一种基于GPS导航的智能投料施药系统及装置

摘要

本发明公开了一种基于GPS导航的智能投料施药系统及装置，属于水产养殖设备领域。本发明中，主控制器接收人机交互子系统输入的任务和指令，并控制喂料子系统执行喂料动作；喂料子系统反馈喂料信息给主控制器，并显示于人机交互子系统；船体控制器接收船体及运动子系统输入的船体运动信息，并控制船体运动，投料(施药)子系统在船体控制器的命令下执行投料(施药)动作；投料(施药)子系统反馈投料(施药)信息给船体控制器；主控制器和船体控制器通过通讯子系统无线连接。本发明大大降低了养殖者的劳动强度，实现了饲料精准投喂和药物均匀泼洒，提高了饲料和药物的使用效率，减少了水产养殖对环境的影响，尤其适用于虾蟹类水产养殖。

权利要求

1.一种智能投料施药装置，其特征在于：包括喂料装置和投料施药装置，所述的喂料装置安装于岸边，其包括储料仓(4)、支架(5)、出料管(6)、配料仓(7)和喂料机构(8)，所述的储料仓(4)安装于支架(5)上，且储料仓(4)的出料口通过出料管(6)与配料仓(7)的进料口相连，所述的配料仓(7)的出料口设置喂料机构(8)；所述的投料施药装置包括船体(11)、抛料机构(9)、施药机构(10)和运动系统模块(12)，所述的抛料机构(9)、施药机构(10)和运动系统模块(12)均安装于船体(11)上，所述的抛料机构(9)的进料口高度低于喂料机构(8)的出料口高度；

该智能投料施药装置利用基于GPS导航的智能投料施药系统，该基于GPS导航的智能投料施药系统，包括主控单元和投饵施药单元，其中，所述的主控单元包括主控制器及通讯子系统、与主控制器双向连接的人机交互子系统和喂料子系统，所述的主控制器接收人机交互子系统输入的任务和指令，并控制喂料子系统执行喂料动作；所述的喂料子系统反馈喂料信息给主控制器，并显示于人机交互子系统；

所述的投饵施药单元包括船体控制器及通讯子系统、与船体控制器双向连接的船体及运动子系统和投料施药子系统，所述的船体控制器接收船体及运动子系统输入的船体运动信息，并控制船体运动，所述的投料施药子系统在船体控制器的命令下执行投料施药动作；

所述的投料施药子系统反馈投料施药信息给船体控制器；

所述的主控制器和船体控制器通过通讯子系统无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能投料施药装置，其特征在于：所述的船体(11)上设有电动推进器、电子罗盘、避障传感器和GPS模块，所述的电子罗盘、避障传感器和GPS模块采集船体(11)方向、位置和障碍物信息，并反馈给船体及运动子系统，所述的船体及运动子系统通过控制电动推进器控制船体按照设定路线行驶。

3.根据权利要求2所述的一种智能投料施药装置，其特征在于：所述的人机交互子系统通过无线网络与用户PC机进行数据交换。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种智能投料施药装置，其特征在于：还包括船坞(13)，所述的船坞(13)设置于喂料机构(8)的下方，用于限位船体(11)和为船体(11)进行充电。

5.根据权利要求4所述的一种智能投料施药装置，其特征在于：还包括用于存放饲料的料屋(1)，所述的料屋(1)设于靠近喂料装置的岸边，所述的储料仓(4)的进料口处设有进料机构(3)，所述的进料机构(3)通过进料管(2)将料屋(1)或货车内的饲料吸入储料仓(4)内。

6.根据权利要求5所述的一种智能投料施药装置，其特征在于：所述的船体(11)的尾部设有两台无极变速电动推进器，用于实现船体(11)的前进、后退、转向或掉头。

7.根据权利要求6所述的一种智能投料施药装置，其特征在于：所述的船体(11)的材质为玻璃钢或铁皮。

说明书

一种基于GPS导航的智能投料施药系统及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种投料施药系统及装置，更具体地说，涉及一种基于GPS导航的智能投料施药系统及装置。

