| 中國(guó)水產(chǎn)頻道綜合報(bào)道， 投料機(jī)大盤(pán)點(diǎn)，你想了解的都在這里 文/葉章穎、趙建 編輯/倪偉強(qiáng)、朋澤群 近期筆者遇到不少來(lái)咨詢(xún)投飼設(shè)備，特別是養(yǎng)蝦投飼機(jī)。飼料是養(yǎng)殖成本中最大的部分，因此精準(zhǔn)投喂成了近幾年研究的熱點(diǎn)，發(fā)表的論文和授權(quán)的專(zhuān)利非常多。 但奇怪的是，產(chǎn)業(yè)中能夠非常好應(yīng)用的投飼機(jī)卻不多見(jiàn)，究其原因主要是國(guó)內(nèi)養(yǎng)殖品種和養(yǎng)殖模式眾多，而投飼和攝食行為密切相關(guān)，養(yǎng)殖者對(duì)投飼設(shè)備的需求不僅要功能多樣化，而且還要物美價(jià)廉；設(shè)備制造商由于單一投飼設(shè)備的市場(chǎng)偏小和多功能造成的成本偏高而降低了生產(chǎn)的積極性。所以造成了一方面產(chǎn)業(yè)急需投飼設(shè)備，而市場(chǎng)上卻找不到合適的。 因此，筆者提出目前投飼設(shè)備應(yīng)采用“定制化生產(chǎn)”的方式來(lái)滿(mǎn)足養(yǎng)殖者和制造商的共同需求，雙方切勿以一種類(lèi)型投飼設(shè)備包打天下，而研究人員則要加強(qiáng)針對(duì)品種的投飼策略、投飼模型等基礎(chǔ)研究，為設(shè)備的制造和調(diào)控提供數(shù)據(jù)支撐。 本文歸納了國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的投飼設(shè)備及系統(tǒng)，供大家批評(píng)指正。 投飼機(jī)的類(lèi)型 （一）根據(jù)投料形式，投飼機(jī)主要分為離心式投飼機(jī)、風(fēng)送式投飼機(jī)、下落式投飼機(jī)。 離心式投飼機(jī)：由料箱、控制器、拋擲運(yùn)動(dòng)的下料機(jī)構(gòu)、拋料電機(jī)、拋料盤(pán)等部分組成，投料形式為機(jī)械離心拋投的投飼機(jī)。這是養(yǎng)殖中最常見(jiàn)的一種投飼機(jī)，適用于顆粒料，常常用于戶(hù)外中小型池塘。
主要特點(diǎn)： 1.采用帶蓋箱體組成料斗，具有防潮功能； 2.由電機(jī)帶動(dòng)偏心輪振動(dòng)式下料，避免下料管道堵塞； 3.投料形式為機(jī)械離心拋投，拋灑面積較大； 4.適用于顆粒飼料，不適用于粉料； 5.占地面積小、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，容易維護(hù)。 風(fēng)送式投飼機(jī)：由料箱、供料機(jī)構(gòu)、投料機(jī)構(gòu)（空氣壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)、輸送管、輸送分配裝置等）及控制器等部分組成。 投料形式分為兩種：一種為僅依靠風(fēng)力管道噴射的投料方式，常用于循環(huán)水養(yǎng)殖跑道養(yǎng)殖模式。另外一種為利用電機(jī)帶動(dòng)拋撒盤(pán)旋轉(zhuǎn)將飼料吸進(jìn)拋料盤(pán)實(shí)現(xiàn)360°拋撒飼料。常用于網(wǎng)箱、水庫(kù)等大水面養(yǎng)殖環(huán)境。
主要特點(diǎn)： 1.料箱大，飼料可存儲(chǔ)量大； 2.飼料傳輸距離遠(yuǎn)，投料能力強(qiáng)； 3.適用于顆粒飼料； 4.拋灑區(qū)域大，可用于大水面養(yǎng)殖。 下落式投飼機(jī)：由料箱、供料機(jī)構(gòu)及控制器等部分組成，投料形式為自由下落的投飼機(jī)。 供料機(jī)構(gòu)通常有兩種：一種為電機(jī)帶動(dòng)落料盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，飼料離心掉落。另一種為電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋絞龍轉(zhuǎn)動(dòng)，將料倉(cāng)內(nèi)的飼料傳輸至落料口，落料口設(shè)置在螺旋絞龍的末端將飼料排出。下落式投飼機(jī)常用于用于魚(yú)苗或投飼量小的工廠化/實(shí)驗(yàn)養(yǎng)殖。
