本發(fā)明涉及一種蝦蟹池塘自主巡航投飼船及其投飼方法，屬于蝦蟹池塘投飼設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

飼料投喂是蝦蟹養(yǎng)殖過程中的重要環(huán)節(jié)。魚類養(yǎng)殖可以采取定點(diǎn)投喂方式，目前已有專用的自動(dòng)投飼機(jī)，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。蝦蟹的生活習(xí)性與魚類不同，一般均勻分布在整個(gè)池塘，并且經(jīng)常在池塘岸邊覓食。因此需要將飼料投放在池塘四周或全池均勻拋撒。由于缺少專門的投飼設(shè)備，目前蝦蟹養(yǎng)殖飼料一般由人工投喂，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且難以做到均勻投飼，降低了飼料利用率，同時(shí)，殘余的飼料還會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)惡化，增加養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)。隨著勞動(dòng)力成本不斷上升，投飼環(huán)節(jié)已成為蝦蟹養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的一個(gè)限制因素。因此，采用自動(dòng)化投飼設(shè)備替代人工投飼將是未來(lái)養(yǎng)殖行業(yè)的趨勢(shì)，但如何提供一種針對(duì)蝦蟹池塘的自動(dòng)化投飼設(shè)備是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

現(xiàn)有的養(yǎng)殖池塘投飼設(shè)備，難以滿足蟹蝦投飼的需求，本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)蟹蝦池塘的自動(dòng)化投飼設(shè)備，減輕人工投飼的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高投飼的均勻程度，同時(shí)提高飼料的利用率。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種蝦蟹池塘自主巡航投飼船，包括船體，所述船體上固定設(shè)置儲(chǔ)能裝置、電控箱8、下料器9、螺旋槳推進(jìn)器5；所述下料器9下方與儲(chǔ)料箱10連接，儲(chǔ)料箱10與出料裝置11連接，所述出料裝置11通過其內(nèi)部的動(dòng)力螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)將飼料推送至出料口11a；所述螺旋槳推進(jìn)器5為一對(duì)，設(shè)于船體尾部，所述出料口11a縱向位于一對(duì)推進(jìn)器5的中間。

進(jìn)一步的，所述動(dòng)力螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)的推進(jìn)速度可調(diào)，從而調(diào)節(jié)投飼的均勻度。

進(jìn)一步的，所述船體包括一對(duì)平行的浮體1、安裝支架7；所述一對(duì)浮體1通過安裝支架1連接固定成為一體。

更進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)能裝置為蓄電池，蓄電池設(shè)置在一對(duì)浮體上的電池倉(cāng)3內(nèi)。

更進(jìn)一步的，所述電控箱8固定設(shè)置在安裝支架7上，并位于船體的前部。

進(jìn)一步的，所述電控箱8內(nèi)設(shè)有嵌入式控制器12、GPS接收機(jī)13、電子羅盤14、測(cè)距傳感器15、無(wú)線通信模塊16、電源管理模塊17、第一直流電機(jī)調(diào)速器18、第二直流電機(jī)調(diào)速器19、第三直流電機(jī)調(diào)速器20；所述嵌入式控制器12作為整個(gè)控制系統(tǒng)的控制中心；所述測(cè)距傳感器15用于測(cè)距防撞；GPS接收機(jī)16用于獲取投飼船位置信息，電子羅盤14用來(lái)測(cè)量投飼船航向，測(cè)距傳感器15測(cè)量船體前方障礙物的距離，用于?？堪哆厱r(shí)防止碰撞；無(wú)線通信模塊16用于嵌入式控制器12與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信，上傳數(shù)據(jù)信息，接收命令參數(shù)；電源管理模塊17用來(lái)監(jiān)測(cè)船載電池的狀態(tài)；第一、第二直流電機(jī)調(diào)速器18、19用于控制兩個(gè)螺旋槳推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，從而控制航向和航速；第三直流電機(jī)調(diào)試器20用于控制下料器電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制投飼料速度。

一種蝦蟹池塘自主巡航投飼船的投飼方法，嵌入式控制器12通過串行接口讀取GPS接收機(jī)13和電子羅盤14的數(shù)據(jù)，獲取投飼船在池塘水面的位置及航向，計(jì)算當(dāng)前位置與設(shè)定路線的偏差，通過第一、第二直流電機(jī)調(diào)速器19、20調(diào)整左右兩個(gè)螺旋槳推進(jìn)器5的轉(zhuǎn)速?gòu)亩淖兒较?，逐漸縮小與設(shè)定路線的偏差。

