專利名稱：一種池塘養(yǎng)殖聲控投喂方法及基于該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種池塘養(yǎng)殖聲控投喂方法及基于該方法的裝置，屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
投飼是水產(chǎn)養(yǎng)殖中的重要環(huán)節(jié)，投飼技術(shù)不僅關(guān)系經(jīng)濟(jì)效益，也是實(shí)現(xiàn)水質(zhì)調(diào)控的關(guān)鍵。傳統(tǒng)投飼控制完全依靠經(jīng)驗(yàn)和視覺觀察，無法精確考慮生物量變化和環(huán)境因子的影響，隨著集約化養(yǎng)殖迅速發(fā)展和勞動成本上升，自動投飼系統(tǒng)受到越來越多的關(guān)注。自動投飼系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是魚類投喂模型和生長模型，但是單純基于模型的投飼控制屬于開環(huán)控制，模型準(zhǔn)確度、魚類體質(zhì)差別以及其他因素都會對其控制效果造成影響，系統(tǒng)需要尋找一種有效的反饋，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。目前投飼反饋的方法主要有 兩類:第一類基于殘餌檢測，包括紅外檢測和多普勒檢測，由殘餌率控制投飼速度和停止投飼的時(shí)間，這種檢測殘餌的投飼方法是對在魚類完成進(jìn)食之后殘餌的密度情況進(jìn)行監(jiān)控，這種對殘餌進(jìn)行監(jiān)測的投飼方法控制比較滯后，難以對飼料進(jìn)行準(zhǔn)確的投放，如果投放過多，會對養(yǎng)殖水體造成污染；第二類基于魚群位置，當(dāng)魚群離開投飼區(qū)域后停止投飼，這種投飼方法控制也比較滯后，而且無法對魚類進(jìn)食情況進(jìn)行監(jiān)測，僅僅監(jiān)測魚類的位置，往往不能準(zhǔn)確的反應(yīng)魚類對飼料的需求。研究表明，魚類的食欲與攝食時(shí)發(fā)出的聲音強(qiáng)度存在近似線性的關(guān)系，但是僅僅根據(jù)這層關(guān)系還是難以設(shè)計(jì)出適合的投喂系統(tǒng)和控制方法，因?yàn)閿z食聲音存在即時(shí)性，其強(qiáng)度波動很大，投喂系統(tǒng)的投喂速度根本無法與攝食聲音的強(qiáng)度具備即時(shí)的、直接的線性的關(guān)系；同時(shí)，水下背景環(huán)境本身具有一定聲音強(qiáng)度，要把攝食聲音從背景環(huán)境中提取出來，而且要分頻率、在時(shí)間軸上形成連續(xù)的動態(tài)特性，也具有很高難度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中所述的技術(shù)問題，利用上述這種線性關(guān)系的特性，本發(fā)明提供了一種投喂方法，構(gòu)建了一個(gè)聲學(xué)監(jiān)測平臺，監(jiān)測分析池塘內(nèi)魚的攝食信號，并形成自動投飼。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種池塘養(yǎng)殖聲控投喂方法，包括以下步驟，I)測定X秒內(nèi)投喂水域的水下環(huán)境的背景噪聲，建立背景噪聲功率譜密度，所述背景噪聲功率譜密度的X秒均值定義為第一 PSD ；2)測定投飼后投喂水域的水下環(huán)境的聲信號，建立投飼后聲功率譜密度，所述投飼后聲功率譜密度定義為第二 PSD，所述第二 PSD沿時(shí)間軸動態(tài)變換；3)投飼后聲功率譜密度和背景噪聲平均功率譜密度對應(yīng)頻率相減后得到攝食聲功率譜密度，所述攝食聲功率譜密度的定義為第三PSD ；4)通過積分公式計(jì)算某一時(shí)刻的攝食功率糖
權(quán)利要求
1.一種池塘養(yǎng)殖聲控投喂方法，其特征在于:包括以下步驟， 1)測定X秒內(nèi)投喂水域的水下環(huán)境的背景噪聲，建立背景噪聲功率譜密度，所述背景噪聲功率譜密度的X秒均值定義為第一 PSD ； 2)測定投飼后投喂水域的水下環(huán)境的聲信號，建立投飼后聲功率譜密度，所述投飼后聲功率譜密度定義為第二 PSD，所述第二 PSD沿時(shí)間軸動態(tài)變換； 3)投飼后聲功率譜密度和背景噪聲平均功率譜密度對應(yīng)頻率相減后得到攝食聲功率譜密度，所述攝食聲功率譜密度的定義為第三PSD ； 4)通過積分公式計(jì)算某一時(shí)刻的攝食功率
2.如權(quán)利要求1所述池塘養(yǎng)殖聲控投喂方法，其特征在于: 實(shí)施步驟5)之前，先預(yù)估投喂總量，再根據(jù)投喂總量確定所述N秒內(nèi)的投喂量，確定N秒內(nèi)的投飼速度，N秒后的剩余飼料量在加快投飼時(shí)間段、減緩?fù)讹晻r(shí)間段內(nèi)完成投飼。
3.如權(quán)利要求1所述的池 塘養(yǎng)殖聲控投喂方法，其特征在于:所述X秒為10秒，所述N秒為30秒。
4.如權(quán)利要求1所述的池塘養(yǎng)殖聲控投喂方法，其特征在于:所述池塘養(yǎng)殖聲控投喂的對象為羅非魚，所述加快投飼攝食功率為0.15 0.20W,所述減緩?fù)讹晹z食功率為0.05 0.10W，所述停止投飼攝食功率為0.01 0.03W。
5.如權(quán)利要求4所述的池塘養(yǎng)殖聲控投喂方法，其特征在于:所述起始頻率ms為IOOOHz，截止頻率叫為6000Hz。
6.一種基于權(quán)利要求1所述的池塘養(yǎng)殖聲控投喂方法的裝置，其特征在于:包括水聽器，所述水聽器置于養(yǎng)殖池塘投飼區(qū)域的水下，所述水聽器與濾波放大器連接，所述濾波放大器與A/D轉(zhuǎn)換采集卡連接，所述A/D轉(zhuǎn)換采集卡與計(jì)算機(jī)主機(jī)連接，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)與飼料投放裝置連接，控制飼料投放速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種池塘養(yǎng)殖聲控投喂方法，其特征在于包括以下步驟，1)測定投喂水域的水下環(huán)境的背景噪聲，建立背景的平均功率譜密度pn(m)，2)測定開始后投喂水域的聲信號，計(jì)算投飼后聲功率譜密度p(m)；3)投飼后聲功率譜密度p(m)和背景噪聲平均功率譜密度pn(m)按頻率相減后得到魚類攝食聲功率譜密度；4)通過積分公式計(jì)算某一時(shí)刻的攝食功率其中ms為起始頻率，me為截止頻率，并得到攝食功率-時(shí)間曲線圖；5)獲取攝食功率-時(shí)間的N秒均線圖，并根據(jù)其上的攝食功率值分別設(shè)定加快投飼攝食功率、減緩?fù)讹晹z食功率、停止投飼攝食功率。
文檔編號A01K61/02GK103070126SQ201310016669
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者湯濤林, 陳軍, 唐榮, 劉世晶, 苗雷 申請人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所