一种工厂化水产养殖自动投饲系统

1.一种工厂化水产养殖自动投饲系统，在室内鱼池上方架设轨道，在轨道上设置能自动移动的投饲装置，所述轨道横向设置在室内鱼池上方，所述投饲装置包括设置在所述轨道上的行走滑车，在所述行走滑车下方吊装有饲料仓，所述饲料仓下半部分为棱台形状，底部为饲料仓出口，在所述饲料仓出口处设置有下料机构，其特征在于：
所述轨道为H型钢轨道，在对应每个鱼池上方的H型钢轨道的下翼板下方设置有相应的定位识别板，在所述饲料仓上方或行走滑车下方，位于H型钢轨道下翼板下的对应平面上设置有距离传感器，所述距离传感器与设置在所述投饲装置上的随机控制箱电连接，所述每个鱼池上方的定位识别板与所述距离传感器之间的距离均不相同；
所述行走滑车通过至少一个拉压力传感器吊装饲料仓，所述拉压力传感器与设置在所述投饲装置上的随机控制箱电连接，所述随机控制箱通过无线通讯模块和天线与固定的终端控制箱进行数据交换和控制信号的传送，所述投饲装置沿轨道行走到定位识别板的识别点后，所述随机控制箱根据所述距离传感器传送的定位点的距离信息将所处位置信号传送至终端控制箱，终端控制箱根据所处位置对应鱼池投饲的要求，将需投饲料数据传送至随机控制箱，所述随机控制箱控制所述下料机构从而控制所述饲料仓出口启闭和开度，精确控制投饲；
所述下料机构包括由步进电机带动的饲料仓出口挡板，所述饲料仓出口挡板固定在步进电机输出轴上。
2.如权利要求1所述的工厂化水产养殖自动投饲系统，其特征在于：所述H型钢轨道的左右嵌入钢轨的其中一边设置直流电机，驱动行走滑车，另一边的钢轨腹板侧壁上设置有三条滑触线，所述三条滑触线分别连接电源的火线、零线和地线，并对应设置在行走滑车上的集电器的三个电刷，集电器连接到随机控制箱为直流电机、投饲装置和随机控制箱的电气元件供电。
3.如权利要求1所述的工厂化水产养殖自动投饲系统，其特征在于：所述行走滑车包括平行设置的两块安装板，一块安装板上安装有主动轨道轮，另一块安装板上安装有从动轨道轮，所述主动轨道轮和从动轨道轮分别设置在H型钢轨腹板左右两侧的下翼板上，所述主动轨道轮通过减速齿轮组与直流电机相连。
4.如权利要求1或3所述的工厂化水产养殖自动投饲系统，其特征在于：所述行走滑车下方固定一水平安装平台，所述距离传感器安装在所述水平安装平台上，所述拉压力传感器设置在所述水平安装平台和所述饲料仓之间，连接水平安装平台和饲料仓。
5.如权利要求4所述的工厂化水产养殖自动投饲系统，其特征在于：所述饲料仓上半部分为长方体，所述拉压力传感器有四个，设置在水平安装平台和饲料仓的对应的两侧上，每侧设置两个。
6.如权利要求1所述的工厂化水产养殖自动投饲系统，其特征在于：所述H型钢轨道为封闭式轨道。
7.如权利要求6所述的工厂化水产养殖自动投饲系统，其特征在于：所述H型钢轨道为跑道型封闭式轨道。
8.如权利要求1所述的工厂化水产养殖自动投饲系统，其特征在于：所述饲料仓出口出料端面呈扇形，饲料仓出口挡板为对应的弧形，饲料仓出口挡板的旋转轴采用步进电机输出轴的延伸轴套，设置在所述饲料仓出口旁，在饲料仓出口关闭时饲料仓出口挡板把饲料仓出口包覆。
9.如权利要求1所述的工厂化水产养殖自动投饲系统，其特征在于：所述距离传感器采用超声波距离传感器。
10.如权利要求1所述的工厂化水产养殖自动投饲系统，其特征在于：所述随机控制箱包括与终端控制箱通讯的远程通信模块和天线、信号转换模块，与拉压力传感器相连的重量信号放大与计算模块和模拟量输入模块，与直流电机相连的隔离数字量输入/输出模块，与步进电机相连的步进控制驱动器和开关量输入/输出模块，所述终端控制箱包括控制触摸屏、信号转换模块、远程通信模块和天线及电源。

