我国是世界第一水产养殖大国，养殖水产品产量占全世界的70%。随着国内水产养殖业规模的扩大，对配合饲料的需求亦不断增大。而投饲装备技术的优劣，直接决定了养殖鱼类的摄食率、健康程度和生长速度，影响养殖水体的水质条件。目前国内仍然主要依靠养殖户根据个人经验进行饲料投喂，存在劳动强度大的突出缺点。此外人工投饲过程中计量不精准、喂料不准时、颗粒碎料含量高、撒料不均匀等缺点易造成水体中饲料残留过多，最终导致饲料浪费、水域环境恶化。当前市场上的简易投饲机，多固定于池塘岸边，普遍存在储料量和投饲能力小、投饲面积和角度有限、智能化程度低、人工上料频繁等缺点。随着当前水产养殖业规模化的趋势发展日益明显，又带来了诸多挑战：要求投饲距离远，范围大；需要实现多点同时投喂；所需的投饲量巨大，人工给投饲机上料耗时耗力；对饲料成本控制的要求显著提高，需进一步提高投饲的定时定量精度和饲料利用率；解决残余饲料污染水环境问题；降低设备投资和使用成本。

　　综上所述，针对投饲机械化、精准化、智能化，投饲与增氧结合的需求，开发应用集中式自动投饲增氧一元化系统技术和设备方面的研究势在必行。同时，研发推广符合中国国情、操作相对简便、经济性较高的自动投饲增氧结合系统技术和设备，可大大提高水产养殖行业的设施装备水平和劳动生产率，是迈向水产养殖强国的重要标志。

　　一、集中式自动投饲增氧集成系统组成

　　根据现有投饲机存在的问题和水产养殖规模化集约化的需求，集中式自动投饲增氧集成系统集成了自动上料单元、精确下料单元、气送投喂单元、水体增氧单元和智能控制单元五大部分，并研究开发应用一套完整的集中投饲增氧模式与技术方案。

　　1. 设计有大型紧凑式组合料仓，能实现自动上料，节省了投饲所需劳力。大型组合料仓可容纳一周甚至更长周期的投饲量，同时各个独立的分料仓可存储不同类别饲料，满足不同的养殖投饲需求。现有投饲机仅通过调节下料时间进行控制投饲量，并不精确。为此，该系统设计了下料段增加称量装置以实现精确称重。研究在仅配一组称量模块的条件下，自行设计料仓计量策略，开发下料控制程序软件，实现各分料仓独立、准确下料。

　　2.包含精确下料装置并拥有计量功能，实现投饲量的精准化，达到定量投喂目标，避免饲料浪费和水体中因饲料残留过多导致的水质恶化问题。

　　3.按照养殖工况的要求，在掌握养殖颗粒饲料远程流体输送理论和工艺设计的基础上，形成切实可行的气送投喂方案，实现饲料远距离气力输送并实现多点同时投料；采用独创的无动力旋转撒料器，饲料播撒距离大，可360度无死角投饵。

　　4.首创气力输送、水体增氧一元化设计理念，将气力输送与增氧曝气功能有机整合，设备实现一机两用，不仅节省空间还降低购置和使用成本。采用水下排布增氧曝气装置的方式，避免增氧机因漂浮在水面上而对中下层水体增氧效果不明显的问题。

　　5.集成PLC智能控制系统，按照养殖对象的摄食行为特点和不同生长周期，独立设置自动投饲策略（包括投喂时间、时长、间隔、次数和投喂量等）。还可根据鱼类摄食状况，通过无线信号实时调整，控制调节投饲速度和投饲时间，实现按需适时投饲。最大程度避免饲料浪费，进一步提高饲料的利用率。智能控制系统可记录统计投饲量数据，建立投喂与产出模型，为科学化养殖提供指导和依据。

　　6.集中式自动投饲增氧一元化系统的机械化程度高、智能化水平高、集中度高，功能性强，仅布置一套便可满足数个养殖池塘的自动投饲和增氧需求，尤其适合大型规模化养殖场的池塘群落，符合高效管理、科学养殖的要求。

　　7.设计包含碎料筛除回收装置。国产养殖颗粒饲料中的粉、碎料比重约在5%左右，不易被鱼类摄食，如不有效去除回收，不仅浪费饲料增加成本还极有可能污染水质。为此，设计颗粒碎料去除回收装置。按照空间最省和功耗最低原则，设计回转式碎料筛除和回收装置。

　　二、多功能自动投饲增氧集成系统的工作原理及性能指标

　　1.多功能自动投饲增氧集成系统工作原理图见图1 集中式自动投饲增氧一体化控制系统主要有：①移动式上料机；②旋转撒料器；③电磁阀； ④高压风机； ⑤分料仓组；⑥气动三通转换装置；⑦变频喂料器；⑧曝气管等部件。

