水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1、水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀分析摘要：隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，自動投餌機(jī)在國內(nèi) 外都獲得了廣泛的應(yīng)用。我國投餌機(jī)對比國外先進(jìn)投餌裝置 在系統(tǒng)化、自動化、精確度等方面仍有所欠缺。本文針對我 國投餌機(jī)的發(fā)展歷程，并圍繞投餌機(jī)的應(yīng)用特點，對投餌機(jī) 發(fā)展進(jìn)行介紹，同時列舉國內(nèi)外的新型投餌機(jī)研究成果，借 此展望投餌機(jī)在未來的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：投餌機(jī)；水產(chǎn)養(yǎng)殖；自動投飼；智能控制改革開放以來，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛。隨著養(yǎng)殖規(guī) 模的擴(kuò)大，人工投飼的不足逐漸凸顯出來，例如工作量大、 效率低、拋撒不均勻，而且受人體力、環(huán)境、天氣等因素影 響大等。這些因素影響?zhàn)B殖對象的正常生長，增加了養(yǎng)殖成 本1。因此，大力推廣自

2、動投餌機(jī)的使用是解放養(yǎng)殖者 勞動力、節(jié)省時間、減少飼料浪費、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要舉 措。國內(nèi)投餌機(jī)的研發(fā)始于上世紀(jì)80年代，隨即被投入使 用2。到9 0年代中期以后，養(yǎng)殖戶逐漸認(rèn)識到使用魚 塘投餌機(jī)可以提高飼料利用率，產(chǎn)銷量才開始大幅度提高。 當(dāng)前國內(nèi)大部分的投餌機(jī)智能化程度較低，主要是以機(jī)械化 取代人工投飼。相對而言，國外在自動投飼領(lǐng)域發(fā)展水平較 高，許多國家都有較為完善的智能化投飼系統(tǒng)】3 6, 自動投餌機(jī)作為系統(tǒng)中的一個單元，受中央控制系統(tǒng)操控， 基本實現(xiàn)系統(tǒng)化、精確化、智能化，如圖1所示。1我國投餌機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀我國水產(chǎn)行業(yè)規(guī)模巨大，是世界上第一水產(chǎn)養(yǎng)殖大國， 可對比于國外的養(yǎng)殖設(shè)施水平，我

3、國的水產(chǎn)行業(yè)發(fā)展卻相對 滯后，自動化程度較低，尤其體現(xiàn)在投飼方面。多年來，我 國對于自動投飼的研究從未止步，并取得一定的成果，成功 研發(fā)了一些高端自動投餌裝備，見圖2。21世紀(jì)初期，我 國投餌機(jī)的年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到16萬臺，產(chǎn)量僅次于增氧機(jī)。 到如今，自動投餌機(jī)在我國已被廣泛使用于水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)， 根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境、投料形式、動力來源的不同可分為多種類 型。在各類自動投餌機(jī)中，以池塘投餌機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。 首臺池塘自動投餌機(jī)由中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器 研究所在1 9 7 8年研制成功2。我國大部分的池塘投 餌機(jī)采用拋灑投喂，根據(jù)池塘大小，其拋撒范圍在105 0m2 7，每臺使用的面積約0. 33

4、1hm28。 池塘投餌機(jī)雖然初步做到定時定量，然而飼料拋灑不均勻， 拋灑面積有限，無法做到精確投喂，不但會導(dǎo)致飼料浪費和 水質(zhì)污染還會對池塘內(nèi)養(yǎng)殖對象的平均長速存在一定影響。 對于其它養(yǎng)殖環(huán)境，還有網(wǎng)箱投餌機(jī)與室內(nèi)工廠化投餌機(jī)等 類型的自動投餌機(jī)。網(wǎng)箱投餌機(jī)又根據(jù)網(wǎng)箱使用狀況的不同 分為水面網(wǎng)箱投餌機(jī)與深水網(wǎng)箱投餌機(jī)，此類投餌機(jī)由河南 省水產(chǎn)科學(xué)研究院發(fā)明并申請專利9。網(wǎng)箱投餌機(jī)直接 將飼料拋撒在2 5m2 （長5mX寬5 m）的網(wǎng)箱水面中央， 拋撒面積約在2.83.2m210 。養(yǎng)殖時，網(wǎng)箱 周邊飼料會隨著水流涌出造成浪費，因此網(wǎng)箱投餌機(jī)的投飼 區(qū)域需位于網(wǎng)箱中央且投飼面積不能過大，安裝方式

