一种基于水产养殖无人艇的智能料仓装置及系统

摘要

本发明公开了一种基于水产养殖无人艇的智能料仓装置及系统，包括、包括储料机构、出料装置、升降装置和充电装置，储料机构包括饵料储料仓和药水储料仓，饵料储料仓和药水储料仓的出料口分别连接相应的出料装置，升降装置安装于储料装置的外侧，升降装置用于调节无人艇位置，方便进行补料；智能料仓装置通过配套的智能料仓系统，具有自动为水产养殖无人艇补充饵料、药水、电量的功能，能够精准控制补充量并将相关数据传回控制中心，使水产养殖进一步参数化、科学化，同时使水产养殖无人艇进一步无人化、智能化。

说明书

技术领域

本发明公开了一种基于水产养殖无人艇的智能料仓装置及系统，涉及水产养殖设备智能控制技术领域。

背景技术

目前，随着智能化水产养殖的推广应用，一些较大规模的水产养殖开始使用自动化器械养殖，其中一部分采用的是无人艇或无人船替代人工撒料、洒药。但受无人艇或无人船载重量及电量的限制，大多数水产养殖无人艇或无人船仍需要人工进行频繁的补充饵料、药水以及充电，自动化程度不高，效率与传统人工方式相比没有显著提升。尤其是对于大型养殖网箱，载重量、电池容量都受限的无人艇由于续航弱、人工频繁补料等原因，更难以胜任，这也导致了水产养殖无人艇或无人船的推广使用受到限制。

在实际应用中，针对无人艇或无人船的这些缺陷，出现了一些供无人艇或无人船补料的岸边简易装置，但大多数仅仅是便于人工上料的机械机构，需要人员全程参与；另外，由于水产养殖确定饲料投喂量较为复杂，需要按池塘估算全年净产量，再确定所用饲料的饲料系数，估算出全年饲料总需求量，然后根据季节、水温、水质与养殖对象的生长特点和营养需求，随生长周期动态分配投饲量，简易的机械补料装置自动化程度较低，无法实现自动按需补料。在养殖中尤其是一些大中型网箱养殖，不仅需要投放饵料，还需要喷洒药水进行杀虫灭菌，且目前并没有针对双料仓的自动补料装置。

发明内容

本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供了一种基于水产养殖无人艇的智能料仓装置及系统，为无人艇智能投料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于水产养殖无人艇的智能料仓装置，包括储料机构，出料装置、升降装置和充电装置，所述储料机构包括饵料储料仓和药水储料仓，所述饵料储料仓和药水储料仓的出料口分别连接相应的出料装置，所述的升降装置安装于储料装置下方控制器箱体的外侧，所述升降装置包括：升降台和升降驱动机构，升降驱动机构采用丝杆调节结构，升降台用于放置无人艇，所述的升降驱动机构连接升降台，升降台上设置限位结构，用于调节无人艇位置，方便进行补料；所述出料装置的外侧通过角件安装有由多块亚克力板制成的亚克力防水罩，用于确保在雨雪天气下，避免机电产品由于雨水而缩短使用寿命甚至引起短路漏电等更严重的后果；所述充电装置安装于控制器箱体内，用于为无人艇充电。

所述饵料储料仓和药水储料仓均由不锈钢板折弯焊接而成，具有良好的强度和耐腐蚀性，既耐受了室外的风雨侵蚀，又避免了储存的饵料和药水对料仓的腐蚀，料仓上盖通过铰链与料仓主体连接，可以开合用于工作人员定期清理仓库；所述料仓主体上方相对于上盖合缝处有橡胶圈密封，防止饵料受潮变质，同时，橡胶圈可以避免上盖盖上后存在缝隙，导致雨雪天雨水流入；所述两个料仓后部均开有监视窗口用于观察饵料和药水的余量，所述监视窗口由亚克力板嵌入料仓后壁开槽内；所述两个料仓并排安装，并开有一个出料口，两个出料口之前的距离与无人艇上的进料口之间的距离相适配。