一种工厂化水产养殖自动投饲系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种水产养殖投饲系统，尤其涉及一种工厂化水产养殖自动投饲系统。\n背景技术\n[0002] 随着水产养殖饲料价格和劳动力成本的不断提高，水产养殖强国如挪威、美国、日本、加拿大、丹麦、芬兰和意大利等国已成功开发并使用系列化的自动投饲系统来提高投饲精度和饲料利用率，降低劳动强度，减少劳动力成本，提高养殖生产效率。目前，我国主要针对淡水池塘和海水网箱养殖开发了投饲设备，而室内工厂化养殖几乎全部是人工投喂，投喂量和投喂时间基本上是根据养殖户个人经验确定的，投喂定时、定量精度低，劳动强度大。随着我国工厂化水产养殖业的迅猛发展，养殖系统规模持续扩大，人工投喂或是简单的投饲设备已经成了产业发展的瓶颈，严重限制了行业发展。开展高水平的机械化、自动化水产养殖投饲技术研究及系统设备开发已成了当务之急。\n发明内容\n[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种工厂化水产养殖自动投饲系统，解决现在室内工厂化养殖采用人工投喂，投喂定时、定量精度低，劳动强度大的缺陷。\n[0004] 技术方案\n[0005] 一种工厂化水产养殖自动投饲系统，其特征在于：在室内鱼池上方架设H型钢轨道，在轨道上设置能自动移动的投饲装置，所述H型钢轨道横向设置在室内鱼池上方，所述投饲装置包括设置在所述钢轨上的行走滑车，在所述行走滑车下方吊装有饲料仓，所述饲料仓下半部分为棱台形状，底部为饲料仓出口，在所述饲料仓出口处设置有下料机构；\n[0006] 在对应每个鱼池上方的H型钢轨道的下翼板下方设置有相应的定位识别板，在所述饲料仓上方或行走滑车下方，位于H型钢轨道下翼板下的对应平面上设置有距离传感器，所述距离传感器与设置在所述投饲装置上的随机控制箱电连接，所述每个鱼池上方的定位识别板与所述距离传感器之间的距离均不相同；\n[0007] 所述行走滑车通过至少一个拉压力传感器吊装饲料仓，所述拉压力传感器与设置在所述投饲装置上的随机控制箱电连接，所述随机控制箱通过无线通讯模块和天线与固定的终端控制箱进行数据交换和控制信号的传送，所述投饲装置沿轨道行走到定位识别板的识别点后，所述随机控制箱根据所述距离传感器传送的定位点的距离信息将所处位置信号传送至终端控制箱，终端控制箱根据所处位置对应鱼池投饲的要求，将需投饲料数据传送至随机控制箱，所述随机控制箱控制所述下料机构从而控制所述饲料仓出口启闭和开度，精确控制投饲；\n[0008] 所述下料机构包括由步进电机带动的饲料仓出口挡板，所述饲料仓出口挡板固定在步进电机输出轴上。\n[0009] 进一步，所述H型钢轨道的左右嵌入钢轨的其中一边设置直流电机，驱动行走滑车，另一边的钢轨腹板侧壁上设置有三条滑触线，所述三条滑触线分别连接电源的火线、零线和地线，并对应设置在行走滑车上的集电器的三个电刷，集电器连接到随机控制箱为直流电机、投饲装置和随机控制箱的电气元件供电。\n[0010] 进一步，所述行走滑车包括平行设置的两块安装板，一块安装板上安装有主动轨道轮，另一块安装板上安装有从动轨道轮，所述主动轨道轮和从动轨道轮分别设置在H型钢轨腹板左右两侧下翼板上，所述主动轨道轮通过减速齿轮组与直流电机相连。