5、可選擇 懸掛于網(wǎng)箱上方，但需考慮抗風(fēng)浪能力及穩(wěn)定性。室內(nèi)工廠 化投餌機(jī)11 一般用于用于工廠化養(yǎng)魚和溫室養(yǎng)魚，這 種投餌機(jī)每次拋撒的飼料數(shù)量不多，但很均勻精確，一般拋 撒面積在0 .81.2m2。此類投餌機(jī)可以聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控， 實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的自動化管理。其養(yǎng)殖成本較高，但可以實現(xiàn)精 確投喂和魚類生長狀況的實時反饋，這類智能投餌機(jī)是目前 智能控制投飼系統(tǒng)的縮影。除了適用于不同養(yǎng)殖環(huán)境的自動 投餌機(jī)，還有采取不同投料方式的離心式投餌機(jī)、風(fēng)送式投 餌機(jī)12、下落式投餌機(jī)，以及采用不同動力源的電力 投餌機(jī)7、太陽能投餌機(jī)13、內(nèi)燃機(jī)投餌機(jī)7 等等。以上各種類型自動投餌機(jī)均適應(yīng)不同的養(yǎng)殖環(huán)境與養(yǎng) 殖對象，極大提

6、高了養(yǎng)殖效率，但基本上都存在一定的缺陷， 例如智能化程度低、精度不足、受天氣環(huán)境因素影響大、存 在一定安全隱患等等。當(dāng)前自動投餌機(jī)種類按照不同的分類 方法分為多種類別，如圖3所示。對比于傳統(tǒng)的人工投飼， 自動投餌機(jī)在我國的使用已相對廣泛，解決了費時、費工、 勞動強(qiáng)度大、浪費飼料等諸多弊端，可仍存在許多問題。其 中就包括安全隱患問題、拋投均勻性較差的問題以及智能化 程度較低的問題】14。圖3自動投餌機(jī)分類投餌機(jī)的安 全事故近年來頻繁發(fā)生，主要是由于投餌機(jī)機(jī)殼帶電，養(yǎng)殖 戶觸電落水身亡】14。投餌機(jī)長期處于水上作業(yè)，容易 受潮發(fā)生故障，工作環(huán)境不確定，經(jīng)常處于無遮蓋、條件惡 劣的戶外工作環(huán)境。許多

7、戶外的不確定因素，如雷擊、線路 老化、鼠類啃食等，都會導(dǎo)致投餌機(jī)故障和漏電。故障的投 餌機(jī)會運轉(zhuǎn)異常甚至停止運轉(zhuǎn)，部分養(yǎng)殖戶缺乏足夠的安全 意識與用電知識，容易造成觸電。而投餌機(jī)長期工作容易導(dǎo) 致線路老化從而漏電，養(yǎng)殖戶下水進(jìn)行工作時也可能發(fā)生觸 電。投餌機(jī)造成的觸電事故屢見不鮮，除了要求養(yǎng)殖戶具備 足夠的安全意識和用電知識以外，還需要制造廠商進(jìn)行足夠 的耐壓測試，保證投餌機(jī)的質(zhì)量與可靠性。從未來的投餌機(jī) 研究趨勢來看，應(yīng)以提高投餌機(jī)的安全性，保障養(yǎng)殖人員的 人身安全為前提。在2009年，我國漁業(yè)機(jī)器質(zhì)量監(jiān)督檢 驗中心修訂了投餌機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，五家代表性投餌機(jī)制造企業(yè) 被選中進(jìn)行了 “拋投均勻性”

8、實驗。通過匯總結(jié)果得知，機(jī) 械離心式投餌機(jī)的拋投均勻性普遍較差。究其原因是拋投盤 的安裝角度不合理。因此，投餌機(jī)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)仔細(xì)校對拋投 盤起始角度，并進(jìn)行“拋投均勻性”試驗，選定適宜拋投角 度，確保均勻性，實現(xiàn)飼料均勻分布14。目前的投餌 機(jī)僅可以做到定時定量投飼，卻不能理想控制投飼速度和拋 撒面積。養(yǎng)殖對象對飼料的需求量、長速以及飼料的轉(zhuǎn)化率 都是根據(jù)水溫、氧濃度、水流速度、光照強(qiáng)度和白晝長度的 改變而改變，同時也受飼料品質(zhì)與養(yǎng)殖對象的年齡、成熟度、 性別、激素水平等生理因素影響14。傳統(tǒng)投飼機(jī)的養(yǎng) 殖戶幾乎難以精確掌握最能滿足養(yǎng)殖對象需求的投飼水平。 因此，國內(nèi)諸多專家和企業(yè)正試圖實現(xiàn)投飼

