑫，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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