背景技术

[0002] 投喂饵料是水产养殖的一项重要的工作，花费的劳动力最大。投料方式主要有人工抛撒与投饵机抛撒两种。人工抛撒只能依靠人工划船进行手工抛撒，通过这种作业方式投放饵料，抛洒不均匀、劳动强度高且效率低。机器抛撒也普遍使用定置投饵机投喂饲料，对于大面积池塘，需要分散定置安装若干台投饵机，需要不断地给投饵机人工补充饲料，仍然具有较强劳动强度。而对于虾、蟹而言，由于其生物习性不同于鱼类，虾蟹养殖必须全池均匀抛撒，当前主要采用人工抛撒方式投料。经检索，中国专利申请号201310155373.1，申请公布日为2013年10月2日，发明创造名称为：水产养殖机器人，该申请案涉及一种智能无人作业的水产养殖机器人，由地面站、遥控设备、船体部分、航行控制器、投料执行部分、投饵控制器、数据采集模块、数据与图像传输模块组成。航行控制器接受地面站、遥控器或者船载面板的指令，分为遥控模式和自动模式，自动模式按照预设航线、GPS导航，通过实时动态航向、航速控制，无人自主完成计划任务航行，保证了航线固定；根据实时航程、航速、料量等参数实时动态控制投料速率，保证了均匀投饵。数据与图像传输部分实时将数据采集部分采集的数据与系统相关运行参数传输到地面站。该申请案可自主完成投饵、喷药等作业，实现了规模化水产养殖的固定品质、固定数量、固定时间和固定地点投饵，降低了水产养殖业对劳动力的过分依赖。但其不足之处在于，该申请案无法自动为料斗供料，并无法完成自主配料，仍然需要人工配料上料，消耗较多的劳动力。

[0003] 病害防治也是水产养殖的一项重要工作。在水产养殖过程中，防病和治病都得使用药物。为保证药物使用效果，一定要求全池均匀泼洒药物，因此施药的劳动强度非常大。当前主要采用人工泼洒方式施药，缺少专用的药物泼洒装置。中国专利申请号201210226414.7，申请公布日为2014年1月22日，发明创造名称为：一种水体自动施药装置，该申请案涉及一种水体自动施药装置，船体分为电源控制舱、药液舱、设备舱，船体采用耐腐蚀材料，使用寿命长，强度高，耐酸碱；蓄电池作为船体运行的动力，遥控器、接收天线、接收控制器共同控制船体的运行方向；电机带动驱动轴运动，驱动轴带动螺旋桨运动，共同构成船体行走部分，船体行走部分采用的是双桨结构；药液舱溶解或稀释后的高浓度药液通过取药管和清水管，由比例调节阀控制按一定比例在管道中混合，比例调节阀的作用是调节药液与清水的比例；管道中的混合液通过遥控器和接收控制器控制药液泵开启加压，把高压药液输送到位于船体尾部的扇形喷嘴实现药液的均匀喷洒。该申请案在一定程度上解决了水产养殖过程中的药物泼洒问题，但其不足之处在于，该申请案需要人工遥控完成施药，难免出现重复施药区域和漏施药区域，施药不够均匀，自动化水平较低。

发明内容

[0004] 1.发明要解决的技术问题

[0005] 本发明的目的在于克服现有水产养殖饲料投放和药物泼洒不够均匀、现有投料施药装置自动化水平较低、需要依赖人工劳动力完成投料施药的不足，提供一种基于GPS导航的智能投料施药系统及装置，采用本发明的技术方案，不仅大大降低了养殖者的劳动强度，而且实现了饲料精准投喂和药物均匀泼洒，大大提高了饲料和药物的使用效率，减少了水产养殖对环境的影响，提高了产量，降低了成本，尤其适用于虾蟹类移动缓慢的水产养殖。