9、系統(tǒng)的智能控 制。這類投飼系統(tǒng)大多以PLC為核心，例如胡昱和郭根喜 研發(fā)的基于PLC的深水網(wǎng)箱自動投餌系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過繼 電接觸器來控制各個設(shè)備的啟動停止、動態(tài)定時、定點以及 定量的投飼，實現(xiàn)精確投飼】15。趙思琪和丁為民研發(fā) 的基于模糊邏輯控制的魚塘養(yǎng)殖精準(zhǔn)投飼系統(tǒng)】16，該 系統(tǒng)通過水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)獲取水體水質(zhì)參數(shù)，再根據(jù)投飼決策 模型計算出投飼量，完成精確投飼作業(yè)。此類投餌裝置較為 智能化，具備較高精度，但設(shè)計復(fù)雜、價格高、適應(yīng)面窄， 對于我國不同地域以及不同種類養(yǎng)殖對象無法做到絕對適 配，缺少囊括不同水體水質(zhì)狀況與不同水產(chǎn)生物生長特征的 投喂數(shù)據(jù)庫，不能普及使用。較為簡單的自動投餌設(shè)備有洪

10、 揚、陳曉龍研發(fā)的蟹、蝦養(yǎng)殖池塘移動投飼裝置17， 該裝置可以實現(xiàn)自動行走投飼，具有投飼均勻、投飼范圍廣 等優(yōu)點。劉思、羅艷媚、俞國燕研發(fā)的軌道式自動投飼系統(tǒng) 具有操作簡便、投飼均勻、精確度高等優(yōu)點，可實現(xiàn)上料、 行走、投飼于一體的定點、定時、定量全自動化飼料投喂， 且運行狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)可實時查詢等功能18。此類投 餌裝置雖然實現(xiàn)了投喂的高精度與自動化，但在智能化程度 上有所欠缺，沒有線上的實時監(jiān)控以及數(shù)據(jù)反饋，不利于總 結(jié)最適合養(yǎng)殖對象的養(yǎng)殖投喂數(shù)據(jù)。2國外投餌機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國外的自動投餌機(jī)廣泛應(yīng)用于室內(nèi)工廠化養(yǎng)殖，如今已 發(fā)展成為室內(nèi)工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖的大型自動投飼系統(tǒng)，其中 包括多單體集中控制

11、式自動投喂系統(tǒng)以及自動投飼機(jī)器人 系統(tǒng)3。自動投飼系統(tǒng)在挪威、德國、美國等發(fā)達(dá)國家 皆普遍適用于室內(nèi)工廠化養(yǎng)殖，在飼料傳運、儲存和投放等 多個環(huán)節(jié)都保證著相當(dāng)精確的數(shù)量控制】19，如圖4所 示。適用于陸基養(yǎng)殖工廠、大網(wǎng)箱、魚苗孵化場的自動投飼 系統(tǒng)被加拿大相關(guān)企業(yè)成功研發(fā)問世，此類系統(tǒng)針對部分養(yǎng) 殖對象開發(fā)出不同的投飼控制軟件3，實現(xiàn)高精度控制 與數(shù)據(jù)分析智能養(yǎng)殖。目前世界上深水網(wǎng)箱的自動投飼系統(tǒng) 中使用最多的模式之一為美國企業(yè)研制出的專為深水網(wǎng)箱 設(shè)計的具有高精確性、高可靠性、大容量的投喂管理系統(tǒng)。 芬蘭相關(guān)企業(yè)研發(fā)的機(jī)器人投飼系統(tǒng)則主要針對陸基養(yǎng)殖， 這套系統(tǒng)由小型漏斗形投飼單元組成，這些