\n[0011] 所述行走滑车下方固定一水平安装平台，所述距离传感器安装在所述水平安装平台上，所述拉压力传感器设置在所述水平安装平台和所述饲料仓之间，连接水平安装平台和饲料仓。\n[0012] 所述饲料仓上半部分为长方体，所述拉压力传感器有四个，设置在水平安装平台和饲料仓的对应的两侧上，每侧设置两个。\n[0013] 进一步，所述H型钢轨道为封闭式轨道。\n[0014] 所述H型钢轨道为跑道型封闭式轨道。\n[0015] 进一步，所述饲料仓出口出料端面呈扇形，饲料仓出口挡板为对应的弧形，饲料仓出口挡板的旋转轴采用步进电机输出轴的延伸轴套，设置在所述饲料仓出口旁，在饲料仓出口关闭时饲料仓出口挡板把饲料仓出口包覆。\n[0016] 进一步，所述距离传感器采用超声波距离传感器。\n[0017] 进一步，所述随机控制箱包括与终端控制箱通讯的远程通信模块和天线、信号转换模块，与拉压力传感器相连的重量信号放大与计算模块和模拟量输入模块，与直流电机相连的隔离数字量输入/输出模块，与步进电机相连的步进控制驱动器和开关量输入/输出模块，所述终端控制箱包括控制触摸屏、信号转换模块、远程通信模块和天线及电源。\n[0018] 有益效果\n[0019] 本发明的工厂化水产养殖自动投饲系统能一次完成一个车间里多达几十个鱼池或其中任意鱼池的定时、定量精确投饲，自动检测，自动运行和自动记录，提高了机械化和自动化水平，降低了劳动强度，节省了劳动力成本支出。\n附图说明\n[0020] 图1为本发明系统结构示意图。\n[0021] 图2为图1的左侧视图。\n[0022] 图3为本发明中轨道设置仰视示意图。\n[0023] 图4为图3的主视图。\n[0024] 图5为图4中A处放大示意图。\n[0025] 图6为本发明中行走滑车结构示意图。\n[0026] 图7为本发明中饲料仓俯视示意图。\n[0027] 图8为本发明中下料机构示意图。\n[0028] 图9为本发明中控制系统模块框图。\n[0029] 其中：1-H型钢轨道，2-滑触线，3-集电器，4-行走滑车，5-直流电机，6-拉压力传感器，7-饲料仓，8-下料机构，9-距离传感器，10-随机控制箱，11-终端控制箱，12-定位识别板，13-吊装支架，14-拼接夹板，15-安装板，16-主动轨道轮，17-主动轨道轮齿轮，18-从动轨道轮，19-拉压力传感器安装孔，20-饲料仓出口，21-步进电机，22-旋转轴，\n23-饲料仓出口挡板。\n具体实施方式\n[0030] 下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。\n[0031] 新设计的一种工厂化水产养殖自动投饲系统主要由行走系统、投饲装置、电力系统和控制系统等组成，如附图1示意图所示。其基本原理为：在鱼池上方架设H型钢轨道1，在轨道上对应每个鱼池设置相应的定位识别板，投饲装置沿轨道行走到识别板后，根据自动控制系统发出的投饲指令，完成相应的投饲动作。饲料仓出口20启闭和开度主要由拉压力传感器6配合步进电机21控制，从而精确控制投饲速度和投饲量。\n[0032] 行走系统主要由轨道、行走滑车4和距离传感器9组成。鱼池上方设有跑道形封闭轨道，如附图3所示。根据载重量和行走滑车安装空间的要求，轨道选用型号为HW100×100的H型钢加工而成。轨道总长15.42m，自重260kg，使用吊装支架13将轨道安装于距鱼池上沿1.2m的天花板上。