主要特點(diǎn)： 1.體積小，重量輕； 2.適用于粉料等小顆粒飼料； 3.只針對(duì)魚(yú)苗等小型養(yǎng)殖池使用； 4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。 加拿大的Fish Farm Supply Co Inc.公司在下落式投飼機(jī)基礎(chǔ)上研制出自需式投飼機(jī)(如圖4)，該種投飼機(jī)的不需要供電，養(yǎng)殖魚(yú)進(jìn)入餌料投放區(qū)域觸發(fā)投飼機(jī)水下裝置開(kāi)關(guān)時(shí)，出料口會(huì)打開(kāi)落下飼料，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)。
但該類(lèi)型投飼機(jī)對(duì)魚(yú)的學(xué)習(xí)能力和訓(xùn)練有要求，并且魚(yú)群中社會(huì)等級(jí)較高個(gè)體會(huì)占據(jù)投餌機(jī)觸發(fā)和餌料投放區(qū)域，并阻止其他個(gè)體接近此區(qū)域，易造成魚(yú)個(gè)體大小差異明顯情況；觸發(fā)傳感裝置易出現(xiàn)頻繁地被魚(yú)群中的個(gè)體“無(wú)意”觸發(fā)，從而造成飼料浪費(fèi)。 （二）根據(jù)應(yīng)用環(huán)境，投飼機(jī)分為池塘投飼機(jī)、網(wǎng)箱投飼機(jī)和室內(nèi)工廠化投飼機(jī)。 池塘投飼機(jī)：由于池塘養(yǎng)殖所用飼料主要為顆粒飼料，根據(jù)養(yǎng)殖環(huán)境的不同投飼機(jī)的使用通常分為兩種情況，中小池塘選用離心式投飼機(jī)，大水面、水庫(kù)等選用風(fēng)送式投飼機(jī)。為提高該場(chǎng)景內(nèi)投飼效率，無(wú)人船、無(wú)人機(jī)等也逐漸被應(yīng)用其中。
網(wǎng)箱投飼機(jī)：網(wǎng)箱投飼機(jī)分為水面網(wǎng)箱投飼機(jī)（如圖8）和深水網(wǎng)箱投飼機(jī)（如圖9）。 水面網(wǎng)箱投飼機(jī)通過(guò)風(fēng)送式投飼機(jī)將飼料經(jīng)分配裝置和投喂裝置拋灑在網(wǎng)箱的中間區(qū)域。水面網(wǎng)箱投飼機(jī)常用于小風(fēng)浪水域網(wǎng)箱使用。深水網(wǎng)箱投飼機(jī)需要把飼料直接輸送到距離水面幾米以下網(wǎng)箱的中央。 通過(guò)水泵調(diào)節(jié)控制投料速度，然后使用分配裝置和投喂裝置對(duì)魚(yú)投喂，燈光與網(wǎng)箱投飼機(jī)配合使用情況下投喂效果更佳。深水網(wǎng)箱投飼機(jī)常用過(guò)海洋、水庫(kù)等水域養(yǎng)殖。因?yàn)閲?guó)外常食用海鱸魚(yú)、石斑魚(yú)、三文魚(yú)等海產(chǎn)魚(yú)，海水養(yǎng)殖以網(wǎng)箱為主，所以網(wǎng)箱投飼機(jī)是國(guó)外常見(jiàn)的一種投飼機(jī)。
主要特點(diǎn)： 1.以風(fēng)送式投飼機(jī)為基礎(chǔ)改裝； 2.料箱大，飼料可存儲(chǔ)量大； 3.飼料傳輸距離遠(yuǎn)，投料能力強(qiáng)； 4.飼料拋灑在網(wǎng)箱網(wǎng)箱的中間區(qū)域的水面上。
主要特點(diǎn)： 1.風(fēng)送式投飼機(jī)和變頻水泵結(jié)合工作； 2.投料區(qū)域大； 3.通過(guò)水泵調(diào)節(jié)水壓，完成深水投飼工作； 4.適用于棲息深水層的魚(yú)類(lèi)。 室內(nèi)工廠化投飼機(jī)：通常采用由軌道、行走滑車(chē)和定位傳感器組成的行走系統(tǒng)與下落式/離心式投飼機(jī)結(jié)合完成投飼工作。一般要求投飼機(jī)投料精確且可以聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)距離監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。
