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基于无线通信和PLC的网箱自动投饵系统设计

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控制工程 2014年第4期21卷 520-523页

作者：张惠娣汪昌固王贤成浙江大学宁波理工学院机电与能源工程学院浙江宁波315100 太原科技大学机械工程学院太原030024

研究了一套无线通信模块和PLC相结合的自动投饵控制系统。该系统上位机通过LabView 2011编写人机界面,经过NI OPC Servers实现硬件接口的转换;命令流经虚拟串口,通过电信运营商的CDMA网络,被CDMA通信模块接收并传输至PLC,从而实现对投... 详细信息

研究了一套无线通信模块和PLC相结合的自动投饵控制系统。该系统上位机通过LabView 2011编写人机界面,经过NI OPC Servers实现硬件接口的转换;命令流经虚拟串口,通过电信运营商的CDMA网络,被CDMA通信模块接收并传输至PLC,从而实现对投饵直流电机等的控制,完成远程投饵。粒位仪和水下摄像头可将投料机内部的饵料量和鱼群的情况及时返回到用户界面。正常情况下,PLC处于运行状态时,内部的程序会根据每天的潮汐规律更改当天投喂的时刻,并根据设置时间实现自动投喂。实验结果表明,该系统智能化程度高,能够实现深海网箱养殖的无人化、科学化和自动化。

关键词：无线通信可编程控制器(PLC) 自动投饵

基于MCGS的深水网箱自动投饵远程控制系统的设计

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渔业科学进展 2010年第6期31卷 110-115页

作者：胡昱郭根喜汤涛林黄小华陶启友张小明中国水产科学研究院南海水产研究所广州510300 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所上海200092

为提高深水网箱养殖投饵的自动化和工业化水平,设计并开发出适合深水网箱养殖投饵管理的自动控制系统。该自动投饵控制系统基于MCGS组态软件进行二次开发,采用PLC为控制核心,应用计算机与PLC进行通讯。介绍了深水网箱自动投饵系统的工... 详细信息

为提高深水网箱养殖投饵的自动化和工业化水平,设计并开发出适合深水网箱养殖投饵管理的自动控制系统。该自动投饵控制系统基于MCGS组态软件进行二次开发,采用PLC为控制核心,应用计算机与PLC进行通讯。介绍了深水网箱自动投饵系统的工作原理和系统设计框架,阐述了PLC控制系统的工作流程和程序设计,说明了基于MCGS组态软件的系统组态过程。运行试验的结果表明,系统具有性能稳定、可靠性高、人机界面友好、操作便捷等特点,实现了投饵控制、动画显示、系统状态监控、权限管理、历史数据输出、打印等功能,可以满足深水网箱集约化养殖精确投饵操作和管理等各项要求。

关键词：深水网箱自动投饵远程控制 MCGS PLC

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深水网箱养殖自动投饵计量装置设计

南方水产科学 2014年第2期10卷 80-85页

作者：胡昱郭根喜黄小华陶启友中国水产科学研究院南海水产研究所、农业部南海渔业资源开发利用重点实验室广东广州510300

计量装置是深水网箱养殖自动投饵系统装备中精准投饵的关键。由于不同型号的饲料颗粒密度与体积存在差异，投饵进程中饲料密实度不断变化，导致投饵系统存在计量不准、误差较大的缺点。利用科里奥利力学原理，开发出一种不受饲料特性与... 详细信息

计量装置是深水网箱养殖自动投饵系统装备中精准投饵的关键。由于不同型号的饲料颗粒密度与体积存在差异，投饵进程中饲料密实度不断变化，导致投饵系统存在计量不准、误差较大的缺点。利用科里奥利力学原理，开发出一种不受饲料特性与重力场变化影响的计量系统装置，进行了装置的整体设计、框架构建，分析了关键参数的测量与计算方法。采用DSP数字信号处理器为控制核心，通过对扭矩与转速的测量与反馈控制，对计量误差进行动态校正，运用PID控制方法实时控制转速，从而精确控制计量给料。该装置能满足颗粒饲料精准计量和定量给料的要求，结构简单，计量精确度可达±1％，量程范围为0～15t·h-1，适合深水网箱集约化养殖精确投饵操作和管理。

