2020-12-25 09:41:01
智能投餌施藥作業船?！≠Y料圖
近日，在江蘇省常州市舉辦的全國水產養殖機械化現場會上，只見一艘白色的無人作業船駛入蟹塘，投餌、施藥、轉塘、駐泊，流暢的作業演示讓200余名農機、漁業領域代表大呼“驚艷”。
“一畝水面的投餌時間要多長？續航能力怎么樣？”“怎么樣保證餌料分布均勻？”“一艘作業船價格是多少？”江蘇大學電氣信息工程學院趙德安教授被養蟹大戶們包圍著，逐一回答大家對自己研發的河蟹養殖智能投餌施藥作業船的問題。
看著這款市面上極為少見的河蟹作業船，養殖大戶們仿佛看到了水產養殖業“機器換人”的希望。
機械化率低，水產養殖是份辛苦活
水產養殖過程中，投餌、施藥、除草靠什么？“主要靠人力，要么一人撐船一人作業，要么一人撐船通過船載機器作業。”一位養蟹大戶感嘆，人工撐船投餌喂料，不僅僅是勞動強度大、人工成本高的問題，更重要的是全靠經驗，拋撒隨意性強，“這對需要全池塘均勻投餌、施藥的河蟹養殖來說，是最需要補齊的短板。”該養殖戶說。
在我國，農業機械化和農機裝備產業發展還存在不平衡不充分的現象，在水產養殖領域尤其突出。趙德安負責的江蘇省漁業科技類項目“河蟹養殖池塘全覆蓋自動均勻投餌作業船研發與應用示范”，正是瞄準了水產養殖業投餌作業船的潛在市場。
“餌料是河蟹的主要營養來源，但吃不完的餌料又會污染養殖水體。因此，我們要把餌料精準、均勻地投送給河蟹，讓它們吃飽吃好又不會吃剩下。”2001年，因主持江蘇省“十五”農業攻關項目“工廠化水產養殖多環境因子的遠程監控”，趙德安和水產養殖結下了緣分。如今，這項研究工作已持續了8年時間，趙德安也儼然成了“河蟹專家”。和農戶合作的過程，更讓他深入了解到水產養殖戶對機械化的迫切需求。
他介紹，作業船的一項重要功能就是把餌料準確投放到河蟹的“領地”中，因為河蟹的“領地”意識強，食物不充足的情況下就會發生打斗，影響品相進而影響售價。此外，河蟹的價格也和規格成正比，特別是在大規格河蟹的養殖上，“3.5兩以上的公蟹和3兩以上的母蟹，每漲一兩的重量，價格都能翻上一番。”
精準投放，算法成決勝之招
現場演示中，這艘雙體船結構、明輪驅動和其他功能部件組成的作業船，明顯區別于市場上僅有的一兩款機型。“雙體船抗搖擺能力強，這樣設計是為了在水里更加穩當，明輪驅動是為了保護水草，投餌裝置和施藥系統也進行了優化。”趙德安介紹說。作為電氣信息工程學院的教授，機電一體化控制是趙德安的研究特長。
趙德安認為，投餌好不好要看兩項關鍵指標，一個是投餌裝置是否投放精準，另一個就是自動導航能否精準。
“我們在料斗下安裝了稱重傳感器，感知料斗剩余餌料的重量，使料倉內剩余餌料量可測，并確保自動投餌裝置的下料速度可控、拋料器拋幅可調。”最讓趙德安驕傲的還是團隊在導航控制算法方面的突破，不僅實現了自動規劃作業路徑，而且精度極高。
以往依靠下個固定拐點定位計算航線偏差的角度，糾偏作用小，團隊通過研究發明了自動導航方向實時插點算法及航道切換策略，糾偏作用明顯增強，能夠讓偏離航線的作業船盡快回到導航航線上來。江蘇北斗衛星導航檢測中心有限公司的檢驗報告顯示，作業船直線導航跟蹤進度為4.1厘米，遠遠高于直線航跡偏差不超過20厘米的技術要求。包括算法在內，趙德安團隊圍繞水產養殖機械已獲授權發明專利16件，發表論文30余篇。
功能優化，養殖戶使用更方便
單項研究對趙德安團隊來說難度并不大，但要把機電一體化控制技術和具體裝備結合起來，還要考慮水產養殖用戶的實際使用需求，“要達到三者完美的融合，需要付出很多。”趙德安說。
性能試驗、建模、仿真與計算、再試驗與分析……2016年第一代樣機在江蘇大學校內試制成功，校內水體玉帶河就成了試驗場所。然而這種人工河堤岸由石塊壘成，作業船上岸很不方便。趙德安意識到，船體太重，下水容易上岸難，養殖戶使用起來很不方便，必須進行輕量化設計。
幾經優化，目前這臺由衛星導航的投餌船已經更新到了第三代，重量從近500斤降到了300多斤，機械結構和產品化設計都有了明顯改觀，還增加了施藥系統，可以實現投餌和噴藥兩項作業。
特別是第三代樣機，增加了輔助轉塘和自動駐泊兩項功能。趙德安介紹，江蘇蘇南地區多為20畝左右的小塘，利用作業船的自身動力實現轉塘，作業船可以在相鄰池塘間快速轉移，這意味著一艘作業船可以供多個蟹塘使用，能有效地降低用戶使用成本。此外，安裝了自動駐泊裝置的作業船，完成作業任務后可以自動停泊。養殖場工作人員加完料、設定好作業路徑后，就可以放心地讓作業船自主工作了。
2018年全國河蟹養殖面積達1000萬畝，年產量約80萬噸，總產值超過550億元。其中，江蘇省河蟹養殖產量約占全國的一半。龐大的市場前景，讓趙德安對這款河蟹養殖智能投餌施藥作業船的產業化發展信心很足。
“試驗數據顯示，作業船1個小時可以完成40畝蟹塘的投餌施藥作業。”他說，河蟹養殖正在由追求產量的“大養蟹”向以質量效益為中心的“養大蟹”轉變，自動化機械作業將極大幅度地降低人工作業成本，提高水產養殖業的經濟效益，也更多地為水產養殖健康快速發展賦能。
吳奕 記者 顏旭
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