12、投飼單元沿著養(yǎng) 殖池上方的軌道移動在各個養(yǎng)殖池之間。系統(tǒng)通過中心計算 機(jī)控制系統(tǒng)實現(xiàn)無人操作，池與池之間設(shè)置不同的投飼程序 4。日本機(jī)械制造企業(yè)研發(fā)的自動投飼系統(tǒng)施行小料倉 投喂模式，在各個深水網(wǎng)箱上方懸掛小型料倉，各料倉通過 計算機(jī)和控制面板控制投料，多個料倉也可以進(jìn)行集中控 制，還可以通過手機(jī)來實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控5。挪威漁業(yè)裝備 企業(yè)研制的自動投飼系統(tǒng)由管理系統(tǒng)直接控制風(fēng)機(jī)與下料 器，實時調(diào)節(jié)出料量，同時控制在線監(jiān)測系統(tǒng)并接收在線系 統(tǒng)的反饋數(shù)據(jù)，主要包括各傳感器測量的pH、含氧量、溫 度等水質(zhì)參數(shù)6，其投喂系統(tǒng)如圖5所示。國外的自動 投飼系統(tǒng)已經(jīng)擺脫了傳統(tǒng)的單體自動飼料機(jī)，形成了高智能 化的自

13、動投飼養(yǎng)殖系統(tǒng)，適用于高標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)殖對象，建立高 指標(biāo)的養(yǎng)殖要求，成本和技術(shù)需求較高，適用范圍較小。這 類投飼系統(tǒng)的關(guān)鍵在于其控制軟件的優(yōu)劣，而我國的大部分 養(yǎng)殖對象的價值較低，并不適用這類高端軟件的開發(fā)與使 用。因此，此類高智能化養(yǎng)殖系統(tǒng)的建立，需要擴(kuò)大我國優(yōu) 質(zhì)水產(chǎn)品的養(yǎng)殖規(guī)模。3結(jié)論與展望我國目前的養(yǎng)殖模式和養(yǎng)殖環(huán)境決定了還不能應(yīng)用先 進(jìn)的智能投飼系統(tǒng)。許多小型養(yǎng)殖戶在魚塘中還是只能使用 小型的電力自動投餌機(jī)。而在海洋牧場中，尤其是在遠(yuǎn)離海 岸的養(yǎng)殖區(qū)，沒有電力供應(yīng)，養(yǎng)殖戶依然采用人工投喂，如 果遇到風(fēng)浪或陰雨天，投喂難度成倍增加，既威脅養(yǎng)殖戶人 身安全又影響投喂效果，降低了收益。對此，自

14、動投餌機(jī)在 未來的首要發(fā)展方向為具備一定可靠性的清潔能源投餌機(jī)， 輔以高精密度的智能投飼控制系統(tǒng)，實時監(jiān)控，并反饋魚類 生長狀況，自動定時定量投喂，做到真正的智能投飼、科學(xué) 養(yǎng)殖。而且在投飼系統(tǒng)的組成方面可采用模塊化設(shè)計，投餌 機(jī)機(jī)械本體模塊、中央控制裝置模塊、客戶端模塊等單獨設(shè) 計，單獨選購，通過模塊組裝做到適應(yīng)各種水體環(huán)境、適合 多種養(yǎng)殖對象、適用不同養(yǎng)殖群體的全類型智能投飼系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)：吳強(qiáng)澤，袁永明.漁用投飼機(jī)產(chǎn)品現(xiàn)狀及發(fā)展趨 勢J江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(10)：45 8-461.焦仁育.投餌機(jī)的研究與探討J.河南水產(chǎn)， 2010 (04):40-41.吳強(qiáng)澤.池塘養(yǎng)殖智能投飼

15、系統(tǒng)的研究D.南 京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016：9李明，洪一前.投餌機(jī)的選用與維護(hù)J.新 農(nóng)村，2018 (05):35 36.焦仁育，王先科，吳小軍，等.網(wǎng)箱投餌機(jī)的應(yīng) 用與發(fā)展J河南水產(chǎn)，2011 (02):404 2周世明.自動投餌機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)原理及使用 維護(hù)技術(shù)J科學(xué)養(yǎng)魚，2018 (09):72 7 3袁凱，莊保陸，倪琦，等.室內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng) 殖自動投飼系統(tǒng)設(shè)計與試驗J農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，201 3，29 (03)：169 176.成佩慶.氣動式魚塘投飼機(jī)的改進(jìn)與優(yōu)化 D.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015：5 10李玲玲.太陽能自動投飼機(jī)J,漁業(yè)機(jī)械 儀器，1995 (05):48.葛一健.我國投飼機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展與現(xiàn)狀分析 J.漁業(yè)現(xiàn)代化，2010,37 (04):63 6 5.胡昱，郭根喜，黃小華，等.基于PLC的深 水網(wǎng)箱自動投餌系統(tǒng)J南方水產(chǎn)科學(xué)，2011，7( 0 4 ):6 1 6 8.1