[0006] 2.技术方案

[0007] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

[0008] 本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药系统，包括主控单元和投饵施药单元，所述的主控单元包括主控制器及通讯子系统、与主控制器双向连接的人机交互子系统和喂料子系统，所述的主控制器接收人机交互子系统输入的任务和指令，并控制喂料子系统执行喂料动作；所述的喂料子系统反馈喂料信息给主控制器，并显示于人机交互子系统；

[0009] 所述的投饵施药单元包括船体控制器及通讯子系统、与船体控制器双向连接的船体及运动子系统和投料(施药)子系统，所述的船体控制器接收船体及运动子系统输入的船体运动信息，并控制船体运动，所述的投料(施药)子系统在船体控制器的命令下执行投料(施药)动作；所述的投料(施药)子系统反馈投料(施药)信息给船体控制器；

[0010] 所述的主控制器和船体控制器通过通讯子系统无线连接。

[0011] 更进一步地，所述的喂料子系统包括储料仓、喂料机构和配料仓，所述的储料仓提供配料仓物料，并通过喂料机构输出；所述的储料仓和配料仓内均设有料位传感器，分别用于反馈储料仓和配料仓内的饲料料位信息。

[0012] 更进一步地，所述的投料(施药)子系统包括抛料机构和施药机构，所述的抛料机构内设有料位传感器，用于反馈抛料机构内的饲料料位信息；所述的施药机构内设有液位传感器，用于反馈施药机构内的药液液位信息。

[0013] 更进一步地，所述的船体上设有电动推进器、电子罗盘、避障传感器和GPS模块，所述的电子罗盘、避障传感器和GPS模块采集船体方向、位置和障碍物信息，并反馈给船体及运动子系统，所述的船体及运动子系统通过控制电动推进器控制船体按照设定路线行驶。

[0014] 更进一步地，所述的人机交互子系统通过无线网络与用户PC机进行数据交换。

[0015] 本发明的一种利用上述系统的智能投料施药装置，包括喂料装置和投料施药装置，所述的喂料装置安装于岸边，其包括储料仓、支架、出料管、配料仓和喂料机构，所述的储料仓安装于支架上，且储料仓的出料口通过出料管与配料仓的进料口相连，所述的配料仓的出料口设置喂料机构；所述的投料施药装置包括船体、抛料机构、施药机构和运动系统模块，所述的抛料机构、施药机构和运动系统模块均安装于船体上，所述的抛料机构的进料口高度低于喂料机构的出料口高度。

[0016] 更进一步地，还包括船坞，所述的船坞设置于喂料机构的下方，用于限位船体和为船体进行充电。

[0017] 更进一步地，还包括用于存放饲料的料屋，所述的料屋设于靠近喂料装置的岸边，所述的储料仓的进料口处设有进料机构，所述的进料机构通过进料管将料屋或货车内的饲料吸入储料仓内。

[0018] 更进一步地，所述的船体的尾部设有两台无极变速电动推进器，用于实现船体的前进、后退、转向或掉头。

[0019] 更进一步地，所述的船体的材质为玻璃钢或铁皮。

[0020] 3.有益效果

[0021] 采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

[0022] (1)本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药系统，利用主控单元控制喂料子系统为投料(施药)子系统喂料，利用GPS系统控制船体运动，利用船体控制器控制投料(施药)子系统执行投料(施药)动作，不仅大大降低了养殖者的劳动强度，而且实现了饲料精准投喂和药物均匀泼洒，大大提高了饲料和药物的使用效率，减少了水产养殖对环境的影响，提高了产量，降低了成本，尤其适用于虾蟹类移动缓慢的水产养殖；

[0023] (2)本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药系统，储料仓提供配料仓物料，并通过喂料机构输出；储料仓和配料仓内均设有料位传感器，分别用于反馈储料仓和配料仓内的饲料料位信息；抛料机构内设有料位传感器，用于反馈抛料机构内的饲料料位信息；施药机构内设有液位传感器，用于反馈施药机构内的药液液位信息，方便了投料施药的监管与控制，自动化水平高；