　　2.主要参数性能指标

　　（1）适用池塘30亩～50亩，同时可独立运行投饲点4～6组；                                 

　　（2）碎料筛除能力2吨/每小时～4吨/每小时；          

　　（3）每组投饲输送距离40m～60m；    

　　（4）每组投饲撒料直径15m～20m；     

　　（5）每组投饲能力200 kg/每小时～250kg/每小时；

　　（6）每组可独立调速，控制投喂速度和时间；

　　（7）气力输送用高压风机4台，风机功率：2.2kW；

　　（8）投饲量误差率≤1% ；  

　　（9）360°旋转无死角可调撒料。         

　　3.旋转可调撒料器见图2。

　　三、基于物联网技术的集中式自动投饲增氧系统的智能控制

　　1. 物联网技术在自动投饲增氧系统中集成开发应用 目前，物联网技术运用于设施水产养殖的研究开发逐步增多，但是其研究开发内容主要局限于水质的数据采集与水情的实时监测方面，真正做到与养殖机械进行集成化控制的成熟案例还很少。自动投饲增氧设备的安装与物联网系统集成应用，主要通过安装一套集中式自动投饲增氧设备并完成物联网系统技术集成。集成的物联网系统主要内容包括：

　　（1）水质监测，利用zigbee技术搭建无线传感器网络，实时采集水温、pH值和溶氧量等数据；

　　（2）水情监控，利用高精度摄像头实时监控水面情况；

　　（3）计算机控制，利用计算机远程接受无线传输数据并根据预先设计的控制程序发布控制指令；

　　（4）自动投饲，按照控制指令，操控投饵设备进行自动化精确投饲；

　　（5）智能增氧，按照控制指令，操控增氧设备进行增氧；

　　（6）实时预警，跟踪监测水质水情变化与设备运行情况，发生意外情况和设备故障时及时向主控计算机发送预警信号，并利用GSM模块向技术人员发送报警短信。

　　本集成开发应用将采用zigbee技术搭建无线传输与控制平台，除了可以实时监测、采集传感器反馈的水温、pH值和溶氧量等数据外，还可以根据预先设计的程序参数直接远程开启、关闭与调整投饲装备和增氧装置，同时能够及时反映投饵装备和增氧装置的工作和能耗状况，对设备故障与水情灾害等进行预警，从而实现水产养殖的自动化和智能化控制。

　　物联网技术与集中式自动投饲增氧一体化技术的集成设计架构主要有：温度光照度监控系统1、物联网技术智能化控制系统（含集中式自动投饲增氧一体化控制系统）2、养殖场水质监测系统4（包括气象环境监测系统3）、智能农业管理平台7（包括数据库服务器5、备份服务器6、手机8、LCD监控9、固定PC监控终端10、移动PC监控终端11）等组成。系统主要设备结构连接示意见图3。

　　2.自动投饲增氧设备合理配备的开发应用 本自动投饲增氧系统采用集中式设计，大型组合料仓一次可存放饲料6吨～10吨，满足多个投饵设备一周甚至更长周期的投饲需要，同时主控机“一机两用”，实现了气力输送与增氧曝气功能有机整合。在实际应用过程中，将结合物联网技术根据用户的养殖规模和不同鱼种的养殖需要合理配备投饲和增氧设备，降低设备成本和使用成本。目前规模化水产养殖的人工成本已经占到其总成本的很大一部分，本开发应用的基于物联网技术的自动投饲增氧系统自动化程度较高，通过合理配备技术人员和养殖工人，可有效降低人工成本，提高养殖效益。

　　3.建立水产养殖智能决策机制 本开发应用将基于智能控制系统的水产养殖网络监控系统、池塘溶解氧无线监测与控制系统、基于物联网技术的投饲增氧系统等，对不同的养殖鱼类摄食行为特点和不同生长周期独立设置自动投饲策略（包括投喂时间、时长、间隔、次数和投喂量等）；还可以根据鱼类摄食状况，通过无线信号实时调整，控制调节投饲速度和投饲时间，实现按需适时投饲，最大程度避免饲料浪费，提高饲料的利用率；同时控制终端还将长期记录、统计投饲量，建立投喂与产出模型，为科学化养殖提供指导和依据。

　　四、结束语

　　通过引入集中气力输送投饲、水质增氧一元化设计理念，将气力输送与水体增氧功能有机整合，大幅提高风机使用率，可降低养殖设备成本和使用成本，节省设备空间。并根据规模化养殖需求，设计大型紧凑式组合料仓，可利用散装饲料车自动上料，极大减少上料的劳动力使用量，降低劳动力成本；实现长距离输送和大范围投饲，满足多点同时投喂要求。同时，可实现碎料粉料的筛除和回收，减少饲料浪费，降低残饵污染导致水质恶化的可能性，节约环保。引入物联网技术，通过智能控制和变频调速实现精准投喂，根据鱼类摄食状况按需适时投饲，有效提高饲料转化率。综合采取以上措施，最终达到降低养殖饲料成本，减少水质污染的效果。整套系统内集成了精确称重下料单元、碎料筛除回收单元、流体输送增氧单元和物联网智能控制单元，功能完备，实用性强。本装备开发采用上海渔研所设备和无锡百盛物联网技术，2015年已在无锡南阳湖水产养殖场进行集成应用，效果特别理想。