一种基于无人机的精准投喂装置及方法

技术领域

本发明涉及水产养殖技术领域，具体地，涉及一种基于无人机的精准投喂装置及方法。

背景技术

水产养殖中，对饲料的投喂是重要一环，在大面积养殖中人力手动投喂过于耗费人力，因此，需要通过无人船或无人机进行投喂，以节省时间和人力，降低成本。

水产养殖中，会有对投喂饲料的精准度有较高要求的情况，比如虾蟹养殖就对投喂量、投喂点和均匀程度等有要求，传统的投喂无人机不能做到很精准的投喂，满足不了对投喂点要求较高的一些特殊情况。另外，水产养殖中，需要判断每次投喂的间隔时间，仅凭经验会造成很多饲料的浪费，传统的投喂无人船和投喂无人机也无法做到判断鱼虾是否需要投喂，这就对养殖人员的要求增加，不利于新手养殖户。

因此，水产养殖中对优质水产品的需求不断增加，传统的无人机和投喂无人机无法做到投喂的同时对水质检测，并且根据水质情况调节投喂饲料量。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种可以根据天气情况、饲料种类和养殖水域进行自动修正的基于无人机的精准投喂装置及方法。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种基于无人机的精准投喂装置，包括多功能数据处理模块、北斗模块、投喂范围计算模块、饲料投放模块、高度检测模块、图像识别模块，所述北斗模块用于获取无人机的飞行坐标，并将所述飞行坐标发送至所述多功能数据处理模块，所述图像识别模块用于检测水下鱼群图像，并将所述图像发送至所述多功能数据处理模块，所述高度检测模块用于检测无人机与水面的高度，并将所述飞行高度发送至所述多功能数据处理模块，所述投喂范围计算模块，用于接收所述多功能数据处理模块发送的鱼群范围和浊度，计算投喂范围，所述多功能数据处理模块利用获取的所述飞行坐标、所述图像、所述飞行高度、所述投喂范围，控制无人机沿着规划路线飞行，并且计算抛洒电机转速，所述多功能数据处理模块将投放饲料量和所述抛洒电机转速数据发送至所述饲料投放模块，所述饲料投放模块根据数据投放饲料。

优选地，所述装置还包括超声波测风速模块，所述超声波测风速模块用于检测出料口的风速和风向，并将所述出料口风速和风向发送至所述多功能数据处理模块，根据所述投喂范围结合出料口的风速和风向，调节抛洒电机的转速。

优选地，所述装置还包括机载激光雷达，用于检测水中悬浮饲料量和水的浊度，并将所述悬浮饲料量和所述浊度发送至所述多功能数据处理模块。

优选地，所述装置还包括水下感知模块，所述水下感知模块用于检测水中溶氧度以及鱼类进食声音，并将所述溶氧度和所述进食声音发送至所述多功能数据处理模块。

优选地，所述装置还包括深度控制单元，与所述水下感知模块连接，根据所述多功能数据处理模块发送的所述高度和所述规划水下深度，将所述水下感知模块下放到规划的深度。

优选地，所述装置还包括饲料投放量计算模块，用于接收所述多功能数据处理模块发送的鱼群数量、溶氧度、水中悬浮饲料量和鱼类进食声音，计算出饲料消耗量，并将所述饲料消耗量发送至饲料投放模块，实时调整投放饲料量。

