一种鱼、虾智能精准投饵系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于水产养殖领域，涉及一种养殖鱼、虾的智能精准投饵系统，具体涉 及一种基于计算机视觉技术和组态控制技术的鱼、虾智能精准投饵系统。
【背景技术】
[0002] 目前对于工厂化养殖鱼虾的饵料投喂主要依靠人工投饵以及机器定时定量投饵， 人工投喂虽能较好地依靠人工经验对养殖对象的摄食欲望进行判断，提高饵料的利用率， 但成本较高，费时费力；而一般的机器定时定量投喂虽然在一定程度上节省了人工成本，但 容易造成饵料过量投喂或者投喂不足等情况；本实用新型提出的基于计算机视觉技术和组 态控制技术的鱼虾智能投喂系统，能在人工成本被有效降低的情况下，提高饵料的利用，保 证养殖鱼虾的福利化生长。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高效便捷的基于计算机视 觉技术和组态控制技术的鱼虾智能精准投饵系统及方法，为水产养殖领域针对不同对象的 合理化投喂提供技术支持。
[0004] 本实用新型的鱼、虾智能精准投饵系统，包括DSP、PLC触摸屏一体机、主机显示器 一体机及若干养殖池，每个养殖池一侧边缘设有圆形的焚光标记，其对侧边缘安置有投令耳 装置，投饵装置包括称重传感器及设于其上的风机、螺旋推进器和饵料存储仓，螺旋推进器 的进料口连接饵料存储仓的出料口，螺旋推进器的出料口处设有投饵口，螺旋推进器连接 风机，风机用于将位于投饵口处的饵料吹出进行投喂，饵料存储仓的侧壁上装有摄像头，摄 像头位于投饵口正上方；
[0005] 每个投饵装置还包括模拟量采集模块、变频器二和变频器一，称重传感器与模拟 量采集模块连接，螺旋推进器与变频器一连接，风机与变频器二连接，模拟量采集模块、变 频器一和变频器二均与PLC触摸屏一体机相接，摄像头与DSP相连，PLC触摸屏一体机、DSP 均与主机显示器一体机相连。
[0006] 应用上述鱼、虾智能精准投饵系统的方法，包括以下步骤：
[0007] 1)建立有效投饵距离查询表：
[0008] A、摄像头具有三种安装角度，即与饵料存储仓仓壁夹角α为30°、45°或60°， 投饵口具有四种安装角度，即与饵料存储仓仓壁的夹角β为45°、50°、55°或60°，二者 按照不同的安置角度，共有12种不同安置组合；
[0009] 在每种安置组合中，将荧光标记放在摄像头视线内的养殖池一侧边缘各个不同位 置，在每一位置处，摄像头将实时画面传送至DSP，DSP对视频画面进行去噪处理，并在R分 量下利用ACWE(无边界主动轮廓技术）对荧光标记进行识别、提取；
[0010]Β、利用计算机视觉技术计算荧光标记面积S以及其8个极限像素点的坐标：两个 水平切线点Α1、Α2,两个垂直切线点Β1、Β2,两个45°斜切线点C1、C2,两个135°斜切线点 D1、D2,获得一组参数组合；
[0011] C、人工量出荧光标记处于每一位置时，点A2距离投饵口的直线距离L;
[0012] D、对每种安置组合建立其有效投饵距离查询表：表中每组参数组合映射唯一一个 直线距离L;获得各安置组合的有效投饵距离查询表；
[0013] 2)人工选择当前投饵装置应用的养殖对象为鱼或虾，并调整投饵口和摄像头各 自位置确定安置组合；摄像头将实时画面传送至DSP，DSP对视频画面进行去噪处理，并在R 分量下利用ACWE(无边界主动轮廓）技术对荧光标记进行识别、提取，获得实时参数组合； 查询步骤1)建立的有效投饵距离查询表，获得相应的预估投饵距离；
[0014] 3)DSP将2)中所预估的投饵距离发送至主机显示器一体机，主机显示器一体机继 而将该信息反馈至PLC触摸屏一体机，PLC触摸屏一体机根据所投喂饵料种类以及事先拟 合好的饵料投出抛物线方程，计算出该投饵距离内变频器一和变频器二的最佳参数设置组 合；利用该参数组合可使在预估的投饵距离内经投饵口喷洒出的饵料的作用范围最大化；