主要特點(diǎn)： 1.具有飼料儲(chǔ)存、計(jì)量和撒料功能； 2.投料精準(zhǔn)； 3.自動(dòng)化、集成化程度高。
智能精準(zhǔn)投飼系統(tǒng) 傳統(tǒng)的投飼機(jī)只能根據(jù)漁民經(jīng)驗(yàn)設(shè)定每次的投喂量，無(wú)法感知水質(zhì)和氣象等一系列環(huán)境因素的變化來(lái)決定是否投喂或者增加減少投喂量，因此不能很好的根據(jù)魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)而實(shí)時(shí)調(diào)整。目前的投飼機(jī)大部分只是簡(jiǎn)單的替代了手動(dòng)拋灑飼料這一過(guò)程。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)于精準(zhǔn)投喂的研究大部分都是基于養(yǎng)殖對(duì)象理論攝食節(jié)律定時(shí)投喂的，即在固定時(shí)間以特定的投喂策略進(jìn)行投飼，視魚(yú)類(lèi)飽食情況選擇性地停止投喂，屬于被動(dòng)式投喂。該類(lèi)研究/應(yīng)用的難點(diǎn)在于如何精準(zhǔn)量化養(yǎng)殖對(duì)象在投喂過(guò)程中的攝食欲望程度。 借助于聲學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)，目前常通過(guò)對(duì)養(yǎng)殖對(duì)象攝食行為、攝食音頻以及殘餌量的量化分析來(lái)實(shí)現(xiàn)投喂過(guò)程中的魚(yú)類(lèi)攝食需求，并根據(jù)實(shí)時(shí)攝食需求自動(dòng)調(diào)整飼料投喂時(shí)間和投喂量。
澳大利亞的AQ1系統(tǒng)有限公司設(shè)計(jì)出攝食音頻的投喂系統(tǒng)（如圖11）。使用水聽(tīng)器傳感器，通過(guò)測(cè)量“進(jìn)食”聲音來(lái)確定魚(yú)類(lèi)的進(jìn)食活動(dòng)。該系統(tǒng)具有自適應(yīng)的投喂算法來(lái)控制投喂速度，并建立了高質(zhì)量的船用標(biāo)準(zhǔn)。這種易于維護(hù)的系統(tǒng)為養(yǎng)殖戶(hù)提供了靈活和經(jīng)濟(jì)有效的投飼控制和環(huán)境監(jiān)測(cè)。采用該投喂系統(tǒng)可以結(jié)合不同類(lèi)型的投飼機(jī)適應(yīng)不同的養(yǎng)殖環(huán)境。
基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的投飼裝置產(chǎn)品在市面上并不多見(jiàn)，較多的還處在實(shí)驗(yàn)階段(如圖12)。筆者所見(jiàn)的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的投飼裝置工作原理主要有兩個(gè)方面： 1、使用水下攝像機(jī)拍攝網(wǎng)箱底部的殘余餌料，當(dāng)殘余餌料數(shù)量低于事先設(shè)定閾值時(shí)，投飼機(jī)工作投喂飼料。 2、監(jiān)測(cè)魚(yú)的位置和密度，通過(guò)相關(guān)手段對(duì)魚(yú)群的饑餓程度或攝食欲望進(jìn)行量化，進(jìn)而將信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)控制投飼機(jī)的工作狀態(tài)。 除了上述方法外，投飼過(guò)程中的水質(zhì)參數(shù)（如水溫、溶解氧）變化也可為魚(yú)類(lèi)攝食需求評(píng)估提供參考。
