專利名稱：一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼系統(tǒng)，尤其涉及一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)。
背景技術：
隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料價格和勞動力成本的不斷提高，水產(chǎn)養(yǎng)殖強國如挪威、美國、日本、加拿大、丹麥、芬蘭和意大利等國已成功開發(fā)并使用系列化的自動投飼系統(tǒng)來提高投飼精度和飼料利用率，降低勞動強度，減少勞動力成本，提高養(yǎng)殖生產(chǎn)效率。目前，我國主要針對淡水池塘和海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖開發(fā)了投飼設備，而室內(nèi)工廠化養(yǎng)殖幾乎全部是人工投喂，投喂量和投喂時間基本上是根據(jù)養(yǎng)殖戶個人經(jīng)驗確定的，投喂定時、定量精度低，勞動強度大。隨著我國工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，養(yǎng)殖系統(tǒng)規(guī)模持續(xù)擴大，人工投喂或是簡單的投飼設備已經(jīng)成了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，嚴重限制了行業(yè)發(fā)展。開展高水平的機械化、自動化水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼技術研究及系統(tǒng)設備開發(fā)已成了當務之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，解決現(xiàn)在室內(nèi)工廠化養(yǎng)殖采用人工投喂，投喂定時、定量精度低，勞動強度大的缺陷。技術方案一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于在室內(nèi)魚池上方架設H型鋼軌道，在軌道上設置能自動移動的投飼裝置，所述H型鋼軌道橫向設置在室內(nèi)魚池上方，所述投飼裝置包括設置在所述鋼軌上的行走滑車，在所述行走滑車下方吊裝有飼料倉，所述飼料倉下半部分為棱臺形狀，底部為飼料倉出口，在所述飼料倉出口處設置有下料機構；

在對應每個魚池上方的H型鋼軌道的下翼板下方設置有相應的定位識別板，在所述飼料倉上方或行走滑車下方，位于H型鋼軌道下翼板下的對應平面上設置有距離傳感器，所述距離傳感器與設置在所述投飼裝置上的隨機控制箱電連接，所述每個魚池上方的定位識別板與所述距離傳感器之間的距離均不相同；所述行走滑車通過至少一個拉壓力傳感器吊裝飼料倉，所述拉壓力傳感器與設置在所述投飼裝置上的隨機控制箱電連接，所述隨機控制箱通過無線通訊模塊和天線與固定的終端控制箱進行數(shù)據(jù)交換和控制信號的傳送，所述投飼裝置沿軌道行走到定位識別板的識別點后，所述隨機控制箱根據(jù)所述距離傳感器傳送的定位點的距離信息將所處位置信號傳送至終端控制箱，終端控制箱根據(jù)所處位置對應魚池投飼的要求，將需投飼料數(shù)據(jù)傳送至隨機控制箱，所述隨機控制箱控制所述下料機構從而控制所述飼料倉出口啟閉和開度，精確控制投飼；所述下料機構包括由步進電機帶動的飼料倉出口擋板，所述飼料倉出口擋板固定在步進電機輸出軸上。進一步，所述H型鋼軌道的左右嵌入鋼軌的其中一邊設置直流電機，驅動行走滑車，另一邊的鋼軌腹板側壁上設置有三條滑觸線，所述三條滑觸線分別連接電源的火線、零線和地線，并對應設置在行走滑車上的集電器的三個電刷，集電器連接到隨機控制箱為直流電機、投飼裝置和隨機控制箱的電氣元件供電。進一步，所述行走滑車包括平行設置的兩塊安裝板，一塊安裝板上安裝有主動軌道輪，另一塊安裝板上安裝有從動軌道輪，所述主動軌道輪和從動軌道輪分別設置在H型鋼軌腹板左右兩側下翼板上，所述主動軌道輪通過減速齒輪組與直流電機相連。所述行走滑車下方固定一水平安裝平臺，所述距離傳感器安裝在所述水平安裝平臺上，所述拉壓力傳感器設置在所述水平安裝平臺和所述飼料倉之間，連接水平安裝平臺和飼料倉。