[0024] (3)本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药系统，船体上设有电动推进器、电子罗盘、避障传感器和GPS模块，电子罗盘、避障传感器和GPS模块采集船体方向、位置和障碍物信息，并反馈给船体及运动子系统，船体及运动子系统通过控制电动推进器控制船体按照设定路线行驶，确保了饲料投放和药物泼洒的均匀性，提高了饲料和药物的使用效果；

[0025] (4)本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药系统，人机交互子系统通过无线网络与用户PC机进行数据交换，便于远程控制，操作方便快捷；

[0026] (5)本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药装置，包括喂料装置和投料施药装置，结构简单，设备投资成本低，尤其适用于大规模的水产养殖；

[0027] (6)本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药装置，其船坞设置于喂料机构的下方，用于限位船体，方便喂料机构为抛料机构供料；此外，船坞还可以为船体进行充电，满足船体的用电需求；

[0028] (7)本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药装置，料屋设于靠近喂料装置的岸边，储料仓的进料口处设有进料机构，进料机构通过进料管将料屋或货车内的饲料吸入储料仓内，实现了自动进料，进一步地节省了人工劳动力；

[0029] (8)本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药装置，其船体的尾部设有两台无极变速电动推进器，用于实现船体的前进、后退、转向或掉头，机动性强；船体的材质为玻璃钢或铁皮，提高了船体的抗冲击能力和使用寿命。

附图说明

[0030] 图1为本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药系统的系统框图；

[0031] 图2为本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药装置的结构示意图；

[0032] 图3为本发明中的船坞的俯视结构示意图。

[0033] 示意图中的标号说明：

[0034] 1、料屋；2、进料管；3、进料机构；4、储料仓；5、支架；6、出料管；7、配料仓；8、喂料机构；9、抛料机构；10、施药机构；11、船体；12、运动系统模块；13、船坞。

具体实施方式

[0035] 为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

[0036] 实施例

[0037] 结合图1，本实施例的一种基于GPS导航的智能投料施药系统，包括主控单元和投饵施药单元，其中：

[0038] 主控单元包括主控制器及通讯子系统、人机交互子系统和喂料子系统，人机交互子系统和喂料子系统分别与主控制器双向连接，主控制器接收人机交互子系统输入的任务和指令，并控制喂料子系统执行喂料动作；喂料子系统反馈喂料信息给主控制器，并显示于人机交互子系统。人机交互子系统的人机交互界面采用液晶触摸屏，用于设置投饵施药单元的动作执行参数、编辑投饵施药任务、处理数据及下达指令；此外，人机交互子系统通过无线网络与用户PC机进行数据交换，便于远程控制，操作方便快捷；上述的无线网络为3G/Wifi网络。喂料子系统包括储料仓、喂料机构和配料仓，储料仓提供配料仓物料，并通过喂料机构输出；储料仓和配料仓内均设有料位传感器，分别用于反馈储料仓和配料仓内的饲料料位信息，方便了物料投放的监管与控制。

[0039] 投饵施药单元包括船体控制器及通讯子系统、船体及运动子系统和投料(施药)子系统，船体及运动子系统和投料(施药)子系统分别与船体控制器双向连结，船体控制器接收船体及运动子系统输入的船体运动信息，并控制船体运动，投料(施药)子系统在船体控制器的命令下执行投料(施药)动作；投料(施药)子系统反馈投料(施药)信息给船体控制器。投料(施药)子系统包括抛料机构和施药机构，抛料机构内设有料位传感器，用于反馈抛料机构内的饲料料位信息；施药机构内设有液位传感器，用于反馈施药机构内的药液液位信息，便于物料投放和药液泼洒的监管与控制。船体上设有电动推进器、电子罗盘、避障传感器和GPS模块，电子罗盘、避障传感器和GPS模块采集船体方向、位置和障碍物信息，并反馈给船体及运动子系统，船体及运动子系统通过控制电动推进器控制船体按照设定路线行驶，确保了饲料投放和药物泼洒的均匀性，提高了饲料和药物的使用效果。本实施例采用了集中储料，由GPS模块自动驾驶实现饵料或药物的分布式抛撤，GPS模块能够控制船体按设定的路线线性均匀地或定点地抛撒饵料或药物。