进一步地，本发明还提供一种基于无人机的精准投喂方法，所述方法包括以下步骤：

通过北斗模块获取无人机的飞行坐标，并将获取的数据发送给多功能数据处理模块，所述多功能数据处理模块结合规划飞行路径控制飞行方向和速度；

无人机通过图像识别模块得到鱼群图像，将采集的数据发送至所述多功能数据处理模块，确定鱼群范围和鱼群数量；

测量无人机距离水面的高度，并将采集的高度数据发送至所述多功能数据处理模块，所述多功能数据处理模块结合水下深度，通过深度控制单元对水下感知模块进行控制。

通过所述水下感知模块和所述机载激光雷达测量溶氧度和浊度，并将获取的数据发送给投喂范围计算模块，所述投喂范围计算模块结合鱼群范围，确定投喂范围；

饲料投放量计算模块利用所述鱼群数量、溶氧度相结合，计算初步投放饲料量；

测量所述饲料投放模块出料口的风速和风向，并将数据发送给所述多功能数据处理模块，所述多功能数据处理模块结合所述投喂范围，确定抛洒电机转速；

多功能数据处理模块将所述初步投放饲料量和所述抛洒电机转速数据发送至所述饲料投放模块，所述饲料投放模块根据数据投放饲料。

优选地，所述方法还包括以下步骤：无人机测量水中悬浮饲料量，通过水下感知模块测量鱼的进食声音，并将所述数据发送至所述饲料投放量计算模块，所述饲料投放量计算模块利用所述水中悬浮饲料量和所述进食声音，计算出饲料消耗量，并将所述饲料消耗量发送至饲料投放模块，实时调整投放饲料量。

优选地，所述方法还包括以下步骤：在无人机开始任务前，通过网络平台输入预设路径和预定参数，将指令发送给投喂装置，输出喷洒状态和检测的浊度和溶氧度信息，更好的调整水质保证鱼虾的健康生长。

与现有技术相比，本发明的基于无人机的精准投喂装置及方法，能够根据鱼虾的聚集位置规划出投放饲料的最佳投放点，并且根据鱼虾的数量、鱼的进食声音和水质情况自动规划出饲料的投放量和投放范围，极大的减少了人工成本以及饲料的浪费，降低了水产养殖难度，同时采用浊度和鱼群范围预估投喂范围，根据实时出料口风速和风向对抛洒风机转速进行调整，实现实时精准投喂的目的，极大的减少了人工成本，方便了鱼虾的养殖。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的基于无人机的精准投喂装置结构框图；

图2为本发明实施例提供的基于无人机的精准投喂方法流程框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1是本发明实施例提供的基于无人机的精准投喂装置结构框图，如图1所示，所述装置包括多功能数据处理模块1、北斗模块2、投喂范围计算模块3、超声波测风速模块4、饲料投放量计算模块5、饲料投放模块6、高度检测模块7、图像识别模块8、机载激光雷达9、水下感知模块10。

所述北斗模块2用于获取无人机的飞行坐标，并同时将飞行坐标发送至多功能数据处理模块1。所述图像识别模块8采用工业相机，并将采集的图像发送至多功能数据处理模块1。

所述高度检测模块7用于检测无人机与水面的高度，并将述飞行高度发送至多功能数据处理模块1。所述超声波测风速模块4检测出料口的风速和风向，并将出料口风速和风向发送至多功能数据处理模块1。

所述机载激光雷达9用于检测悬浮在水中的饲料，同时采用900nm波长脉冲信号探测水底，根据脉冲信号强度的衰减判断浊度，并将悬浮饲料量和浊度发送至多功能数据处理模块1。所述水下感知模块10包括水声传感器和溶氧度感知单元，用于检测水中溶氧度以及鱼类进食声音，并将溶氧度和进食声音发送至多功能数据处理模块1。

所述投喂范围计算模块3用于接收所述多功能数据处理模块1发送的鱼群范围和浊度，计算投喂范围；所述饲料投放量计算模块5用于接收所述多功能数据处理模块1发送的鱼群数量、溶氧度、水中悬浮饲料量和鱼类进食声音，实时计算投喂量；

所述多功能数据处理模块1利用获取的无人机的飞行坐标，控制无人机沿着规划路线飞行，利用获取的鱼群图像，根据鱼的大小提取对应目标，利用矩阵计算鱼的质心，确定鱼的位置和范围，利用获取的出料口风速和风向，结合投喂范围调节抛洒电机转速。