进一步的，为解决智能料仓为无人艇补料时因水面波动而导致补料困难的问题，智能料仓安装有升降装置；所述升降台由不锈钢板制成，呈矩形设置，表面光滑，且表面的四周分别设置限位结构，限位结构包括：限位板，所述限位板向升降台内部倾斜，对称设置在升降台的四个顶端，若无人艇的位置出现了左右方向的偏差，限位板协助无人艇依靠重力自动调整到正确的位置，保证无人艇托起时处于升降台的中央位置，从而与上述出料装置的出料口相对准；同时，两对限位板可由卡槽调节位置，以适配不同尺寸的无人艇；且控制升降驱动机构运动的电机为防水电机。

进一步的，所述的饵料储料仓的内部交叉设置若干块导流隔离板，所述导流隔离板为一定倾斜角度的支撑板，支撑板的一端连接于饵料储料仓内壁，支撑板的另一端向下倾斜设置，使饵料在重力作用下有序滑落下，以此将新旧饵料排序隔离并避免旧饵料的堆积，同时导流隔离板还可以起到分担压力的作用，避免底层饵料被压坏，饵料储料仓设有斜面则可以避免部分饵料积存于角落难以输出；所述的饵料储料仓和药水储料仓的底部倾斜设置，且最低处开设出料口，出料口出设置有向下倾斜的坡道。

进一步的，所述饵料储料仓的出料装置包括螺旋轴送料机构，螺旋轴送料机构的进料口低于饵料储料仓出料口，饵料储料仓的出料口是成一定倾斜角度的斜面，所述螺旋轴送料机构通过步进电机控制转速，步进电机输出轴连接螺旋送料机构的螺旋送料轴，螺旋轴送料机构由步进电机控制转速来实现饵料的定量下落，所述螺旋轴送料机构的下料口安装有辅助导流管，所述辅助导流管的进口与螺旋轴送料机构下料口对准（辅助导流管的进口与下料口中心对齐），辅助导流管的出口对齐无人艇上饵料仓的补料入口，辅助导流管外部安装有保护套，防止在补料时与无人艇箱体的摩擦损耗；

所述药水储料仓底部出料口固定有水泵，所述水泵进口连接药水储料仓底部出料口，所述水泵出口安装有辅助导流管，所述辅助导流管进口与水泵出口对准（辅助导流管进口与水泵出口中心对齐），辅助导流管出口侧壁安装有红外测距传感器，用于使辅助导流管出口对齐无人艇上的药水仓的补料入口，辅助导流管外部安装有保护套，防止在补料时与无人艇箱体的摩擦损耗。

进一步的，两个所述辅助导流管出口侧壁均安装有红外液位传感器，用于避免补充饵料或药水时超过箱体限定高度，形成红外液位传感器与料仓系统设定补料量的双重保障，解决无人艇补料溢出造成浪费的问题；所述辅助导流管与电动伸缩杆相连接，当辅助导流管出口对齐无人艇上的饵料箱或者药水箱补料入口后，电动伸缩杆伸长，将相应的辅助导流管插入饵料箱或者药水箱内。

进一步的，控制器箱体外安装有视觉摄像头，与所述辅助导流管出口侧壁安装的红外测距传感器配合，形成视觉摄像头与红外测距传感器对无人艇定位的双重校准，解决无人艇靠岸时精准定位的问题。

进一步的，控制器箱体侧壁与无人艇充气浮筒的相对位置安装有防撞软垫，防止无人艇靠岸时对料仓的碰撞损坏。

进一步的，所述充电装置安装于智能料仓中，所述的充电装置采用无线充电装置，其位置接近于无人艇电池位置，在无人艇靠岸自动补充饵料与药水的同时，为无人艇无线充电，解决无人艇的充电续航问题。