关键词：深水网箱自动投饵计量

远程气力输送自动投饵系统分配器设计初步研究

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海洋水产研究 2008年第6期29卷 133-141页

作者：庄保陆郭根喜王良运中国水产科学研究院南海水产研究所广州510300 上海海洋大学 200090 深圳华油实业发展有限公司 518109

设计制造了一套远程压力输送自动投饵系统,简要介绍了其基本原理、工作流程和功能特点。详细阐释了系统配备的分配器设计原则和设计方法。在分析S形弯管内物料运动状态的基础上初步确定了滑管式分配器的基本设计原则:将分配器的类型根... 详细信息

设计制造了一套远程压力输送自动投饵系统,简要介绍了其基本原理、工作流程和功能特点。详细阐释了系统配备的分配器设计原则和设计方法。在分析S形弯管内物料运动状态的基础上初步确定了滑管式分配器的基本设计原则:将分配器的类型根据支管布置形式的不同区分为上半圆式和下半圆式;再选择合适的"弯曲半径-管径-支管数"组合使S形弯管的物料流动性能最优,且使分配板上的支管孔边缘距离符合电子定位器件和密封器件的安装要求;使弯管管径小于前端直管管径;使分配器的全尺寸尽可能地小。根据基本设计原则进行了计算公式推导和设计演示,获得了弯曲半径、孔边距和全尺寸的计算公式及其与管径、支管数组合的优化选择方法,进而确定了分配器的基本设计流程和方法,为同类型分配器的设计提供参考。

关键词：自动投饵分配器气力输送多路换向阀 S形弯管

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风送式循环水养殖自动投饵机的设计与试验

风送式循环水养殖自动投饵机的设计与试验

作者：王国庆山东农业大学

学位级别：硕士

循环水养殖作为一种新兴的养殖模式,给水产养殖业注入了新的发展活力,但同时养殖作业中也存在一些技术难题。投饵是循环水养殖作业中的重要环节,目前国内循环水养殖投饵设备在高温高湿环境下工作容易腐蚀,且存在颗粒破损及抛撒不均匀问... 详细信息

循环水养殖作为一种新兴的养殖模式,给水产养殖业注入了新的发展活力,但同时养殖作业中也存在一些技术难题。投饵是循环水养殖作业中的重要环节,目前国内循环水养殖投饵设备在高温高湿环境下工作容易腐蚀,且存在颗粒破损及抛撒不均匀问题,作业仍然依靠人工为主。投饵设备落后,制约循环水养殖业的发展。针对上述问题,设计一种适用于循环水养殖的远程气力输送自动投饵装置。主要研究工作如下:(1)循环水养殖颗粒饲料物理特性的测试。测得粒径长6.4mm,密度1231.2kg/m,悬浮速度15.01m/s,休止角29.1°,滑动摩擦角22.1°,含水率7.32%。根据颗粒饲料的物理特性和循环水养殖投饵要求,确定循环水养殖自动投饵机的总体方案,包括动力系统、储料系统、下料系统、输送系统、控制系统。(2)对整体气力输送系统进行设计计算。动力系统风机的选型和带传动计算;储料系统料斗的设计计算,采用ANSYS Workbench对料斗进行静力学仿真分析,最大应力为0.74751MPa,小于屈服强度205MPa,最大变形量为0.00066305mm,总变形量非常小,可以忽略不计,料斗强度满足要求;下料系统旋转供料器和链传动的设计计算;输送系统输送管道的管径计算、气料混合室设计、出料口设计;对控制系统变频器进行选用。(3)利用Fluent软件对关键管件进行气固两相流模拟。选用Mixture模型对气料混合室和出料口进行仿真分析,通过分析气流速度和颗粒体积分数分布,确定气料混合室的收缩角为30°时颗粒破损低,出料口为平嘴形时抛撒均匀性显著提升。(4)气力输送装置的风送试验验证。预测风速试验得到风机转速与风速关系式;输送风速验证试验证明速度选取的合理性;混合均匀性试验验证气料混合室结构合理性;抛撒均匀性试验验证出料口抛撒的均匀性。气力输送装置的风送试验表明,通过仿真模拟所得结果符合实物实验的规律。收缩角为30°的气料混合室能够减少颗粒饲料破损,并能保证气固两相混合均匀;平嘴形出料口满足颗粒饲料抛撒均匀性要求,抛撒均匀性试验平均值10.78,标准偏差1.29,变异系数11.97%,满足抛撒要求。

关键词：循环水养殖自动投饵气固两相流气力输送

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虾夷扇贝育苗自动投饵系统研究

虾夷扇贝育苗自动投饵系统研究

作者：李海东大连海洋大学

学位级别：硕士

扇贝养殖是我国贝类养殖的重要产业之一,2022年我国扇贝养殖年产量高达1.79×10～6t,约占我国贝类养殖产量的11%。扇贝育苗是扇贝养殖苗种的主要来源,扇贝育苗投饵是扇贝育苗过程中的重要环节。在我国主流的育苗方式中,扇贝育苗的投饵... 详细信息