所述飼料倉上半部分為長方體，所述拉壓力傳感器有四個，設置在水平安裝平臺和飼料倉的對應的兩側上，每側設置兩個。進一步，所述H型鋼軌道為封閉式軌道。所述H型鋼軌道為跑道型封閉式軌道。進一步，所述飼料倉出口出料端面呈扇形，飼料倉出口擋板為對應的弧形，飼料倉出口擋板的旋轉軸采用步進電機輸出軸的延伸軸套，設置在所述飼料倉出口旁，在飼料倉出口關閉時飼料倉出口擋板把飼料倉出口包覆。進一步，所述距離傳感器采用超聲波距離傳感器。進一步，所 述隨機控制箱包括與終端控制箱通訊的遠程通信模塊和天線、信號轉換模塊，與拉壓力傳感器相連的重量信號放大與計算模塊和模擬量輸入模塊，與直流電機相連的隔離數(shù)字量輸入/輸出模塊，與步進電機相連的步進控制驅動器和開關量輸入/輸出模塊，所述終端控制箱包括控制觸摸屏、信號轉換模塊、遠程通信模塊和天線及電源。有益效果本發(fā)明的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)能一次完成一個車間里多達幾十個魚池或其中任意魚池的定時、定量精確投飼，自動檢測，自動運行和自動記錄，提高了機械化和自動化水平，降低了勞動強度，節(jié)省了勞動力成本支出。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結構示意圖。圖2為圖1的左側視圖。圖3為本發(fā)明中軌道設置仰視示意圖。圖4為圖3的主視圖。圖5為圖4中A處放大示意圖。圖6為本發(fā)明中行走滑車結構示意圖。圖7為本發(fā)明中飼料倉俯視示意圖。圖8為本發(fā)明中下料機構示意圖。圖9為本發(fā)明中控制系統(tǒng)模塊框圖。其中1-H型鋼軌道，2-滑觸線，3-集電器，4-行走滑車，5_直流電機，6_拉壓力傳感器，7-飼料倉，8-下料機構，9-距離傳感器，10-隨機控制箱，11-終端控制箱，12-定位識別板，13-吊裝支架，14-拼接夾板，15-安裝板，16-主動軌道輪，17-主動軌道輪齒輪，18-從動軌道輪，19-拉壓力傳感器安裝孔，20-飼料倉出口，21-步進電機，22-旋轉軸，23-飼料倉出口擋板。
具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發(fā)明。新設計的一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)主要由行走系統(tǒng)、投飼裝置、電力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成，如附圖1示意圖所示。其基本原理為在魚池上方架設H型鋼軌道1，在軌道上對應每個魚池設置相應的定位識別板，投飼裝置沿軌道行走到識別板后，根據(jù)自動控制系統(tǒng)發(fā)出的投飼指令，完成相應的投飼動作。飼料倉出口 20啟閉和開度主要由拉壓力傳感器6配合步進電機21控制，從而精確控制投飼速度和投飼量。行走系統(tǒng)主要由軌道、行走滑車4和距離傳感器9組成。魚池上方設有跑道形封閉軌道，如附圖3所示。根據(jù)載重量和行走滑車安裝空間的要求，軌道選用型號為HW100 X 100的H型鋼加工而成。軌道總長15. 42m,自重260kg，使用吊裝支架13將軌道安裝于距魚池上沿1. 2m的天花板上。為考慮安裝方便，將軌道分解為4根長度為1. 5m的直段和2根半徑為1. 5m的半圓形彎段，使用吊裝支架13和拼接夾板14將各段對接成一套完整的跑道形封閉軌道。行走滑車4主要由四個T型鍛鋼軌道輪組成，還可以包括減速傳動齒輪組、直流電機5和水平安裝平臺，如附圖6所示。24V直流電機5通過減速傳動齒輪組驅動兩個主動軌道輪16，讓行走滑車4沿H型鋼軌道I下翼板上面運動。選定的T型軌道輪直徑D=O. 06m,齒輪組減速比為i=20:1,設計行走機構的運行速度V ^ 18m mirT1,據(jù)此選擇合適的直流電機。為實現(xiàn)行走機構 運行速度V達到18m *min_1以上，則軌道輪最低轉速為95. 5rpm,要求選定的電機最低轉速為1910rpm，另外在選定電機之前，根據(jù)行走系統(tǒng)自重和負荷為軌道輪組配重，由牽引試驗測得，小車以勻速v=18m mirT1在軌道上行走的牽引力f=350N,那么，主動軌道輪需要為行走系統(tǒng)提供同樣大小的驅動力F，考慮到行走系統(tǒng)啟動時的最大靜摩擦力是大于勻速運動時的滾動摩擦力的，故采用安全系數(shù)1. 