引言

根据《2022中国渔业统计年鉴》数据显示，2021年中国水产品总产量6690.29万吨，其中养殖产量5394.41万吨，占总产量的80.6%，为社会提供了丰富的优质蛋白质来源，同时对改善农村经济结构、提高农民收入起到了积极作用。水产养殖业在快速发展的同时，也给环境带来了一定的影响。饲料投喂是水产养殖中最大的成本，也是劳动量最大的生产环节。传统的投饲方式需要人工进行操作，根据个人经验粗略控制投饲量。这种方式自动化程度低，劳动量大。由于设备缺乏准确的计量功能，无法精准控制投饲量，导致饲料浪费。 随着水产养殖规模的扩大和集约化程度的提高，传统的依靠个人经验的投饲方式难以满足精准高效养殖需要，必须采用自动化装备、智能化控制技术和信息化管理系统提高水产养殖的现代化水平。智能投喂是基于各类传感器获取环境和鱼群的信息，结合相关算法模型进行决策投喂的投喂方式，是实现鱼类养殖最佳投喂效率的重要手段之一。

一. 智能精准投喂系统

1.

智能精准投饲系统工作流程

智能精准投饲系统由投饲设备（料仓、供料机构、投料机构等）、控制柜、投饲管理软件等部分组成。首先，通过运料车上的输送设备将散装料直接装入料仓，实现饲料出厂、运输、装料和投料全程机械化作业。接着，利用称重传感器和可编程逻辑控制器的控制系统，实现设备投饲量精准控制和全自动运行。控制系统与投饲管理软件对接，实现投饲管控与企业生产经营管理的一体。

图1投饲装备

图2 投喂控制柜

图3 投饲管理软件

2.

智能精准投饲系统关键技术

（1）研发了基于 鱼群摄食行为的智能投饲技术基于对鱼群的摄食节奏研究，对单餐次的投喂过程进行分解，以满足鱼群聚集、抢食、逐渐分散的过程，提高摄食效率。

根据水产养殖中的经验投喂方法，将投喂过程分为多个阶段，比如三个阶段：

①初步阶段，主要是吸引鱼群进行聚集；

②高速投喂阶段，鱼群开始抢食，高速投喂满足摄食要求；

③结束阶段，部分鱼群已基本摄食完成，降低投喂速率，以满足整个鱼群的投喂量。

在控制投喂的过程中，风送系统采用间隔下料、持续鼓风风送的方式进行。通过调整单次下料的持续时间，两次下料的间隔时间来调整投喂的速率。同时，对投喂分为3个阶段，对各个阶段的投喂重量按比例进行划分，以满足不同阶段的投喂量。

（ 2）研发了基于自动计量投饲控制技术 将大容量的料仓作为饲料的仓储机构，并在料仓的下方平台上安装三只称重传感器，对每次投喂饲料的重量和剩余饲料中进行准确计量。投饲设备通过内部控制装置或远程控制软件设定投饲时间、投饲重量、投饲速度等参数并自动进行投饲作业。每天可设置多次投饲作业任务。预留现场手动操作开关，可现场单独控制。现场手动操作开关优先级高于自动控制和远程控制。

（ 3）基于物联网技术建立远程管控系统开发具备设备控制、信息采集、信息管理的投饲管理软件，通过网页、APP、小程序等方式实现对投喂设备的启停控制、参数设置、状态监测；实现环境信息、鱼类信息、设备信息等的采集；实现养殖环境信息、投喂信息的统计、分析、查询等信息管理功能。解决了“人必须在现场”的问题，提升投喂管理工作效率。

3.

智能精准投饲系统性能

国家渔业机械仪器质量检测中心对投饲设备进行了检测（编号2021SW033），主要检测指标见表1。

表1 主要技术指标

4.

智能精准投饲系统功能

（1）全程机械化作业：为了解决水产养殖投饲劳动强度大的问题，采用运料车直接上料，实现饲料出厂、运输、装料、投喂等环节全部使用机械设备取代人工作业。

（2）精准计重：系统需要具备称量功能，能够准确测量每次投放的饲料质量和剩余饲料质量，称量相对误差不超过0.5%。

（3）远程控制投喂：可通过小程序、网页等进行远程操作投饲机的启停、投饲时间、投饲重量等参数。

（4）数字化管理：通过管理软件进行环境信息和投喂信息的记录、统计、分析、查询等信息管理功能。

二.应用案例

1.