进一步的，所述的饵料储料仓底部设置电阻应变片式压力传感器，用于检测饵料储料仓内饵料的数量，所述的药水储料仓内设置红外液位传感器，用于检测药水储料仓内的输入数量。

进一步的，所述的饵料储料仓和药水储料仓的侧壁开设螺旋开口，所述的螺旋开口分别连接一个输料管的一端，所述的输料管的另一端连接远程的储料仓。

一种基于水产养殖无人艇的智能料仓系统，连接于上述的基于水产养殖无人艇的智能料仓装置上，包括：料仓端和监控端，监控端与料仓端采用云服务器进行通讯连接，所述的料仓端包括控制模块、进料模块和出料模块，所述的控制模块分别连接进料模块和出料模块，所述的进料模块用于控制智能料仓装置补料，所述的出料模块用于控制智能料仓装置出料。

进一步的，所述的控制模块包括中控模块、充电模块、存储单元、无线模块、驱动模块以及应急模块；

所述的中控模块用于控制智能料仓中充电模块、存储单元、无线模块、应急模块和驱动模块这五大模块，存储单元、无线模块、应急模块和驱动模块均安装于控制器箱体内；

所述的充电模块用于给无人艇充电，充电模块安装于储料机构的箱体侧壁上；

所述的存储单元用于存储补充饵料、药水、电量的相关数据和历史记录；

所述的无线模块用于料仓端与云服务器的无线通信；

所述的应急模块用于充当备用电源，当外接电源意外断电时，为中控模块供电，并通过网络及时发送意外消息至控制中心，提醒相关人员及时检修，以保障整个智能料仓系统在意外情况的正常运行；

所述的驱动模块用于驱动进料模块和出料模块运行；

所述的进料模块包括：第一驱动器、鼓风机、水压泵和管路分配器，第一驱动器由驱动模块控制且驱动鼓风机、水压泵和管路分配器运行；

所述的第一驱动器用于驱动鼓风机、水压泵和管路分配器按要求运行；

所述的鼓风机用于将饵料通过软管输送至智能料仓的饵料储料仓内；

所述的水压泵用于将药水通过软管输送至智能料仓的药水储料仓内；

所述的管路分配器用于实现将饵料或药水输送到设定的各待投料仓，从而完成下一次各投饲点位投饲的准备，通过管路分配器实现多个料仓投料；

所述的出料系统包括：第二驱动器、步进电机、水泵和升降装置，所述的第二驱动器由驱动模块控制且驱动步进电机、水泵和升降装置运行；

所述的步进电机用于为无人艇的饵料箱补料，安装在智能料仓的饵料仓外侧；

所述的水泵用于为无人艇的药水箱补药，安装在智能料仓的药水仓外侧；

所述的升降装置用于使无人艇脱离水面，避免风浪使无人艇摆动或水位时高时低，造成饵料或药水补充过程中的浪费甚至污染料仓周边水质；同时可协助无人艇调整到与智能料仓下料机构配合的正确位置；

所述的监控端包括：服务器端，所述的服务器端连接液位检测模块、距离检测模块、压力检测模块、无人艇电量检测、GPS模块以及存储模块；

所述的服务器端用于监控和控制料仓端；

所述的液位检测模块用于检测药水储料仓以及无人艇两箱的余量；

所述的距离检测模块用于检测无人艇是否到达与智能料仓配合补料的正确位置；

所述的压力检测模块用于检测饵料储料仓的余量；

所述的无人艇电量检测用于检测无人艇的电量并及时做好无人艇充电工作；

所述的GPS模块用于水域地图导入以及无人艇定位检测；

所述的存储模块用于储存智能料仓的补料历史与无人艇的充电及补料历史。

本发明通过在水产养殖岸边设置智能料仓，且智能料仓具有自动为水产养殖无人艇补充饵料、药水、电量的功能，且能够精准控制补充量并将相关数据传回控制中心，使水产养殖进一步参数化、科学化。智能料仓作为水产养殖无人艇的补充，将料仓、补料装置、补药水装置、充电装置集成一体，拓展了水产养殖无人艇的应用场景，可以提高其在大型养殖网箱的工作效率，同时使水产养殖无人艇进一步无人化、智能化。

有益效果：本发明通过升降台使无人艇脱离水面，避免风浪和水面波动造成的无人艇摇晃和摆动，造成饵料或药水补充过程中的浪费甚至污染料仓周边水质；同时可协助无人艇调整到与智能料仓下料机构配合的正确位置。

