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(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖機(jī)械化現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上，只見一艘白色的無(wú)人作業(yè)船駛?cè)胄诽粒娥D、施藥、轉(zhuǎn)塘、駐泊，流暢的作業(yè)演示讓200余名農(nóng)機(jī)、漁業(yè)領(lǐng)域代表大呼“驚艷”。
“一畝水面的投餌時(shí)間要多長(zhǎng)？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(jià)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(duì)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(jī)器換人”的希望。
機(jī)械化率低，水產(chǎn)養(yǎng)殖是份辛苦活
水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)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(guò)船載機(jī)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(dòng)強(qiáng)度大、人工成本高的問題，更重要的是全靠經(jīng)驗(yàn)，拋撒隨意性強(qiáng)，“這對(duì)需要全池塘均勻投餌、施藥的河蟹養(yǎng)殖來(lái)說(shuō)，是最需要補(bǔ)齊的短板。”該養(yǎng)殖戶說(shuō)。
在我國(guó)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)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(xiàng)目“河蟹養(yǎng)殖池塘全覆蓋自動(dòng)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(chǎng)。
“餌料是河蟹的主要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，但吃不完的餌料又會(huì)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(huì)吃剩下。”2001年，因主持江蘇省“十五”農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目“工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖多環(huán)境因子的遠(yuǎn)程監(jiān)控”，趙德安和水產(chǎn)養(yǎng)殖結(jié)下了緣分。如今，這項(xiàng)研究工作已持續(xù)了8年時(shí)間，趙德安也儼然成了“河蟹專家”。和農(nóng)戶合作的過(guò)程，更讓他深入了解到水產(chǎn)養(yǎng)殖戶對(duì)機(jī)械化的迫切需求。
他介紹，作業(yè)船的一項(xiàng)重要功能就是把餌料準(zhǔn)確投放到河蟹的“領(lǐng)地”中，因?yàn)楹有返?ldquo;領(lǐng)地”意識(shí)強(qiáng)，食物不充足的情況下就會(huì)發(fā)生打斗，影響品相進(jìn)而影響售價(jià)。此外，河蟹的價(jià)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(jià)格都能翻上一番。”
精準(zhǔn)投放，算法成決勝之招
現(xiàn)場(chǎng)演示中，這艘雙體船結(jié)構(gòu)、明輪驅(qū)動(dòng)和其他功能部件組成的作業(yè)船，明顯區(qū)別于市場(chǎng)上僅有的一兩款機(jī)型。“雙體船抗搖擺能力強(qiáng)，這樣設(shè)計(jì)是為了在水里更加穩(wěn)當(dāng)，明輪驅(qū)動(dòng)是為了保護(hù)水草，投餌裝置和施藥系統(tǒng)也進(jìn)行了優(yōu)化。”趙德安介紹說(shuō)。作為電氣信息工程學(xué)院的教授，機(jī)電一體化控制是趙德安的研究特長(zhǎng)。
趙德安認(rèn)為，投餌好不好要看兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，一個(gè)是投餌裝置是否投放精準(zhǔn)，另一個(gè)就是自動(dòng)導(dǎo)航能否精準(zhǔn)。
“我們?cè)诹隙废掳惭b了稱重傳感器，感知料斗剩余餌料的重量，使料倉(cāng)內(nèi)剩余餌料量可測(cè)，并確保自動(dòng)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(tuán)隊(duì)在導(dǎo)航控制算法方面的突破，不僅實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)規(guī)劃作業(yè)路徑，而且精度極高。
以往依靠下個(gè)固定拐點(diǎn)定位計(jì)算航線偏差的角度，糾偏作用小，團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究發(fā)明了自動(dòng)導(dǎo)航方向?qū)崟r(shí)插點(diǎn)算法及航道切換策略，糾偏作用明顯增強(qiáng)，能夠讓偏離航線的作業(yè)船盡快回到導(dǎo)航航線上來(lái)。江蘇北斗衛(wèi)星導(dǎo)航檢測(cè)中心有限公司的檢驗(yàn)報(bào)告顯示，作業(yè)船直線導(dǎo)航跟蹤進(jìn)度為4.1厘米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直線航跡偏差不超過(guò)20厘米的技術(shù)要求。包括算法在內(nèi)，趙德安團(tuán)隊(duì)圍繞水產(chǎn)養(yǎng)殖機(jī)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(xiàng)研究對(duì)趙德安團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)難度并不大，但要把機(jī)電一體化控制技術(shù)和具體裝備結(jié)合起來(lái)，還要考慮水產(chǎn)養(yǎng)殖用戶的實(shí)際使用需求，“要達(dá)到三者完美的融合，需要付出很多。”趙德安說(shuō)。
性能試驗(yàn)、建模、仿真與計(jì)算、再試驗(yàn)與分析……2016年第一代樣機(jī)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(yàn)場(chǎng)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(shí)到，船體太重，下水容易上岸難，養(yǎng)殖戶使用起來(lái)很不方便，必須進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。
幾經(jīng)優(yōu)化，目前這臺(tái)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(jī)械結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品化設(shè)計(jì)都有了明顯改觀，還增加了施藥系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)投餌和噴藥兩項(xiàng)作業(yè)。
特別是第三代樣機(jī)，增加了輔助轉(zhuǎn)塘和自動(dòng)駐泊兩項(xiàng)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(dòng)力實(shí)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(gè)蟹塘使用，能有效地降低用戶使用成本。此外，安裝了自動(dòng)駐泊裝置的作業(yè)船，完成作業(yè)任務(wù)后可以自動(dòng)停泊。養(yǎng)殖場(chǎng)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(guó)河蟹養(yǎng)殖面積達(dá)1000萬(wàn)畝，年產(chǎn)量約80萬(wàn)噸，總產(chǎn)值超過(guò)550億元。其中，江蘇省河蟹養(yǎng)殖產(chǎn)量約占全國(guó)的一半。龐大的市場(chǎng)前景，讓趙德安對(duì)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(yàn)數(shù)據(jù)顯示，作業(yè)船1個(gè)小時(shí)可以完成40畝蟹塘的投餌施藥作業(yè)。”他說(shuō)，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(dòng)化機(jī)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(jì)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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