淺談水產養殖投飼設備

孫雪萍

（江蘇省農機化服務站，江蘇 南京 210017）

水產養殖作為全球食品供應鏈中不可或缺的一環，隨著全球人口增長和消費模式的變化而迅速發展。根據聯合國糧農組織的報告，水產養殖產量已超過傳統捕撈量，成為主要的水產品來源。傳統水產養殖活動主要集中在自然水體，如在湖泊、河流和沿海地區進行的放養和捕撈，依賴自然環境，對水體的控制和管理較少。傳統養殖技術通常是勞動密集型的，依靠人工進行飼料投放和水質管理，效率較低，且容易受到自然條件的限制。隨著水產養殖業的快速擴張，智能高效、可持續的養殖技術變得尤為重要。

隨著人工智能和信息技術的發展，投飼設備開始向智能化方向演進。智能投飼設備作為水產養殖的核心技術之一，其發展和優化，對提高養殖效率、節省人工、降低環境影響具有重要意義。現階段水產養殖業，飼料成本達到總成本一半以上[1-2]，高效的投飼設備能夠減少飼料浪費，保證養殖水體的水質，進而提高水產品的質量和數量。現介紹水產養殖投飼設備，分析當前市場上不同類型投飼設備的技術特點、應用情況和存在的問題，提出建議，擬為促進水產養殖行業的技術進步和可持續發展提供參考。

1 投飼設備

1.1 類型

（1）固定式魚塘投飼機。適用于池塘養殖，設備固定，簡單實用，成本低，易維護。但投飼面積有限，受天氣環境影響大，易損壞，噪音大。

（2）氣力輸送式自動投飼機。適用規模化工廠養殖、網箱養殖，其結構簡單，可靠性強，能夠遠距離投飼和多點投飼，但投飼餌料須為干燥飼料，易堵塞，成本相對高。

（3）自動投飼機器人。適用于室內環境標準化池塘養殖、工廠化循環水養殖，自動化、智能化程度高，設備復雜，其投飼作業及定位精度受設備影響較大，成本相對較高。

（4）自動投飼船。適用于蝦蟹等小范圍水產養殖，自動化、智能化程度高，投飼作業受到天氣環境影響程度較大，轉塘難度大。

（5）自動投飼無人機。適用室外標準化池塘養殖、蝦蟹養殖、海洋網箱養殖，投飼效率高，設備復雜，投飼作業需要人工操作，而且續航時間短。

（6）網箱養殖投飼機。固定于小型漁船上，適用于海洋網箱養殖，投餌效率高，設備操作簡單，自動化程度不高，但人工海上作業有一定的危險性。

1.2 國內發展現狀

智能投飼技術是將物聯網、機器視覺、機器聲學、人工智能等智能化及信息技術應用于水產養殖投飼裝備，能夠根據養殖水質、生物行為、生物量等，按需投喂的一種創新技術。該技術能夠提高飼料利用率，降低養殖成本，減少水體污染，是一種綠色高效可持續的發展方向[3]。

目前，國內水產養殖投飼設備的研發相對滯后，機械化、自動化程度低。由于缺乏有效的投料控制技術，傳統方法造成了餌料的嚴重浪費和對水體的污染[4]。趙思琪等[5]針對水質受養殖技術影響的問題，研究了一種基于模糊邏輯控制理論的魚塘養殖精準投飼系統，通過檢測溶解氧和水溫，從而反饋到控制投飼系統，控制精度≥90%，餌料系數<9%，提高了飼料利用效率。

電動背負式魚塘飼料自動拋灑機，拋灑機容量20~50 L，主體PP 材質，工作電壓12 V，通過電動轉速盤，可以拋撒各種大小干性顆粒物料，拋撒距離可調節，調節范圍1~15 m，手提式拋撒轉速盤，實現輕松控制拋灑方向，同時可實現施肥、播種作業。

氣力輸送投飼機主要用于池塘投飼和網箱投飼，由料箱、下料器、羅茨風機和管道等部分組成。目前市場上主要有2 種氣力輸送方式：一種為負壓輸送，具有代表性的是風送式投飼機，現已廣泛投入市場。氣力池塘養殖自動投餌系統為飼料先由料倉送到儲料裝置，經分配裝置通過管道由氣力輸送到不同的養殖池塘，所有池塘投喂都可以通過計算機管理，從而實現集中式投餌。該投餌系統分為以下幾個部分：壓氣裝置、儲料裝置、下料裝置、分配裝置和控制裝置。

固定投餌機解決了手工費時費力的問題, 已廣泛應用于工廠化養殖、大棚養殖、深海網箱養殖，但是還存在投料不均勻，浪費飼料等問題。魚類的攝食效率對提高產量和降低成本具有重要作用。

針對固定投飼機投料不均勻的問題，某高校科研院所研發了一種軌道式淡水魚智能投飼機器人。該系統根據育苗的品種、日齡和密度，制定科學的飼喂曲線，同時檢測水質參數和魚的采食行為，動態調整飼喂策略，實現投料均勻和精準飼喂。