本发明的充电装置安装于智能料仓中，其位置接近于靠岸无人艇的电池位置，在无人艇靠岸自动补充饵料与药水的同时，为无人艇无线充电。

本发明的智能料仓系统，作为水产养殖无人艇的补充，在良好储存饵料和药水的同时，可以智能高效的自动为水产养殖无人艇补料、补药和充电，并提高水产养殖无人艇的续航能力与工作效率。同时，智能化料仓可由电脑远程控制每日投饲量与撒药量，并代替人工准确记录每次补充饵料的数量和时间，配合水产养殖无人艇形成一套完整的数据化养殖系统，使水产养殖进一步智能化、科学化。

附图说明

图1为本发明的整体结构轴测图；

图2为本发明的外观结构主视图；

图3为本发明的后视图；

图4为本发明的内部结构剖视图；

图5为本发明的安装防水罩后的轴测图；

图6为本发明与无人艇的配合使用示意图；

图7为本发明与远端工厂送料装置的配合使用示意图；

图8为本发明电动伸缩杆与辅助导流管的放大视图；

图9为本发明水泵外观主视图；

图10为本发明出料机构局部剖视图；

图11为本发明饵料储料仓的底视图；

图12为本发明升降台的轴测图；

图13为本发明的智能控制功能图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1~12所示的一种实施例图，一种用于水产养殖无人艇的智能料仓系统，包括储料机构1、密封橡胶圈2、料仓上盖3、铰链4、步进电机5、水泵6、红外测距传感器7、充电装置8、螺旋轴送料机构9、导流隔离板10、监视窗口11、中控模块12、亚克力防水罩13、辅助导流管14、电动伸缩杆15、控制器箱体16、应急模块17、红外液位传感器18、电阻应变片式压力传感器19、升降台20、螺旋开口21。

所述料仓上盖3通过铰链4和储料机构1顶部相铰接，储料机构1整体由不锈钢折弯焊接制成，既保证了其在户外的不易损坏，又可以耐受饵料、药水对储料机构的腐蚀；所述储料机构1上对应料仓上盖3内部周边的顶部安装有密封橡胶圈2，通过密封橡胶圈2实现合上料仓上盖3时实现料仓的密封，延长饵料在料仓中的保存时间，防止了雨雪天气雨水的渗漏，避免饵料在储料机构1中受潮变质影响水产品的养殖效果；当料仓内部需要维修或清洁时，养殖人员可将料仓上盖3通过铰链2打开储料机构1进行维护；当维护完毕后，合上料仓上盖3，并配合密封橡胶圈2保证料仓上盖3与储料机构1密封。

所述储料机构1后部开有一槽并嵌入透明亚克力板作为监视窗口11，养殖人员可以直观的通过监视窗口11直观的观察料仓内部的情况；所述储料机构1侧面开有与外接补料管相配合的螺旋开口21，用于工厂的输料管向料仓输送饵料和药水。

所述储料机构1中的饵料仓内部固定安装有导流隔离板10，导流隔离板10为多块有一定倾斜角度的板材，使饵料在重力的作用下可以有序滑落，既能按饵料投入先后排序，避免部分先加入的饵料积存太久而变质失去营养价值，亦能分担部分压力，避免底部的饵料受过大压力而损坏失效；所述储料机构1中的饵料储料仓安装有电阻应变片式压力传感器19，将饵料仓重力信息即时发送至数据中心，当检测到重力低于最低设定数值时，相关人员及时做好饵料补充工作；所述螺旋轴送料机构9安装于饵料储料仓底部外侧的出口处，饵料储料仓底部出口处有成一定角度的斜坡，且螺旋轴送料机构9的进料口略低于饵料储料仓底部饵料出口，便于饵料畅通补充流入螺旋轴送料机构9中；所述螺旋轴送料机构9由步进电机5精准控制转速，以便定速定量将饵料输出；所述螺旋轴送料机构9的下料口安装有辅助导流管14，所述辅助导流管14中心与螺旋轴送料机构9出口中心对齐，辅助导流管14出口侧壁安装有红外测距传感器7用于使辅助导流管14出口对齐无人艇上的饵料箱补充入口；所述辅助导流管14与电动伸缩杆15相连接，当辅助导流管14出口对齐无人艇上的饵料箱补充入口后，电动伸缩杆15伸长，将辅助导流管14插入无人艇的饵料箱内，避免饵料补充过程中的浪费。

