關(guān)于網(wǎng)箱投餌裝置分組集成控制的研究與分析

朱成俊+李成思

摘 要：網(wǎng)箱養(yǎng)殖具有集約化、高密度、高效益等特點，是我國漁業(yè)產(chǎn)業(yè)的主力軍，但目前網(wǎng)箱養(yǎng)殖的投餌裝置存在輸電難，安全性低等問題。本研究以投餌裝置為研究對象，采用獨特的控制策略配合分組集成的控制方式有效解決了輸電中壓降和高電流的關(guān)鍵性難題，有效降低了人工成本，大大提高了投餌設(shè)備的安全性。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)箱；投餌裝置；分組集成；邏輯控制

中圖分類號：S951.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）31-0195-02

引言

近年來，我國漁業(yè)資源衰退嚴(yán)重，魚類網(wǎng)箱養(yǎng)殖成為捕撈漁民轉(zhuǎn)產(chǎn)轉(zhuǎn)業(yè)、漁業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)[1，2]。網(wǎng)箱養(yǎng)魚充分利用近海水域、水庫和湖泊資源，是確保我國水產(chǎn)品供應(yīng)的重要手段。我國水產(chǎn)網(wǎng)箱養(yǎng)殖規(guī)模很大，但主要以人工投喂為主，在人工成本逐漸增加的情況下，采用專用投伺設(shè)備代替人工投喂餌料，已是迫切需求[3，4]。要實現(xiàn)網(wǎng)箱投伺自動化，大力推廣網(wǎng)箱投餌裝置，還受到某些條件的制約[5，6]。現(xiàn)有技術(shù)存在以下三方面的問題：（1）電能補(bǔ)給困難。由于海上網(wǎng)箱一般離岸邊較遠(yuǎn)，220V電源很難輸送到適宜網(wǎng)箱養(yǎng)魚的魚排上；（2）柴油發(fā)電成本過高。（3）高危險，海水具有腐蝕性，一般的電纜經(jīng)過海水的浸泡可能會出現(xiàn)漏電情況，這樣會導(dǎo)致養(yǎng)殖人員觸電，造成人員傷亡。

為解決上述問題，考慮采用太陽能伺服供電系統(tǒng)供電，但采用太陽能也存在一定的問題，因為太陽能發(fā)電系統(tǒng)電壓較低，儲能以蓄電池為主。網(wǎng)箱投餌系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量較多會造成啟動電流過大，導(dǎo)致系統(tǒng)的使用效率和安全系數(shù)降低。故將網(wǎng)箱投餌系統(tǒng)通過合理的集成分組進(jìn)行控制，這樣可以大大提高投餌設(shè)備的實用性、可行性和安全性。

1 網(wǎng)箱投餌裝置分組集成控制系統(tǒng)的原理

現(xiàn)有使用投餌裝置的網(wǎng)箱養(yǎng)殖，由于距離岸邊遠(yuǎn)，送電困難；而且采用柴油發(fā)電的成本較高；此外，無論是發(fā)電設(shè)備還是送電的電纜，當(dāng)遇到海水時很容易被腐蝕、導(dǎo)致漏電，具有較高危險性。

網(wǎng)箱投餌系統(tǒng)是一種由供能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和多個投餌裝置組成的集成式的網(wǎng)箱投餌系統(tǒng)。

（1）供能系統(tǒng)：由太陽能板，太陽能控制器，蓄電池和輸電線構(gòu)成，接線方式如圖1所示。其中，太陽能板的功率為100W，工作電壓為18.5V，基本尺寸為1200*540*30MM，可以保證在有日照的情況下給投餌裝置的控制系統(tǒng)持續(xù)供電，且在投餌裝置不工作時對蓄電池進(jìn)行充電；蓄電池的基本參數(shù)為12V，135AH，外觀尺寸為532*183*209MM。該供電系統(tǒng)可以保證整個控制系統(tǒng)的正常運行，且操作簡單方便。

（2）控制系統(tǒng)：由若干臺邏輯控制器和輸電線組成，每臺邏輯控制器連接并控制3-5臺投餌裝置，且每臺邏輯控制器控制投餌裝置的啟停時間相互錯開，避免整個系統(tǒng)出現(xiàn)大電流情況，如圖2所示。