扇贝养殖是我国贝类养殖的重要产业之一,2022年我国扇贝养殖年产量高达1.79×10～6t,约占我国贝类养殖产量的11%。扇贝育苗是扇贝养殖苗种的主要来源,扇贝育苗投饵是扇贝育苗过程中的重要环节。在我国主流的育苗方式中,扇贝育苗的投饵方式仍为人工投饵。人工投饵存在效率低下、人工成本高、投饵精度低等问题。本文以虾夷扇贝幼苗与微藻饵料为研究对象,以虾夷扇贝幼苗摄食规律与微藻密度浊度映射关系为基础,设计了虾夷扇贝育苗自动投饵系统,完成了投饵测试平台试制和虾夷扇贝育苗投饵试验研究。本文主要研究内容如下:开展了微藻饵料密度与浊度关联性研究,结果表明:4种常用微藻饵料与金藻菱形藻混合藻液的密度与浊度总体呈现正相关的趋势。利用线性回归分析法求解了5种藻液的密度与浊度线性方程,拟合度R均高于0.986,说明微藻藻液密度与浊度呈良好的线性关系,为微藻密度的快速检测提供可靠依据。采集了虾夷扇贝育苗投饵的专家数据与实际数据,利用专家数据与BP神经网络训练了虾夷扇贝育苗投饵预测模型,模型的R值达到0.9994,证明了基于专家数据训练出的投饵预测模型的预测值与训练数据的拟合效果较好。将实际投饵数据导入投饵预测模型,将预测值与真实值做对比,发现预测值与真实值的拟合度R为0.9964,证明了用BP神经网络构建虾夷扇贝育苗自动投饵系统知识库的可行性。完成了自动投饵系统控制板的布局设计,显示模块、数据采集模块、控制模块与继电器控制模块等电路设计与相关元器件的选型。用C语言编写了自动投饵系统程序,主要由数据采集程序、投饵预测计算程序和投饵程序等部分组成。编写完成后对软硬件进行仿真调试,验证程序的功能性。完成了自动投饵系统的投饵测试平台试制与试验验证,在决策性能、控制性能、经济效益等方面对自动投饵系统进行评价。结果表明:在30d～32d与42d～44d期间,自动投饵的纳什效率系数与均方根误差分别为0.15、226.61×10～5cell,0.35、149.33×10～5cell。在30d～32d期间自动投饵的纳什效率系数较传统人工投饵提高了0.01,均方根误差较传统人工投饵降低了230.09×10～5cell,降低了50.34%;在42d～44d期间,自动投饵的纳什效率系数较传统人工投饵提高了3.56,均方根误差较传统人工投饵降低了44.82×10～5cell,降低了23.09%,说明在选取的虾夷扇贝幼苗两个生长阶段中,自动投饵的纳什效率系数与均方根误差均优于传统人工投饵。相对误差3.24%,说明自动投饵系统的控制性能稳定可靠,可以代替养殖技术人员、养殖工人的部分职能。在保证虾夷扇贝幼苗正常发育的前提下,可提高生产效益约31.4万元/育苗季。

关键词：虾夷扇贝育苗自动投饵微藻密度 BP神经网络投饵预测模型

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海上网箱养殖自动投饵器的研制

海上网箱养殖自动投饵器的研制

作者：刘志强山东农业大学

学位级别：硕士

随着人类对动物蛋白的需求不断提高,以海洋捕捞为主体的世界渔业正逐步向养殖业转变,海水养殖成为养殖水产品供应的主要途径。投饵是水产养殖过程中的重要作业步骤,我国海水网箱养殖中投饵作业大部分还是依靠人力进行手动投饵,自动投饵... 详细信息