6，最終選擇功率O. 2kff,轉速2000rpm的24V直流電機作為行走系統(tǒng)的驅動電機。H型鋼軌道I下翼板下面對應6個魚池安裝6套魚池的定位識別板12，行走滑車4上安裝超聲波距離傳感器，傳感器跟不同定位識別板12之間的距離不同，即以超聲波距離傳感器探測到的不同的距離數(shù)值標識不同的魚池。當行走滑車4移動到某個魚池上方，小車上的距離傳感器9接收到該魚池對應的距離信號，然后，根據(jù)控制程序的要求針對該魚池執(zhí)行投飼動作。投飼裝置主要由飼料倉7、下料機構8和拉壓力傳感器6組成。如附圖1和附圖7所示，為避免下料過程中飼料在飼料倉7內(nèi)形成“漏斗流”，導致飼料流動不穩(wěn)定，速度不均勻，在飼料倉7內(nèi)“起拱”，進而影響投飼精度和投飼過程的順利進行，特將飼料倉7設計為偏向卸料口，使飼料倉7具有鉛垂的非對形壁面，以減少其鉛垂壓力，消除拱腳，保證飼料的穩(wěn)定流動。設計的飼料倉7總容積55L,當添加飼料(實測容積密度約376kg · πΓ3)時,可容納20kg飼料。
如附圖8所示，在飼料倉7下部安裝有下料機構8，其由飼料倉出口 20、步進電機21、旋轉軸22、飼料倉出口擋板23和滑動軸承等組成。飼料倉出口 20出料端面呈扇形，角度設計為75°，飼料倉出口擋板23的扇形角設計為80°，在飼料倉出口 20關閉時飼料倉出口擋板23可以把飼料倉出口 20完全包覆。飼料倉出口擋板23與飼料倉出口 20的間隙為2_，確保飼料不能從間隙灑落下來的同時，又能避免因卡料而導致設備故障。通過步進電機21精確控制飼料倉出口擋板23旋轉角度，控制飼料倉出口 20開度及其啟閉，進而控制下料速度和投料與否。飼料倉7僅由四個拉壓力傳感器6懸吊于行走系統(tǒng)水平安裝平臺下方。由拉壓力傳感器6精確測量飼料倉7的飼料量，并在線實時檢測投飼量。如附圖1中所示，電力系統(tǒng)主要由滑觸線2、集電器3和24V電源組成。三芯滑觸線為火線、零線和地線，分別對應集電器3的三個電刷。滑觸線2安裝于H型鋼軌道腹板一偵牝經(jīng)由電線連接到終端控制箱11內(nèi)的24V電源上。集電器3連接到隨機控制箱10為行走系統(tǒng)、投飼裝置和隨機控制箱10供電，保證用電的安全性。集電器3隨行走系統(tǒng)沿軌道運動，通過電刷與滑觸線2接觸為系統(tǒng)提供安全、可靠和穩(wěn)定的電力供應。如附圖9所示，投飼系統(tǒng)的拉壓力傳感器6和超聲波距離傳感器采集的數(shù)據(jù)通過無線通訊傳輸?shù)浇K端控制箱11的觸摸屏，終端控制箱程序進行計算分析，然后通過RS485總線和全向天線向隨機控制箱10發(fā)出控制命令，隨機控制箱10根據(jù)控制命令控制相關部件的運行和啟停，并將相關信息反饋給終端控制箱11，終端控制箱程序根據(jù)反饋的信息發(fā)出控制命令。周而復始，構成一個閉環(huán)控制的自動控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)主要由隨機控制箱10和終端控制箱11組成。隨機控制箱10安裝于行走系統(tǒng)水平安裝平臺側面，隨行走系統(tǒng)和投飼裝置沿軌道運動。隨機控制箱10主要包含遠程通信模塊和2. 4GHz全向天線、信號轉換模塊RS485-WLAN、重量信號放大與計算模塊、模擬量輸入模塊1-7017C、開 關量輸入/輸出模塊1-7050D、2. 5A高性能步進控制驅動器、隔離數(shù)字量輸入/輸出模塊1-7044D和繼電器等電氣元件。終端控制箱11主要包含觸摸屏、信號轉換模塊RS485-WLAN、遠程通信模塊和2. 4GHz全向天線、24V電源和斷路器等電氣元件。由MCGS組態(tài)軟件開發(fā)的控制程序灌輸進入終端控制箱11內(nèi)的觸摸屏，操作管理人員可以通過觸摸屏上的人機交互界面設置和更改控制程序的相關參數(shù)，例如投飼時刻和投飼量等，并可以通過顯示屏查看投飼裝置的即時位置、運行狀態(tài)、投飼數(shù)據(jù)記錄和故障報警信息等。終端控制箱11安裝于系統(tǒng)控制室內(nèi)，控制指令通過無線通訊傳輸?shù)诫S機控制箱10，實現(xiàn)遠程無線控制。