芬蘭的Arvo-tec公司設(shè)計(jì)的機(jī)器人投餌系統(tǒng)（如圖13）。其特點(diǎn)是投喂量小，但精度高。這套系統(tǒng)由1～4個(gè)小型的漏斗形投餌單元—投餌機(jī)器人組成,這些投餌單元沿著安裝在養(yǎng)殖池上方的軌道在各個(gè)養(yǎng)殖池之間移動(dòng)投餌。 該系統(tǒng)可以對(duì)水溫和溶解氧濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè),再將數(shù)據(jù)反饋到控制系統(tǒng)并自動(dòng)地對(duì)投餌程序做出一定的修正,以滿(mǎn)足飼料需求的任何細(xì)微變化。并且當(dāng)投餌機(jī)器人到達(dá)軌道上的餌料補(bǔ)充點(diǎn)時(shí),大料倉(cāng)可以自動(dòng)向機(jī)器人上的漏斗型小料倉(cāng)補(bǔ)充飼料。 團(tuán)隊(duì)工作開(kāi)展情況 通過(guò)檢索，發(fā)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼相關(guān)的授權(quán)有效發(fā)明專(zhuān)利共有57項(xiàng)（2014年至今），其中企業(yè)24項(xiàng)，高校科研院所23項(xiàng)，個(gè)人10項(xiàng)。 企業(yè)和個(gè)人的創(chuàng)新點(diǎn)主要集中于針對(duì)不同類(lèi)型投飼機(jī)的結(jié)構(gòu)、定時(shí)計(jì)量功能，而高�？蒲性核膭�(chuàng)新點(diǎn)主要集中于不同類(lèi)型投飼機(jī)的結(jié)構(gòu)并結(jié)合聲學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等技術(shù)的智能投飼系統(tǒng)。其中筆者所在團(tuán)隊(duì)針對(duì)智能投飼授權(quán)的發(fā)明專(zhuān)利數(shù)量排名第一。 團(tuán)隊(duì)利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)實(shí)時(shí)獲取魚(yú)群攝食狀態(tài)信息，耦合智能算法，構(gòu)建了智能精準(zhǔn)投喂模型，研發(fā)了精準(zhǔn)反饋投喂裝置樣機(jī)1套（圖14）。針對(duì)不同的養(yǎng)殖模式和品種，研制了相應(yīng)的投飼機(jī)械裝置，均可與智能反饋裝置配套使用，形成智能精準(zhǔn)投飼系統(tǒng)，目前正在體系試驗(yàn)基地進(jìn)行測(cè)試，不斷迭代優(yōu)化。
進(jìn)一步的，在投飼前沿研究方面，為保證養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)的攝食福利，在被動(dòng)式投喂基礎(chǔ)上創(chuàng)新提出了基于魚(yú)群自發(fā)時(shí)空行為智能感知的主動(dòng)式投喂理念；并借助于深度學(xué)習(xí)技術(shù)和博弈理論實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化養(yǎng)殖環(huán)境下的魚(yú)群全局、局部突發(fā)行為的高精度監(jiān)測(cè)，以及魚(yú)群個(gè)體身份的高精度識(shí)別，解決了主動(dòng)式投喂過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)難題，并在實(shí)際養(yǎng)殖中進(jìn)一步驗(yàn)證。 參考文獻(xiàn) [1]趙建,葉章穎*.循環(huán)水養(yǎng)殖游泳型魚(yú)類(lèi)攝食活動(dòng)強(qiáng)度評(píng)估方法研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2016,47(8):288-293. [2]趙建.循環(huán)水養(yǎng)殖游泳型魚(yú)類(lèi)精準(zhǔn)投喂研究[D].浙江大學(xué),2018. 注：相關(guān)產(chǎn)品照片及性能參數(shù)選自各公司官網(wǎng).（本文轉(zhuǎn)自【博尚智漁】。如有版權(quán)問(wèn)題，敬請(qǐng)聯(lián)系wx@fishfirst.cn。） |
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