所述饲料投放模块6包含漏斗式饲料箱和风送机构，用于接收所述多功能数据处理模块1发送的抛洒电机转速调整指令进行抛洒电机转速的调整，同时接收所述多功能数据处理模块1发送的饲料消耗量指令进行抛洒饲料。

在一个可选的实施例中，还包括对饲料的选择优化，选取下沉速度慢，浮性好的颗粒饲料，更有利于机载激光雷达检测。

在一个可选的实施例中，抛洒电机转速的调整，是多功能数据处理模块1根据出料口风速和风向与规划喷洒范围进行比较，实时调整的结果。

在一个可选的实施例中，抛洒范围是根据浊度和鱼群的位置进行规划确定，若浊度对比先前浊度上升时，鱼的觅食效率会下降，调小抛料范围。

在一个可选的实施例中，根据浊度的变化、溶氧度的多少、鱼的摄食声音、水中饲料悬浮颗粒实时计算调整投喂饲料量。

在一个可选的实施例中，所述装置还包括深度控制单元，深度控制单元通过高度检测模块7检测到的距离水面高度，结和预设的深度参数，控制水下感知模块10下放到预设深度。

图2为本发明实施例提供的基于无人机的精准投喂方法流程框图，如图2所示，所述方法包括以下步骤：

S1：通过北斗模块获取无人机的飞行坐标，并将获取的数据发送给多功能数据处理模块，多功能数据处理模块结合规划飞行路径控制飞行方向和速度；

S2：无人机通过图像识别模块得到鱼群图像，将采集的数据发送至所述多功能数据处理模块，多功能数据处理模块确定鱼群范围和鱼群数量；

具体地，无人机通过所述图像识别模块得到鱼群图像，将采集的数据发送至所述多功能数据处理模块，多功能数据处理模块根据鱼的大小提取对应目标，利用矩阵计算鱼的质心，确定鱼群范围和鱼群数量。

S3：测量无人机的距离水面高度，并将采集的高度数据发送至多功能数据处理模块，多功能数据处理模块结合水下深度，通过深度控制单元对水下感知模块进行控制；

S4：通过水下感知模块和机载激光雷达测量溶氧度和浊度，并将获取的数据发送给多功能数据处理模块，投喂范围计算模块利用溶氧度和浊度数据结合鱼群范围，确定投喂范围；

S5：饲料投放量计算模块利用所述鱼群数量、溶氧度相结合，计算初步投放饲料量；

S6：测量所述饲料投放模块出料口的风速和风向，并将数据发送给所述多功能数据处理模块，所述多功能数据处理模块结合所述投喂范围，确定抛洒电机转速；

S7：多功能数据处理模块将所述初步投放饲料量和所述抛洒电机转速数据发送至所述饲料投放模块，所述饲料投放模块根据数据投放饲料。

在一个可选的实施例中，所述方法还包括以下步骤：

无人机通过机载激光雷达测量水中悬浮饲料量，通过水下感知模块测量鱼的进食声音，并将数据发送至多功能数据处理模块，饲料投放量计算模块利用水中悬浮饲料量和进食声音，计算出饲料消耗量，并将饲料消耗量发送至饲料投放模块，实时调整投放饲料量。

在一个可选的实施例中，在无人机开始任务前，通过网络平台输入预设路径和预定参数，将指令发送给投喂装置，输出喷洒状态和检测的浊度和溶氧度信息，更好的调整水质保证鱼虾的健康生长。

与现有技术相比，本发明的基于无人机的精准投喂装置及方法，能够根据鱼虾的聚集位置规划出投放饲料的最佳投放点，并且根据鱼虾的数量、鱼的进食声音和水质情况自动规划出饲料的投放量和投放范围，极大的减少了人工成本以及饲料的浪费，降低了水产养殖难度，同时采用浊度和鱼群范围预估投喂范围，根据实时出料口风速和风向对抛洒风机转速进行调整，实现实时精准投喂的目的，极大的减少了人工成本，方便了鱼虾的养殖。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。