为考虑安装方便，将轨道分解为4根长度为1.5m的直段和2根半径为1.5m的半圆形弯段，使用吊装支架13和拼接夹板14将各段对接成一套完整的跑道形封闭轨道。\n[0033] 行走滑车4主要由四个T型锻钢轨道轮组成，还可以包括减速传动齿轮组、直流电机5和水平安装平台，如附图6所示。24V直流电机5通过减速传动齿轮组驱动两个主动轨道轮16，让行走滑车4沿H型钢轨道1下翼板上面运动。选定的T型轨道轮直径D=0.06m，-1\n齿轮组减速比为i=20:1，设计行走机构的运行速度v≥18m·min ，据此选择合适的直流电机。\n[0034] 为实现行走机构运行速度v达到18m·min-1以上,则轨道轮最低转速为95.5rpm，要求选定的电机最低转速为1910rpm，另外在选定电机之前，根据行走系统自重和负荷为轨-1\n道轮组配重，由牵引试验测得，小车以匀速v=18m·min 在轨道上行走的牵引力f=350N，那么，主动轨道轮需要为行走系统提供同样大小的驱动力F，考虑到行走系统启动时的最大静摩擦力是大于匀速运动时的滚动摩擦力的，故采用安全系数1.6，最终选择功率0.2kW，转速2000rpm的24V直流电机作为行走系统的驱动电机。\n[0035] H型钢轨道1下翼板下面对应6个鱼池安装6套鱼池的定位识别板12，行走滑车4上安装超声波距离传感器，传感器跟不同定位识别板12之间的距离不同，即以超声波距离传感器探测到的不同的距离数值标识不同的鱼池。当行走滑车4移动到某个鱼池上方，小车上的距离传感器9接收到该鱼池对应的距离信号，然后，根据控制程序的要求针对该鱼池执行投饲动作。\n[0036] 投饲装置主要由饲料仓7、下料机构8和拉压力传感器6组成。如附图1和附图7所示，为避免下料过程中饲料在饲料仓7内形成“漏斗流”，导致饲料流动不稳定，速度不均匀，在饲料仓7内“起拱”，进而影响投饲精度和投饲过程的顺利进行，特将饲料仓7设计为偏向卸料口，使饲料仓7具有铅垂的非对形壁面，以减少其铅垂压力，消除拱脚，保证饲料-3\n的稳定流动。设计的饲料仓7总容积55L，当添加饲料（实测容积密度约376kg·m ）时，可容纳20kg饲料。\n[0037] 如附图8所示，在饲料仓7下部安装有下料机构8，其由饲料仓出口20、步进电机\n21、旋转轴22、饲料仓出口挡板23和滑动轴承等组成。饲料仓出口20出料端面呈扇形，角度设计为75°，饲料仓出口挡板23的扇形角设计为80°，在饲料仓出口20关闭时饲料仓出口挡板23可以把饲料仓出口20完全包覆。饲料仓出口挡板23与饲料仓出口20的间隙为2mm，确保饲料不能从间隙洒落下来的同时，又能避免因卡料而导致设备故障。通过步进电机21精确控制饲料仓出口挡板23旋转角度，控制饲料仓出口20开度及其启闭，进而控制下料速度和投料与否。\n[0038] 饲料仓7仅由四个拉压力传感器6悬吊于行走系统水平安装平台下方。由拉压力传感器6精确测量饲料仓7的饲料量，并在线实时检测投饲量。\n[0039] 如附图1中所示，电力系统主要由滑触线2、集电器3和24V电源组成。三芯滑触线为火线、零线和地线，分别对应集电器3的三个电刷。滑触线2安装于H型钢轨道腹板一侧，经由电线连接到终端控制箱11内的24V电源上。集电器3连接到随机控制箱10为行走系统、投饲装置和随机控制箱10供电，保证用电的安全性。集电器3随行走系统沿轨道运动，通过电刷与滑触线2接触为系统提供安全、可靠和稳定的电力供应。