基于機器視覺和聲覺技術，檢測魚的采食行為和投喂飼料量等參數，評估魚群的食欲和攝食強度，從而制定科學的投飼方案，是目前研究的熱點之一。利用圖像處理技術，分析水面剩余浮餌量，從而計算出魚群當前攝食周期所需要的投飼量，依此研制出自動投餌設備。基于機器視覺的魚類采食檢測，易受光線、水面漂浮物等外界環境影響，在光線和天氣不好的情況下，具有一定的局限性。利用聲學分析技術的智能投飼技術應運而生[6]。聲波在傳播時會發生反射現象，檢測精度相對不高，該技術更適用于大面積的網箱養殖。為了采集魚群攝食行為的多個參數，為投飼設備的控制，提供更精準有效的反饋信息，開始研發利用機器視覺和聲覺，多模態數據融合的養殖魚群攝食規律及投飼策略，從而提高系統的檢測精度和智能化程度。

1.3 國外發展現狀

隨著科技的發展，發達國家如美國、德國、日本、挪威等，開發應用了多種自動投飼設備，對魚的采食行為分析，從而實現精準投飼[7]。飼料顆粒消耗的實時監測，是制定科學飼養策略的重要依據，可有效減少飼料浪費和水體污染，實現經濟效益和生態效益的雙贏。通過定時控制旋轉板，控制洗滌器式自動給料器，安裝發射紅外輻射的光電傳感器，當傳感器下沒有魚聚集時，反射的信號較少，停止喂食，從而節省了飼料，避免了對水體的污染。準確投喂表現在實時監測水下殘留餌料，實時反饋給投料機，從而控制給料量。但由于光線差、外界干擾多等原因，給水下圖像處理和顆粒檢測帶來了很大的挑戰。

挪威在20 世紀80年代，在鱈養殖中利用自動投餌系統與集魚系統[8]。Fast 等[9]于20 世紀末，為魚類養殖精量化投飼，研究投飼量和環境變量之間的關系；意大利20 世紀90年代將自動投餌技術用于浮式網箱養殖業[10]；2005年，Chang 等[4]在鰻養殖投飼中，研究其聚焦行為，并設計調控裝置，降低飼料成本顯著；近年來，Skien 等[11]利用電子成像等先進技術，對規模化網箱養殖機械化設備進行研究；Prem等[12]也開發出一套半集約化的機械投飼設備。

近年來，深度學習技術，相對于傳統機器學習具有更高的準確性。通過光流神經網絡生成光流幀，然后將光流幀輸入到三維卷積神經網絡（3DCNN）中，評估魚的攝食強度[13]。近紅外成像技術是一種量化魚類攝食行為變化的新方法。

在沿海國家，網箱養殖發展較快并具有巨大的潛力，但是該行業仍具有一些管理和技術問題，比如天氣變化和人為失誤，會影響養殖魚類的正常養殖。可以通過使用自動四軸飛行器避免，降低勞動力成本，提高飼料輸送效率。Skien 等[11]開發了一種氣動旋轉給料機，采用無人機和計算機視覺方法，獲取投料機的位置和方向。該方法能夠快速部署、設備安裝少、投料均勻優點。基于無人機的方法效率更好，可以通過捕獲由旋轉的飼料旋轉器覆蓋更大的網箱養殖面積。

2 存在問題及建議

2.1 精準投飼技術有待提升

盡管現代投飼設備已經能夠在一定程度上實現自動化和智能化，但在精準度方面仍是一個挑戰。例如，設備可能無法準確判斷魚群實際的飼料需求，導致飼料投放過量或不足，不僅影響魚群的生長，還可能導致資源浪費和環境問題。另外，設備的可靠性還需要進一步提升。在惡劣的養殖環境中，設備易受到損壞，維護和修理成本較高。此外，技術故障可能導致飼料供應中斷，對養殖產量造成影響。

在今后的研究中，應引入更先進的傳感器和監控技術，可更準確監測魚群行為和水質狀況。應用機器學習和數據分析技術，根據歷史數據和實時信息，調整投飼策略。使用更耐用和抗腐蝕的材料制造設備，增加其在惡劣環境下的穩定性和耐久性。定期進行設備維護和檢查，及時發現并解決潛在的技術問題。

2.2 投飼設備成本較高

盡管自動化和智能化投飼設備能提高效率，但其初始投資成本往往較高。設備需要定期維護以保持最佳運行狀態，這可能需要專業知識和額外的經費。

通過規模化生產和技術改進，降低設備制造成本。為中小型養殖企業提供政策支持和財務補貼，降低其投資成本。同時，開展設備使用和維護培訓，使養殖者能夠自行進行基本維護。

2.3 對生態環境影響較大

雖然先進的飼喂技術有助于減少對環境的影響，但未能正確使用或設備故障，可能導致飼料過量投放，從而加重水體污染和資源浪費。在追求養殖效益的同時，應確保生態平衡和資源的可持續利用。投飼設備的設計和應用，需要考慮長遠的生態影響。

開發環保型飼喂技術，如精準投飼系統，減少飼料浪費和水體污染。推廣生態友好型養殖模式，如循環水養殖系統，減少對自然水體的影響。在設計投飼設備時，關注生態平衡，開發集成多營養級養殖系統（IMTA）。促進行業內外的協作，包括政府、研究機構和養殖企業，共同推進可持續養殖技術的發展和應用。