基本条件

智能精准投饲系统在安徽省马鞍山市和县善厚镇渔光一体基地进行。养殖池塘为渔光一体池塘。光伏区占整个养殖池塘面积的70%，光伏区水深为0.6-0.8m，非光伏区养殖水深1.2-1.5m。鉴于渔光一体池塘的水深较浅，池塘采用低密度养殖。池塘主要养殖草鱼搭配花鲢、白鲢等调水鱼类。草鱼于2020年4月3日放养，放养平均规格为6.2克/尾，当年10月下旬至11月中旬对草鱼进行清塘售卖，售卖平均规格在1500克/尾以上。

为了验证智能精准投饲系统的应用效果，选择了六口池塘进行草鱼养殖，传统投喂组采用人工投喂浮型草鱼饲料，智能精准投饲组采用智能精准投饲设备投喂浮型草鱼饲料。每组设置3个重复。

2.

养殖效果及分析

从养殖效果来看，智能精准投饲组的特定生长率（SGR）显著高于传统投饲组的特定生长率，且高9.69%，平均缩短养殖天数22天，让草鱼能提早上市；智能精准投饲组的饲料系数显著低于传统投饲组的饲料系数，且低13.67%。以特定生长率和饲料系数为评价指标，智能精准投饲组的养殖效果明显由于传统投饲组。

智能精准投饲优于传统投饲，分析可能有以下原因：一方面智能投饲装备的抛洒面积广、抛洒更均匀；另一方面，智能投饲设备抛洒节奏与养殖对象的摄食节奏吻合，避免了饲料在水中长时间浸泡，降低了饲料营养的流逝。从而降低了饲料系数、提高了生长速度。

表2 传统投饲组与智能精准投饲组养殖效果对比

3.

效益分析

水产养殖智能精准投饲系统主要通过以下几个方面提供养殖效益：

（1）大幅降低劳动力成本

使用智能精准投饲装备前，800亩的养殖基地按照每100亩配备1名养殖工人，需要8名养殖工人，人工成本6万元/年，8名工人的年工资总额为48万元；应用智能精准投饲系统后，配备2名养殖及设备管理人员1名（10万/年），年工资总额为22万元，节约劳动力费用26万元，劳动力成本降低54%。

（2）减少饲料包装成本

智能精准投饲系统采用散装料车进行加料，不需要进行饲料包装，每吨饲料的包装费按照80元/吨计算，则节约包装费用2.64万元。

（3）提高草鱼的生长速度及饲料系数

另外，使用智能精准投饲装备的均匀性更好，抛洒面积更大，同时根据养殖对象的摄食规律调整投喂速率，饲料系数降低13.6%，草鱼饲料每吨按照4800元计算，同样生产174吨草鱼，饲料成本可降低19.20万元。

综上，通过节约劳动力、包装成本、降低饲料系数等方面，每年可节约或提高经济收入55.83万元。每套智能精准投饲系统需要投入经费10万元，投入6套，基地共需投入60万元，折旧5年，则每年费用为12万；自动上料车每年费用按照2万元计算，则每年投入14万元。通过计算可知，使用智能精准投饲设备，该基地每年可多增加41.83万元。

三.智能投饲系统的适用范围及发展前景

水产养殖智能精准投饲系统实现了饲料储存、精准称量、远距离输送、远程智能控制等功能，适用于规模化高密度精养池塘养殖以及设施化高密度养殖，海域、水库、湖泊等的围网或网箱养殖，尤其适合鱼类的养殖。

水产养殖面临劳动力匮乏和高成本，并且劳动力老龄化问题突出，水产养殖智能精准投饲系统可以大幅度减少饲料投喂环节的劳动力需求，减少劳动强度，避免养殖工人在恶劣的天气环境下的投饲工作。智能精准投饲系统能使用散装料进行养殖，可以节约包装材料的费用，同时也避免了包装材料对环境的污染。另外，智能精准投饲系统的饲料抛洒面积更广，更均匀，投喂量更符合鱼的摄食需求，提高饲料利用率，增加养殖效益。所以，水产养殖智能精准投饲系统的推广应用是水产养殖现代化、设施化、智能化发展的必然趋势。