（3）投餌裝置

投餌裝置采用拋盤式投喂，利用偏心輪和鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，促使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生振動，從而達(dá)到均勻下料，飼料顆粒經(jīng)下料口落入拋料轉(zhuǎn)盤，借助電機(jī)的高轉(zhuǎn)速帶動轉(zhuǎn)盤將飼料拋出。此投餌裝置噪音小，不會影響網(wǎng)箱魚苗的覓食；且拋撒面積均勻，破碎率低，提高了餌料的使用率；外觀采用藍(lán)色工程塑料外殼，堅固耐用，如圖3所示。

網(wǎng)箱投餌系統(tǒng)布置在近海海域，以分組集成的方式進(jìn)行投餌，如圖4所示，每臺單獨的投餌裝置對應(yīng)魚排的一個網(wǎng)箱，負(fù)責(zé)此網(wǎng)箱的全部投喂工作；3-5臺為一組，由一個小型控制器進(jìn)行邏輯控制。總控系統(tǒng)調(diào)度這些小型控制器進(jìn)行成組投餌裝置的間歇控制，以合理的控制策略實現(xiàn)系統(tǒng)的低壓底流工作。環(huán)保的供能系統(tǒng)布置在魚排中央，由太陽能板和蓄電池構(gòu)成。

該系統(tǒng)有以下優(yōu)點：（1）合理的控制策略配合分組集成的控制方式解決了輸電中壓降和高電流的關(guān)鍵性難題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（2）采用太陽能板循環(huán)供電，避免柴油發(fā)電造成水體污染，綠色環(huán)保；（3）合理的線路布局避免了電纜受到腐蝕，安全性能大大提升。

2 網(wǎng)箱投餌裝置分組集成控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

網(wǎng)箱投餌裝置在寧波網(wǎng)箱養(yǎng)殖示范基地已經(jīng)投入使用，分組集成控制系統(tǒng)采用太陽能板循環(huán)供電，避免柴油發(fā)電造成水體污染，綠色環(huán)保，有效的解決了輸電中壓降和高電流的關(guān)鍵性難題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，圖5為現(xiàn)場布置圖，該系統(tǒng)有效減少了7人力勞動，并節(jié)約了成本。

本系統(tǒng)采取以分組集成的方式控制投餌裝置，每個網(wǎng)箱對應(yīng)設(shè)置一個投餌設(shè)備，每組采用一個邏輯控制器，各控制器最終由蓄電池供電；組與組之間通過控制器進(jìn)行啟動設(shè)計設(shè)置，各組投餌設(shè)備依排序開啟，降低了蓄電池到投餌機(jī)的導(dǎo)線長度，減少電壓衰減，提高了安全性。

3 結(jié)束語

文章闡述了一種安全高效，綠色環(huán)保的網(wǎng)箱投餌裝置的控制系統(tǒng)，采用獨特的控制策略配合分組集成的控制方式有效的解決了輸電中壓降和高電流的關(guān)鍵性難題，大大提高投餌設(shè)備的實用性、可行性和安全性。該系統(tǒng)為相關(guān)網(wǎng)箱投餌系統(tǒng)的研究提供了理論借鑒，具有較高的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張惠娣，汪昌固，王賢成.基于無線通信和PLC的網(wǎng)箱自動投餌系統(tǒng)設(shè)計[J].控制工程，2014，21（4）：520-523.

[2]胡昱，郭根喜，湯濤林，等.基于MCGS的深水網(wǎng)箱自動投餌遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展，2010，31（6）：110-115.

[3]汪昌固.網(wǎng)箱智能投喂系統(tǒng)開發(fā)及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].太原科技大學(xué)，2014.

[4]王順杰，陳晶晶，荊成財，等.網(wǎng)箱養(yǎng)殖智能投飼監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2012，39（2）：59-63.

[5]莊保陸，郭根喜.水產(chǎn)養(yǎng)殖自動投餌裝備研究進(jìn)展與應(yīng)用[J].南方水產(chǎn)科學(xué)，2008，4（4）：67-72.

[6]劉志強(qiáng).海上網(wǎng)箱養(yǎng)殖自動投餌器的研制[D].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.endprint