所述储料机构1中的药水储料仓内底部有向出口成一定角度倾斜的斜坡的斜面，避免药水在药水储料仓底部残留积聚；所述储料机构1中的药水储料仓内侧壁安装有红外液位传感器，当液位低于液位传感器时，数据中心会收到液位传感器的提醒信息，相关人员可及时做好饵料补充工作；所述储料机构1中的药水仓底部出口处固定有水泵6，所述水泵6出口安装有辅助导流管14；所述辅助导流管14中心与水泵6出口的中心对齐，辅助导流管14出口侧壁安装有红外测距传感器7用于使辅助导流管14出口对齐无人艇上的药水箱补充入口；所述辅助导流管14出口侧壁安装有红外液位传感器18用于避免补充饵料或药水时超过箱体限定高度；所述辅助导流管14与电动伸缩杆15相连接，当辅助导流管14出口对齐无人艇上的饵料箱补充入口后，电动伸缩杆15伸长，将辅助导流管14插入无人艇的药水箱内，避免药水补充过程中的浪费甚至污染料仓周边水质。

所述升降台20呈矩形设置，且表面的四周分别设置限位板，限位板向升降台内部倾斜，对称设置在升降台20的四个顶端，若无人艇的位置出现了左右方向的偏差，限位板协助无人艇依靠重力自动调整到正确的位置，保证无人艇托起时处于升降台的中央位置，从而与上述出料装置的出料口相对准。

所述的充电装置采用无线充电装置，所述充电装置8直接采用外接电网供电，并且充电装置8根据无人艇与料仓相对位置确定其安装位置确保在补充饵料、药水时，无线充电可以同时进行，节约充电时间，提高效率。

所述包括步进电机5、螺旋轴送料结构9、水泵6、电动伸缩杆15在内的机电产品均采用具有一定的防水能力的型号，同时在这些机电产品的外围，通过角件安装有由多块亚克力板制成的亚克力防水罩13，用于确保在雨雪天气下，避免机电产品由于雨水而缩短使用寿命甚至引起短路漏电等更严重的后果。

所述应急模块17和中控模块12位于储料机构1下部密闭防水的控制器箱体16内，所述充电装置8、步进电机5、水泵6、红外测距传感器7、红外液位传感器18、电阻应变片式压力传感器19、中控模块12、电动伸缩杆15均由外接电源供电；所述应急模块17在正常情况下只储存电量而不为其他设备供电，仅当外接电源意外断电时充当备用电源，主要为中控模块12供电，通过网络及时发送意外消息至控制中心，提醒相关人员及时检修，以保障整个智能料仓系统在意外情况的正常运行，避免造成更严重的损失。

如图13所示，一种基于水产养殖无人艇的智能料仓系统，包括：料仓端和监控端，监控端与料仓端采用云服务器进行通讯连接，所述的料仓端包括控制模块、进料模块和出料模块，所述的控制模块分别连接进料模块和出料模块，所述的进料模块用于控制智能料仓装置补料，所述的出料模块用于控制智能料仓装置出料。

所述的控制模块包括中控模块、充电模块、存储单元、无线模块、驱动模块以及应急模块；

所述的中控模块用于控制智能料仓中充电模块、存储单元、无线模块、应急模块和驱动模块这五大模块，存储单元、无线模块、应急模块和驱动模块均安装于控制器箱体内；

所述的充电模块用于给无人艇充电，充电模块安装于储料机构的箱体侧壁上；

所述的存储单元用于存储补充饵料、药水、电量的相关数据和历史记录；

所述的无线模块用于料仓端与云服务器的无线通信；

所述的应急模块用于充当备用电源，当外接电源意外断电时，为中控模块供电，并通过网络及时发送意外消息至控制中心，提醒相关人员及时检修，以保障整个智能料仓系统在意外情况的正常运行；