進(jìn)一步的，自動(dòng)投飼船航行路線如下：投飼船航行路線是間距為D的螺旋折線，從起點(diǎn)位置開始，以折線形式自池塘邊緣向池塘中心旋轉(zhuǎn)繞進(jìn)，投飼船沿著折線形路線航行的同時(shí)通過下料器投放飼料，最終當(dāng)兩條相鄰的平行航線間的間距小于D時(shí)，則當(dāng)前航線作為最終航線，投飼船航行至與前方相互垂直航線間距離小于D的位置時(shí)，即到達(dá)終點(diǎn)，并從終點(diǎn)沿直線返回起點(diǎn)，等待下一次投飼任務(wù)。

更進(jìn)一步的，通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)將P1、P2、P3、P4是池塘四角的坐標(biāo)發(fā)送給投飼船上的嵌入式控制器，控制器程序根據(jù)池塘四角位置坐標(biāo)以及螺旋折線路徑間距D計(jì)算出折線路徑上各個(gè)拐點(diǎn)的坐標(biāo)，(x0，y0)，(x1，y1)...(xn，yn)，從而確定螺旋折線路徑；沿折線路徑上每段直線路徑，控制器程序使投飼船沿著每段直線路徑航行，并在接近拐點(diǎn)時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)向并進(jìn)入下一段直線航行路徑，直到到達(dá)終點(diǎn)位置，完成一次投飼航行任務(wù)。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)自動(dòng)投飼船能夠在池塘內(nèi)沿指定路線巡航并投放飼料，從而代替人工投喂，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；

2)可實(shí)現(xiàn)少量多次投喂，提高投飼均勻性，從而提高飼料利用率，降低蝦蟹養(yǎng)殖成本，并減少水體污染。該投飼船結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便安裝維護(hù)，船體采用雙體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好。

3)下料器包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和螺桿，電機(jī)帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，從而將飼料從料箱輸送至出料管；出料管末端向下傾斜，飼料從出料管落入兩個(gè)螺旋槳之間的水中，隨著螺旋槳尾流向船體后方擴(kuò)散；由于螺旋槳造成水流的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，飼料隨著旋轉(zhuǎn)的水流呈螺旋運(yùn)動(dòng)，相比直接沉入水底的方式，該方法飼料在水體中停留時(shí)間長(zhǎng)，能夠擴(kuò)散到更多的水域范圍，從而提高投飼的均勻性。

4)自動(dòng)投飼船的行進(jìn)路線設(shè)計(jì)為在池塘內(nèi)沿折線形式自池塘邊緣向池塘中心旋轉(zhuǎn)繞進(jìn)，并且通過控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整行進(jìn)路線的準(zhǔn)確性，折線之間的間距為定值D，飼料投放更均勻，無(wú)死角。設(shè)計(jì)巧妙。

5)投飼船采用雙體結(jié)構(gòu)，提高船體穩(wěn)定性；推進(jìn)裝置采用雙螺旋槳，提高航行轉(zhuǎn)向靈活性；采用蓄電池供電；投料機(jī)構(gòu)設(shè)置在船體中心位置。

6)通過GPS導(dǎo)航實(shí)時(shí)測(cè)量投飼船在池塘內(nèi)的位置，采用電子羅盤測(cè)量船體航向，控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)兩個(gè)螺旋槳推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速使投飼船沿指定的路線或方向巡航，可靠性高，控制精確度高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明蝦蟹池塘自主巡航投飼船的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是出料裝置的出料位置與螺旋推進(jìn)器的相對(duì)位置的示意圖，圖中示意出螺旋推進(jìn)器對(duì)于飼料的螺線形均勻擴(kuò)散的效果。

圖3是本發(fā)明蝦蟹池塘自主巡航投飼船控制系統(tǒng)的示意圖。

圖4是本發(fā)明蝦蟹池塘自主巡航投飼船在池塘內(nèi)按照設(shè)定路線和坐標(biāo)進(jìn)行行進(jìn)的示意圖。

圖中，1.浮體，3.電池艙，5.螺旋槳推進(jìn)器，7.安裝支架，8.電控箱，9.下料器，10.儲(chǔ)料箱，11.出料裝置，11a.出料口，12.嵌入式控制器，13.GPS接收機(jī)，14.電子羅盤，15.測(cè)距傳感器，16.無(wú)線通信模塊，17.電源管理模塊，18.第一直流電機(jī)調(diào)速器，19.第二直流電機(jī)調(diào)速器，20.第三直流電機(jī)調(diào)速器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