随着人类对动物蛋白的需求不断提高,以海洋捕捞为主体的世界渔业正逐步向养殖业转变,海水养殖成为养殖水产品供应的主要途径。投饵是水产养殖过程中的重要作业步骤,我国海水网箱养殖中投饵作业大部分还是依靠人力进行手动投饵,自动投饵技术的研究相对滞后,自动化水平较低,制约了我国海水网箱养殖的发展。针对以上问题,研制了海上网箱养殖自动投饵器,该设备通过作业船上自带柴油机提供动力,可以选择投放颗粒饵料或者鲜杂鱼饵料,实现海上网箱水产养殖投饵作业机械化,便利化。主要研究工作如下:(1)确定海上网箱养殖自动投饵器的总体方案。海上网箱养殖自动投饵器主要由动力系统、机械作业系统、控制系统和机箱组成。整体设备安装在作业船上,动力来自于作业船上柴油机,可以随着作业船移动作业,提高了设备的机动性、灵活性和实用性。(2)设计海上网箱养殖自动投饵器机械部分。对动力系统、机械作业系统等主要部件进行理论分析与计算,选定合适的罗茨风机和手动离合器,确定输送管道的铺设路径、直径和长度;根据两种饵料的投放效率和投放总量确定料斗的外形和尺寸;利用SolidWorks软件进行机械部分仿真,对机械各部分零件进行装配无干扰检查。(3)设计一种适用于颗粒饵料和鲜杂鱼饵料的输送装置。投放饵料种类可以选择鲜杂鱼饵料或者颗粒饵料,发明了异形斜四通和异形搅龙机构,该机构可以定量输送颗粒饵料或者鲜杂鱼饵料,有效解决了鲜杂鱼饵料输送过程中容易堵塞及因鲜杂鱼饵料破损而造成海水污染的问题。利用EDEM软件对饵料输送过程进行仿真与分析。(4)开发海上网箱养殖自动投饵器控制系统。控制系统的主要作用是根据投饵作业要求即时调节饵料投放的速率和距离,保障饵料的投喂效率。选用AVR单片机做主控芯片,通过控制水平螺旋机构和异形搅龙机构的转速实现对投饵速率的控制。投饵速率分为0十个档位,档位以数码管的形式显示,随着档位的增加,投饵速率逐渐加大。海上投饵作业试验表明研制的海上网箱养殖自动投饵器能够有效完成海上网箱养殖投饵作业,投饵作业效率09.0 kg/min,投饵距离4.58.0 m,投饵效果满足海上网箱水产养殖投饵作业要求。

关键词：自动投饵网箱养殖饵料输送

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基于PLC的深水网箱自动投饵系统

南方水产科学 2011年第4期7卷 61-68页

作者：胡昱郭根喜黄小华陶启友张小明古恒光中国水产科学研究院南海水产研究所广东广州510300

为提高深水网箱养殖投饵的自动化和工业化水平,设计并开发出适合深水网箱养殖投饵管理的自动投饵系统。该系统采用PLC为控制核心,继电接触器控制各个设备的启停,实现精确投饵。文章介绍了系统的工作原理和设计框架,阐述了系统控制电路... 详细信息

为提高深水网箱养殖投饵的自动化和工业化水平,设计并开发出适合深水网箱养殖投饵管理的自动投饵系统。该系统采用PLC为控制核心,继电接触器控制各个设备的启停,实现精确投饵。文章介绍了系统的工作原理和设计框架,阐述了系统控制电路、系统工作流程与PLC硬件结构,设计了系统关键设备控制方案并编写了相关控制程序。检测结果表明,在投饵输送距离为300 m时,投饵量为1 200 kg.h-1,系统风量为5.56 m3.m in-1,系统风压为49 kPa;吨料能耗最大为8.4 kW.h.t-1(平均为5.0 kW.h.t-1),投饵破碎率小于0.7%,喷投距离达11.3 m;系统可实现动态定时、定点和定量投喂饲料,完全满足深水网箱集群养殖的要求。

关键词： PLC 自动投饵深水网箱

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水产养殖自动投饵装备研究进展与应用

南方水产 2008年第4期4卷 67-72页

作者：庄保陆郭根喜中国水产科学研究院南海水产研究所

自动投饵系统可应用于大型网箱养殖和高密度工厂化养殖等,是提高饲料利用率,控制养殖成本和强化产品质量控制的重要手段。文章概述了国内外自动投饵装备的发展进程,着重介绍了国外深水网箱自动投饵装备的研究进展与应用情况,分析了国内... 详细信息

自动投饵系统可应用于大型网箱养殖和高密度工厂化养殖等,是提高饲料利用率,控制养殖成本和强化产品质量控制的重要手段。文章概述了国内外自动投饵装备的发展进程,着重介绍了国外深水网箱自动投饵装备的研究进展与应用情况,分析了国内自动投饵装备研究使用现状,对国内自动投饵装备的发展提出了建议。

关键词：自动投饵深水网箱工业化养殖养殖设施