[0015] 4)当养殖对象为鱼时：PLC触摸屏一体机按照3)中计算出的变频器一和变频器 二的最佳参数组合进行投饵，同时摄像头将鱼群实时摄食画面传输至DSP进行鱼群摄食 Kinetic动能E计算，具体为：
[0016] ①DSP利用粒子平流方案particleadvectionscheme对当前画面中鱼群目标进 行提取（无需进行背景去除）；
[0017] ②DSP在Cr分量下对经①处理好的画面进行鱼群摄食Kenetic动能计算，公式如 下：
[0019] 其中m为所提取鱼群中的目标个数，Vl为鱼群中每个目标的速度，1为速度熵 (entropy)，即在不同速度范围内目标个数所占百分比的熵之和。
[0020] 再将计算结果经主机显示器一体机同步发送至PLC触摸屏一体机，PLC触摸屏一 体机根据Kenetic动能大小实时调整变频器一和变频器二的参数，继而改变投饵量；
[0021] 当养殖对象为虾时：PLC触摸屏一体机根据3)中计算出的变频器一进行投饵，当 当前投喂量已完成设定投喂量的90%时，PLC触摸屏一体机改变变频器一和变频器二的参 数组合，使得经投饵口喷洒饵料速率降低，继续投饵；当继续投饵量达到99%时，PLC触摸 屏一体机继续改变变频器一和变频器二的参数组合，使得经投饵口喷洒饵料速率进一步降 低，继续投饵；反复如此，直至最后未投饵量低于称重传感器的最小灵敏度为止。
[0022] 本实用新型的有益效果是：
[0023] 本实用新型的基于计算机视觉技术和组态控制技术的鱼虾智能精准投饵系统，结 构简单，操作方便，所采用的计算机视觉技术和组态控制技术分别主要由DSP和PLC执行， 可在保证在较低的人工成本以及较高饵料利用率的前提下实现养殖对象的福利化生长。采 用本实用新型的系统进行鱼虾的智能投饵，方法简单，快捷高效，可极大程度上避免不必要 的人工成本，提高饵料的利用率，为养殖鱼虾的福利化生长提供技术支持。
【附图说明】
[0024] 图1是本实用新型的鱼、虾智能精准投饵系统；
[0025] 图2是焚光标记的示意图；
[0026] 图中：1_荧光标记；2-养殖池；3-变频器一；4-变频器二；5-模拟量采集模块； 6-DSP;7_PLC触摸屏一体机；8-主机显不器一体机；9-称重传感器；10-风机；11-t耳料存 储仓；12-螺旋推进器；13-投t耳口；14-摄像头。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0028] 参照图1，本实用新型的基于计算机视觉技术和组态控制技术的鱼虾智能精准投 令耳系统，包括DSP6、PLC触摸屏一体机7、主机显不器一体机8及若干养殖池2,每个养殖池 2 -侧边缘设有圆形的荧光标记1，其对侧边缘安置有投饵装置，投饵装置包括称重传感器 9及设于其上的风机10、螺旋推进器12和饵料存储仓11，螺旋推进器12的进料口连接饵 料存储仓11的出料口，螺旋推进器12的出料口处设有投饵口 13,螺旋推进器12连接风机 10,风机10用于将位于投饵口处的饵料吹出进行投喂，饵料存储仓11的侧壁上装有摄像头 14,摄像头14位于投饵口正上方；
[0029] 每个投饵装置还包括模拟量采集模块5、变频器二4和变频器一3,称重传感器9 与模拟量采集模块5连接，螺旋推进器12与变频器一 3连接，风机10与变频器二4连接， 模拟量采集模块5、变频器一3和变频器二4均与PLC触摸屏一体机7相接，摄像头14与 DSP6相连，PLC触摸屏一体机7、DSP6均与主机显示器一体机8相连。
[0030] 荧光标记1安置在摄像头14视野范围内并正对投饵口13,摄像头14可与饵料存 储仓11仓壁呈三个角度安置，夹角α可以为30°、45°、60