參見圖1-圖2，船體具有左右兩個(gè)浮體1，每個(gè)浮體1中間位置設(shè)有電池艙3。兩個(gè)浮體1通過安裝支架7連接成整體。蓄電池3重量大，安裝船體電池艙內(nèi)可以降低整個(gè)投飼船的重心，兩組電池分別安裝在兩個(gè)船體的中間位置，保持左右對(duì)稱，以提高船身穩(wěn)定性。左右兩個(gè)推進(jìn)器5固定在安裝支架7上。通過調(diào)節(jié)兩個(gè)推進(jìn)器5的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)，可以控制投飼船的航速及前進(jìn)或后退。儲(chǔ)料箱9安裝在支架7中間位置，儲(chǔ)料箱9上部為圓筒形，下部為圓錐形，以減少風(fēng)的影響。儲(chǔ)料箱圓錐形下部的底端安裝有下料器10。下料器10由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)料箱9中的飼料依靠重力進(jìn)入下料器10的進(jìn)口，再由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)輸送至出料裝置11，最終落入兩個(gè)螺旋槳推進(jìn)器5正中間的水中。飼料落入水中后隨著螺旋槳水流向船體后方水體擴(kuò)散。電控箱8內(nèi)安裝有控制裝置，用來(lái)控制投飼船的巡航和投飼。

附圖3所示，控制裝置包括嵌入式控制器12、GPS接收機(jī)13，電子羅盤14、無(wú)線通信模塊16、電源管理模塊17、第一、第二、第三直流電機(jī)調(diào)速器18、19、20等。GPS接收機(jī)13用于測(cè)量投飼船在地球坐標(biāo)系中的經(jīng)度和緯度，電子羅盤14用于測(cè)量投飼船的航向。電源管理模塊17用來(lái)監(jiān)測(cè)船載電池的狀態(tài)。第一、二直流電機(jī)調(diào)速器18和19用于控制兩個(gè)螺旋槳推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，從而控制航向。第三直流電機(jī)調(diào)試器20用于控制下料器電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制投料速度。嵌入式控制器12從GPS讀取經(jīng)度和緯度數(shù)據(jù)，并換算成投飼船在池塘中的位置坐標(biāo)，同時(shí)從電子羅盤讀取航向數(shù)據(jù)。嵌入式控制器控制程序計(jì)算投飼船位置坐標(biāo)與設(shè)定路線的偏差，根據(jù)路徑偏差調(diào)整航向，逐漸減小路徑偏差，從而實(shí)現(xiàn)沿設(shè)定路線巡航。第一、第二直流電機(jī)調(diào)速器18、19根據(jù)嵌入式控制器指令改變左右兩個(gè)推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整航向。

附圖4所示，下料器包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和螺桿，電機(jī)帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，從而將飼料從料箱輸送至出料管。出料管末端向下傾斜，飼料從出料管落入兩個(gè)螺旋槳前方的水中，隨著螺旋槳尾流向船體后方擴(kuò)散。由于螺旋槳造成水流的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，飼料隨著旋轉(zhuǎn)的水流呈螺旋運(yùn)動(dòng)，相比直接沉入水底的方式，該方法飼料在水體中停留時(shí)間長(zhǎng)，能夠擴(kuò)散到更多的水域范圍，從而提高投飼的均勻性。

附圖4所示，P1、P2、P3、P4是池塘四角，投飼船航行路線是間距為D的螺旋折線，從起點(diǎn)位置開始，以折線形式向池塘中心旋轉(zhuǎn)繞進(jìn)，投飼船沿著折線形路線航行的同時(shí)通過下料器投放飼料，最終當(dāng)兩條相鄰的平行航線間的間距小于D時(shí)，則當(dāng)前航線作為最終航線，投飼船航行至與前方相互垂直航線間距離小于D的位置時(shí)，即到達(dá)終點(diǎn)，并從終點(diǎn)沿直線返回起點(diǎn)，等待下一次投飼任務(wù)。通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)將這四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)發(fā)送給投飼船上的嵌入式控制器，控制器程序根據(jù)池塘四角位置坐標(biāo)以及螺旋折線路徑間距D計(jì)算出折線路徑上各個(gè)拐點(diǎn)的坐標(biāo)(x0，y0)，(x1，y1)...(xn，yn)，從而確定螺旋折線路徑。沿折線路徑上每段直線路徑，控制器程序使投飼船沿著每段直線路徑航行，并在接近拐點(diǎn)時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)向并進(jìn)入下一段直線航行路徑，直到到達(dá)終點(diǎn)位置，完成一次投飼航行任務(wù)。