\n[0040] 如附图9所示，投饲系统的拉压力传感器6和超声波距离传感器采集的数据通过无线通讯传输到终端控制箱11的触摸屏，终端控制箱程序进行计算分析，然后通过RS485总线和全向天线向随机控制箱10发出控制命令，随机控制箱10根据控制命令控制相关部件的运行和启停，并将相关信息反馈给终端控制箱11，终端控制箱程序根据反馈的信息发出控制命令。周而复始，构成一个闭环控制的自动控制系统。\n[0041] 控制系统主要由随机控制箱10和终端控制箱11组成。随机控制箱10安装于行走系统水平安装平台侧面，随行走系统和投饲装置沿轨道运动。随机控制箱10主要包含：远程通信模块和2.4GHz全向天线、信号转换模块RS485-WLAN、重量信号放大与计算模块、模拟量输入模块I-7017C、开关量输入/输出模块I-7050D、2.5A高性能步进控制驱动器、隔离数字量输入/输出模块I-7044D和继电器等电气元件。终端控制箱11主要包含：触摸屏、信号转换模块RS485-WLAN、远程通信模块和2.4GHz全向天线、24V电源和断路器等电气元件。由MCGS组态软件开发的控制程序灌输进入终端控制箱11内的触摸屏，操作管理人员可以通过触摸屏上的人机交互界面设置和更改控制程序的相关参数，例如投饲时刻和投饲量等，并可以通过显示屏查看投饲装置的即时位置、运行状态、投饲数据记录和故障报警信息等。终端控制箱11安装于系统控制室内，控制指令通过无线通讯传输到随机控制箱10，实现远程无线控制。\n[0042] 投饲装置的工作流程如下：启动系统电源，待无线通讯连接后，系统进行自检，无故障状态下，超声波距离传感器启动，判断是否处于指定的起始位置P=0，若未处于起始位置则行走系统直流电机启动，行走到起始位置P=0后停止。然后，系统计算本轮投饲过程需要的总饲料量，如果饲料仓储料量不足本轮投饲量，则系统报警或启动自动补料程序；如果饲料仓储料量大于等于本轮投饲量，当到达设定的投饲时刻时，则启动行走系统直流电机，系统沿轨道行走到程序指定的需要投饲的鱼池上方，超声波距离传感器接收到该鱼池的识别信号，则系统判断该鱼池采用的是定点投饲方式还是连续投饲方式。若为定点投饲方式，则行走系统电机停止（若为连续投饲方式，则行走系统电机不停止），然后拉压力传感器对整个悬挂于其下方的饲料仓（含饲料）进行称重，获取数值A，此后，步进电机控制模块和驱动器发出一定量的脉冲数来控制步进电机驱动饲料仓出口挡板转过特定的角度，饲料仓出口打开，下料开始，当拉压力传感器的读数接近（A-B）值时（B为程序指定的该鱼池投饲量），步进电机控制模块和驱动器发出反向脉冲，反向缓慢调整饲料仓出口挡板角度，减小饲料仓出口开度，直至拉压力传感器读数为（A=B）值时关闭饲料仓出口，则该鱼池本次投饲完毕。然后，行走系统直流电机启动，投饲装置沿轨道行走到程序指定的下一个需要投饲的鱼池上方，重复上述过程进行该鱼池的投饲动作，直至完成所有指定鱼池的投饲程序，装置回到起始位置后停止，直至下一个投饲时刻的到来，进行新一轮的投饲。\n[0043] 上述设计的室内工厂化水产养殖自动投饲系统操作界面友好，且实现了自动启停与运行控制，实现了定时、定量投饲，能自动记录系统运行与投饲数据，并具有自检与故障-1\n报警功能。该投饲系统工作安全可靠，投料精准，行走速度19m·min ，定位精度基本控制在100mm以内，料仓储料20kg，投饲能力3kg/min，投饲量精度±2%。该系统有效地提高了投饲精度、减少了饲料浪费，降低了劳动强度，提高了劳动生产率，符合室内工厂化水产养殖系统朝着机械化和自动化方向发展的需要。