所述的驱动模块用于驱动进料模块和出料模块运行；

所述的进料模块包括：第一驱动器、鼓风机、水压泵和管路分配器，第一驱动器由驱动模块控制且驱动鼓风机、水压泵和管路分配器运行；

所述的第一驱动器用于驱动鼓风机、水压泵和管路分配器按要求运行；

所述的鼓风机用于将饵料通过软管输送至智能料仓的饵料储料仓内；

所述的水压泵用于将药水通过软管输送至智能料仓的药水储料仓内；

所述的管路分配器用于实现将饵料或药水输送到设定的各待投料仓，从而完成下一次各投饲点位投饲的准备，通过管路分配器实现多个料仓投料；

所述的出料系统包括：第二驱动器、步进电机、水泵和升降装置，所述的第二驱动器由驱动模块控制且驱动步进电机、水泵和升降装置运行；

所述的步进电机用于为无人艇的饵料箱补料，安装在智能料仓的饵料仓外侧；

所述的水泵用于为无人艇的药水箱补药，安装在智能料仓的药水仓外侧；

所述的升降装置用于使无人艇脱离水面，避免风浪和水面波动造成的无人艇摇晃和摆动，造成饵料或药水补充过程中的浪费甚至污染料仓周边水质；同时可协助无人艇调整到与智能料仓下料机构配合的正确位置；

所述的监控端包括：服务器端，所述的服务器端连接液位检测模块、距离检测模块、压力检测模块、无人艇电量检测、GPS模块以及存储模块；

所述的服务器端用于监控和控制料仓端；

所述的液位检测模块用于检测药水储料仓以及无人艇两箱的余量；

所述的距离检测模块用于检测无人艇是否到达与智能料仓配合补料的正确位置；

所述的压力检测模块用于检测饵料储料仓的余量；

所述的无人艇电量检测用于检测无人艇的电量并及时做好无人艇充电工作；

所述的GPS模块用于水域地图导入以及无人艇定位检测；

所述的存储模块用于储存智能料仓的补料历史与无人艇的充电及补料历史。

本发明为用于水产养殖无人艇的智能料仓系统，当工作人员在数据中心观测到仓内饵料余量不足时，启动工厂内的鼓风机，将饵料通过软管输送至智能料仓的饵料仓内，当饵料仓压力达到一定值时，压力传感器向数据中心传输相应信息，鼓风机自动停止。当工作人员在数据中心观测到仓内药水余量不足时，启动工厂内的水压泵，将药水通过软管输送至智能料仓的药水仓内，当药水液面达到一定值时，红外液位传感器向数据中心传输相应信息，水压泵自动停止。当无人艇返回补充饵料时，当红外测距传感器确定无人艇停留位置准确后，升降台自动抬升，将无人艇托出水面，避免风浪和水面波动造成的无人艇摇晃和摆动，造成饵料或药水补充过程中的浪费甚至污染料仓周边水质。当储料机构中饵料需要排出时，电动伸缩杆伸长，带动辅助导流管伸入无人艇补料口，辅助固定无人艇位置，然后，由中控模块按照相关补料参数，控制步进电机以一定的转速带动螺旋轴送料机构运转，出口处的饵料进入螺旋轴送料机构并按一定的速度被排出，再经由辅助导流管落入无人艇中，同时料仓内的饵料在重力的作用下，沿导流隔离板滑落，顺序下落补充至料仓出口，当完成补料后步进电机停转，饵料停止通过出口排出，电动伸缩杆缩短并将辅助导流管抽离出无人艇；当储料机构中药水需要排出时，由中控模块控制水泵排出所需量的药水，同样经由伸入无人艇中的辅助导流管流入无人艇。当补充饵料、药水的同时，充电装置将自动为无人艇补充电量。在补充饵料药水和电量的过程中，中控模块同时负责通过网络实时将补充饵料、药水、电量的相关数据传回数据中心并记录在档，供养殖人员参考，也使得水产养殖进一步自动化、数据化、科学化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。