投飼裝置的工作流程如下啟動系統(tǒng)電源，待無線通訊連接后，系統(tǒng)進行自檢，無故障狀態(tài)下，超聲波距離傳感器啟動，判斷是否處于指定的起始位置p=0，若未處于起始位置則行走系統(tǒng)直流電機啟動，行走到起始位置P=O后停止。然后，系統(tǒng)計算本輪投飼過程需要的總飼料量，如果飼料倉儲料量不足本輪投飼量，則系統(tǒng)報警或啟動自動補料程序；如果飼料倉儲料量大于等于本輪投飼量，當?shù)竭_設定的投飼時刻時，則啟動行走系統(tǒng)直流電機，系統(tǒng)沿軌道行走到程序指定的需要投飼的魚池上方，超聲波距離傳感器接收到該魚池的識別信號，則系統(tǒng)判斷該魚池采用的是定點投飼方式還是連續(xù)投飼方式。若為定點投飼方式，則行走系統(tǒng)電機停止(若為連續(xù)投飼方式，則行走系統(tǒng)電機不停止)，然后拉壓力傳感器對整個懸掛于其下方的飼料倉(含飼料)進行稱重，獲取數(shù)值A，此后，步進電機控制模塊和驅動器發(fā)出一定量的脈沖數(shù)來控制步進電機驅動飼料倉出口擋板轉過特定的角度，飼料倉出口打開，下料開始，當拉壓力傳感器的讀數(shù)接近(A-B)值時(B為程序指定的該魚池投飼量)，步進電機控制模塊和驅動器發(fā)出反向脈沖，反向緩慢調(diào)整飼料倉出口擋板角度，減小飼料倉出口開度，直至拉壓力傳感器讀數(shù)為(A=B)值時關閉飼料倉出口，則該魚池本次投飼完畢。然后，行走系統(tǒng)直流電機啟動，投飼裝置沿軌道行走到程序指定的下一個需要投飼的魚池上方，重復上述過程進行該魚池的投飼動作，直至完成所有指定魚池的投飼程序，裝置回到起始位置后停止，直至下一個投飼時刻的到來，進行新一輪的投飼。上述設計的室內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)操作界面友好，且實現(xiàn)了自動啟停與運行控制，實現(xiàn)了定時、定量投飼，能自動記錄系統(tǒng)運行與投飼數(shù)據(jù)，并具有自檢與故障報警功能。該投飼系統(tǒng)工作安全可靠，投料精準，行走速度19m · min—1，定位精度基本控制在IOOmm以內(nèi)，料倉儲料20kg,投飼能力3kg/min,投飼量精度±2%。該系統(tǒng)有效地提高了
投飼精度、減少了飼料浪費，降低了勞動強度，提高了勞動生產(chǎn)率，符合室內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)朝著機械化和自動化方向發(fā)展的需要。
權利要求
1.一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于在室內(nèi)魚池上方架設H型鋼軌道， 在軌道上設置能自動移動的投飼裝置，所述H型鋼軌道橫向設置在室內(nèi)魚池上方，所述投飼裝置包括設置在所述鋼軌上的行走滑車，在所述行走滑車下方吊裝有飼料倉，所述飼料倉下半部分為棱臺形狀，底部為飼料倉出口，在所述飼料倉出口處設置有下料機構；在對應每個魚池上方的H型鋼軌道的下翼板下方設置有相應的定位識別板，在所述飼料倉上方或行走滑車下方，位于H型鋼軌道下翼板下的對應平面上設置有距離傳感器，所述距離傳感器與設置在所述投飼裝置上的隨機控制箱電連接，所述每個魚池上方的定位識別板與所述距離傳感器之間的距離均不相同；所述行走滑車通過至少一個拉壓力傳感器吊裝飼料倉，所述拉壓力傳感器與設置在所述投飼裝置上的隨機控制箱電連接，所述隨機控制箱通過無線通訊模塊和天線與固定的終端控制箱進行數(shù)據(jù)交換和控制信號的傳送，所述投飼裝置沿軌道行走到定位識別板的識別點后，所述隨機控制箱根據(jù)所述距離傳感器傳送的定位點的距離信息將所處位置信號傳送至終端控制箱，終端控制箱根據(jù)所處位置對應魚池投飼的要求，將需投飼料數(shù)據(jù)傳送至隨機控制箱，所述隨機控制箱控制所述下料機構從而控制所述飼料倉出口啟閉和開度，精確控制投飼；所述下料機構包括由步進電機帶動的飼料倉出口擋板，所述飼料倉出口擋板固定在步進電機輸出軸上。