[0040] 主控制器和船体控制器通过通讯子系统无线连接，主要采用2.4GHz无线通讯技术，主控制器和船体控制器均采用基于ARM的嵌入式实时操作系统uC/OS-III。船体启动后，船体控制器可以脱离主控制器自主完成投料或施药；必要时，主控制器可以干预船体控制器工作，实现智能化控制，不仅大大降低了养殖者的劳动强度，而且实现了饲料精准投喂和药物均匀泼洒，大大提高了饲料和药物的使用效率，减少了水产养殖对环境的影响，提高了产量，降低了成本，尤其适用于虾蟹类移动缓慢的水产养殖。

[0041] 本实施例的一种基于GPS导航的智能投料施药系统，还包括一个用于船体限位的船坞，该船坞可以检测船体的剩余电量，在船体的电量不足时，可以自动完成充电，满足船体的用电需求。

[0042] 结合图2和图3，本实施例的一种利用上述系统的智能投料施药装置，包括料屋1、喂料装置、投料施药装置和船坞13。

[0043] 喂料装置安装于岸边，其包括储料仓4、支架5、出料管6、配料仓7和喂料机构8，储料仓4安装于支架5上，且储料仓4的出料口通过出料管6与配料仓7的进料口相连，配料仓7的出料口设置喂料机构8；储料仓4用于批量储存饲料，并在其内设有料位传感器，用于测量储料仓4内的饲料高度；配料仓7用于储存即将抛撒的饲料，且配料仓7具有液体混合功能，以满足养殖户在饲料中混合营养增强剂或药物等需要；配料仓7内也设有料位传感器，用于测量其内的饲料高度。料屋1设于靠近喂料装置的岸边，储料仓4的进料口处设有进料机构3，进料机构3利用旋转叶片产生负压作用，并通过进料管2将料屋1或货车内的饲料吸入储料仓4内，料屋1用于存放饲料及日常管理。

[0044] 投料施药装置包括船体11、抛料机构9、施药机构10和运动系统模块12，抛料机构9、施药机构10和运动系统模块12均安装于船体11上，具体地，施药机构10安装于船体11的尾部，抛料机构9安装于船体11的中部，抛料机构9的进料口高度低于喂料机构8的出料口高度，便于喂料机构8为抛料机构9喂料；抛料机构9内设有料位传感器，用于测量抛料机构9内的饲料高度；施药机构10内设有液位传感器，用于测量施药机构10内的药液液位高度。运动系统模块12包括电子罗盘、避障传感器和GPS模块，用于控制船体11按照设定路线行驶。参见图3所示，船坞13设置于喂料机构8的下方，用于限位船体11；此外，船坞13还可以为船体11进行充电，满足船体11的用电需求。

[0045] 本实施例的一种智能投料施药装置，船体11的尾部设有两台无极变速电动推进器，用于实现船体11的前进、后退、转向或掉头，机动性强；船体11的材质为玻璃钢或铁皮，提高了船体11的抗冲击能力和使用寿命。本实施例的一种智能投料施药装置，结构简单，设备投资成本低，尤其适用于大规模的水产养殖。

[0046] 本发明的一种基于GPS导航的智能投料施药系统及装置，不仅大大降低了养殖者的劳动强度，而且实现了饲料精准投喂和药物均匀泼洒，大大提高了饲料和药物的使用效率，减少了水产养殖对环境的影响，提高了产量，降低了成本，尤其适用于虾蟹类移动缓慢的水产养殖。

[0047] 以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。