2020-12-25 09:41:01
智能投餌施藥作業(yè)船?！≠Y料圖
近日，在江蘇省常州市舉辦的全國水產(chǎn)養(yǎng)殖機械化現(xiàn)場會上，只見一艘白色的無人作業(yè)船駛?cè)胄诽?，投餌、施藥、轉(zhuǎn)塘、駐泊，流暢的作業(yè)演示讓200余名農(nóng)機、漁業(yè)領(lǐng)域代表大呼“驚艷”。
“一畝水面的投餌時間要多長？續(xù)航能力怎么樣？”“怎么樣保證餌料分布均勻？”“一艘作業(yè)船價格是多少？”江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院趙德安教授被養(yǎng)蟹大戶們包圍著，逐一回答大家對自己研發(fā)的河蟹養(yǎng)殖智能投餌施藥作業(yè)船的問題。
看著這款市面上極為少見的河蟹作業(yè)船，養(yǎng)殖大戶們仿佛看到了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)“機器換人”的希望。
機械化率低，水產(chǎn)養(yǎng)殖是份辛苦活
水產(chǎn)養(yǎng)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(yè)，要么一人撐船通過船載機器作業(yè)。”一位養(yǎng)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(jīng)驗，拋撒隨意性強，“這對需要全池塘均勻投餌、施藥的河蟹養(yǎng)殖來說，是最需要補齊的短板。”該養(yǎng)殖戶說。
在我國，農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在不平衡不充分的現(xiàn)象，在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域尤其突出。趙德安負(fù)責(zé)的江蘇省漁業(yè)科技類項目“河蟹養(yǎng)殖池塘全覆蓋自動均勻投餌作業(yè)船研發(fā)與應(yīng)用示范”，正是瞄準(zhǔn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)投餌作業(yè)船的潛在市場。
“餌料是河蟹的主要營養(yǎng)來源，但吃不完的餌料又會污染養(yǎng)殖水體。因此，我們要把餌料精準(zhǔn)、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(nóng)業(yè)攻關(guān)項目“工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖多環(huán)境因子的遠程監(jiān)控”，趙德安和水產(chǎn)養(yǎng)殖結(jié)下了緣分。如今，這項研究工作已持續(xù)了8年時間，趙德安也儼然成了“河蟹專家”。和農(nóng)戶合作的過程，更讓他深入了解到水產(chǎn)養(yǎng)殖戶對機械化的迫切需求。
他介紹，作業(yè)船的一項重要功能就是把餌料準(zhǔn)確投放到河蟹的“領(lǐng)地”中，因為河蟹的“領(lǐng)地”意識強，食物不充足的情況下就會發(fā)生打斗，影響品相進而影響售價。此外，河蟹的價格也和規(guī)格成正比，特別是在大規(guī)格河蟹的養(yǎng)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(zhǔn)投放，算法成決勝之招
現(xiàn)場演示中，這艘雙體船結(jié)構(gòu)、明輪驅(qū)動和其他功能部件組成的作業(yè)船，明顯區(qū)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(shè)計是為了在水里更加穩(wěn)當(dāng)，明輪驅(qū)動是為了保護水草，投餌裝置和施藥系統(tǒng)也進行了優(yōu)化。”趙德安介紹說。作為電氣信息工程學(xué)院的教授，機電一體化控制是趙德安的研究特長。
趙德安認(rèn)為，投餌好不好要看兩項關(guān)鍵指標(biāo)，一個是投餌裝置是否投放精準(zhǔn)，另一個就是自動導(dǎo)航能否精準(zhǔn)。
“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(nèi)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(diào)。”最讓趙德安驕傲的還是團隊在導(dǎo)航控制算法方面的突破，不僅實現(xiàn)了自動規(guī)劃作業(yè)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(fā)明了自動導(dǎo)航方向?qū)崟r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(yè)船盡快回到導(dǎo)航航線上來。江蘇北斗衛(wèi)星導(dǎo)航檢測中心有限公司的檢驗報告顯示，作業(yè)船直線導(dǎo)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(shù)要求。包括算法在內(nèi)，趙德安團隊圍繞水產(chǎn)養(yǎng)殖機械已獲授權(quán)發(fā)明專利16件，發(fā)表論文30余篇。
功能優(yōu)化，養(yǎng)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(shù)和具體裝備結(jié)合起來，還要考慮水產(chǎn)養(yǎng)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(xué)校內(nèi)試制成功，校內(nèi)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(yè)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(yǎng)殖戶使用起來很不方便，必須進行輕量化設(shè)計。
幾經(jīng)優(yōu)化，目前這臺由衛(wèi)星導(dǎo)航的投餌船已經(jīng)更新到了第三代，重量從近500斤降到了300多斤，機械結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品化設(shè)計都有了明顯改觀，還增加了施藥系統(tǒng)，可以實現(xiàn)投餌和噴藥兩項作業(yè)。
特別是第三代樣機，增加了輔助轉(zhuǎn)塘和自動駐泊兩項功能。趙德安介紹，江蘇蘇南地區(qū)多為20畝左右的小塘，利用作業(yè)船的自身動力實現(xiàn)轉(zhuǎn)塘，作業(yè)船可以在相鄰池塘間快速轉(zhuǎn)移，這意味著一艘作業(yè)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(yè)船，完成作業(yè)任務(wù)后可以自動停泊。養(yǎng)殖場工作人員加完料、設(shè)定好作業(yè)路徑后，就可以放心地讓作業(yè)船自主工作了。
2018年全國河蟹養(yǎng)殖面積達1000萬畝，年產(chǎn)量約80萬噸，總產(chǎn)值超過550億元。其中，江蘇省河蟹養(yǎng)殖產(chǎn)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(yǎng)殖智能投餌施藥作業(yè)船的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展信心很足。
“試驗數(shù)據(jù)顯示，作業(yè)船1個小時可以完成40畝蟹塘的投餌施藥作業(yè)。”他說，河蟹養(yǎng)殖正在由追求產(chǎn)量的“大養(yǎng)蟹”向以質(zhì)量效益為中心的“養(yǎng)大蟹”轉(zhuǎn)變，自動化機械作業(yè)將極大幅度地降低人工作業(yè)成本，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟效益，也更多地為水產(chǎn)養(yǎng)殖健康快速發(fā)展賦能。
吳奕 記者 顏旭
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