2.如權利要求1所述的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于所述H型鋼軌道的左右嵌入鋼軌的其中一邊設置直流電機，驅動行走滑車，另一邊的鋼軌腹板側壁上設置有三條滑觸線，所述三條滑觸線分別連接電源的火線、零線和地線，并對應設置在行走滑車上的集電器的三個電刷，集電器連接到隨機控制箱為直流電機、投飼裝置和隨機控制箱的電氣兀件電。
3.如權利要求1所述的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于所述行走滑車包括平行設置的兩塊安裝板，一塊安裝板上安裝有主動軌道輪，另一塊安裝板上安裝有從動軌道輪，所述主動軌道輪和從動軌道輪分別設置在H型鋼軌腹板左右兩側的下翼板上，所述主動軌道輪通過減速齒輪組與直流電機相連。
4.如權利要求1或3所述的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于所述行走滑車下方固定一水平安裝平臺，所述距離傳感器安裝在所述水平安裝平臺上，所述拉壓力傳感器設置在所述水平安裝平臺和所述飼料倉之間，連接水平安裝平臺和飼料倉。
5.如權利要求4所述的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于所述飼料倉上半部分為長方體，所述拉壓力傳感器有四個，設置在水平安裝平臺和飼料倉的對應的兩側上， 每側設置兩個。
6.如權利要求1所述的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于所述H型鋼軌道為封閉式軌道。
7.如權利要求6所述的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于所述H型鋼軌道為跑道型封閉式軌道。
8.如權利要求1所述的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于所述飼料倉出口出料端面呈扇形，飼料倉出口擋板為對應的弧形，飼料倉出口擋板的旋轉軸采用步進電機輸出軸的延伸軸套，設置在所述飼料倉出口旁，在飼料倉出口關閉時飼料倉出口擋板把飼料倉出口包覆。
9.如權利要求1所述的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于所述距離傳感器采用超聲波距離傳感器。
10.如權利要求1所述的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于所述隨機控制箱包括與終端控制箱通訊的遠程通信模塊和天線、信號轉換模塊，與拉壓力傳感器相連的重量信號放大與計算模塊和模擬量輸入模塊，與直流電機相連的隔離數(shù)字量輸入/輸出模塊，與步進電機相連的步進控制驅動器和開關量輸入/輸出模塊，所述終端控制箱包括控制觸摸屏、信號轉換模塊、遠程通信模塊和天線及電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼系統(tǒng)，屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖領域。一種工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投飼系統(tǒng)，其特征在于在室內(nèi)魚池上方架設H型鋼軌道，在軌道上設置有投飼裝置，所述投飼裝置包括設置在鋼軌上的行走滑車，在所述行走滑車下方吊裝有飼料倉，在所述飼料倉出口處設置有下料機構；在每個魚池上方的H型鋼軌道的下翼板下方設置有定位識別板，在所述飼料倉上方或行走滑車下方設置有距離傳感器，所述每個魚池上方的定位識別板與所述距離傳感器之間的距離均不相同；所述行走滑車通過拉壓力傳感器吊裝飼料倉，所述投飼裝置沿軌道行走到定位識別板的識別點后，控制箱根據(jù)所述距離傳感器傳送的定位點確認位置，根據(jù)所處位置對應魚池投飼的要求，精確控制投飼。
文檔編號A01K61/02GK103039395SQ20131001170
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權日2013年1月11日
發(fā)明者莊保陸, 張業(yè)韡, 張宇雷, 吳凡, 陳石, 倪琦 申請人:中國水產(chǎn)科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所