[01672073]一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船

①课题来源与背景：针对规模庞大的淡水养殖渔业,在水面增氧装备领域,为了解决现有设备使用效率、自动化、智能化程度低下等问题,研制了一种面向渔业养殖增氧的水面智能装备。装备采用现代化、信息化、智能化技术,优化了设备使用过程,降低了人工成本。 ②技术原理及性能指标：水面增氧装备动力来源于明轮,由电机驱动明轮来搅动水体。通过控制电机转动一方面可以驱动设备按规定规则航行,一方面使设备类似于固定式增氧机悬停于水面增氧作业。控制系统采用树莓派作为中央控制器、单片机作为下位机,采用GPS模块进行设备的定位,并通过墨卡托投影法将GPS经纬度坐标转换为本地局部坐标,再利用图像腐蚀、膨胀等方法构建环境地图。然后通过网络与服务器端进行数据传输,将设备运行状态显示在服务器端。数据传输使用UDP通信协议,并采用校验和方式检验数据在传输前后的完整性。控制算法采用模糊控制原理,利用航向误差和误差变化率设计了二维模糊控制器,控制器采用重心法解模糊,并在MATLAB平台上建立了模糊模型同时进行求解,将求解结果数据导入控制器中进行使用,通过航向实验验证了航向控制的有效性。同时采用PID控制航速,并且控制效果在实验中得到了验证。针对鱼群集聚特性,为了减少固定式增氧机数量,水面增氧装备采用循环增氧作业的形式依次前往集聚点增氧作业,并通过双层改进蚁群算法优化出航行的最短路径。 ③技术的创造性与先进性：从增氧形式上,打破了现有各种增氧机固有的“枷锁”,解开了禁锢增氧机的缆绳,使得增氧机不仅可以驻停在指定点增氧,还可以运动到其他地点增氧。解决了单台固定增氧机增氧覆盖面积小,增氧中心区域溶氧浓度高,周边区域浓度低的缺点,同时可以减少养殖水域布置的增氧机数量,有效降低设备成本。在控制技术方面,利用信息化、自动化及智能化的手段,不仅能让使用者对设备的运行情况一目了然,还能提高设备的使用效率,减少传统设备经常出现的一机工作,多机围观的缺点。在智能控制及优化路径算法上,由于基本蚁群算法极易在本文设计的环境地图中陷入局部最优,通过引入精英蚂蚁策略以及双向蚂蚁方法,有效提高了优化结果。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性：技术比较成熟,适用渔业养殖,安全可靠。 ⑤应用情况及存在的问题：目前水面增氧装备只是工作在静态环境当中,对于动态变化的环境不能做出实时的应对措施,因此控制系统还需要加强完善。另一方面在水面增氧装备的设计上,需要进行改善,尽可能在增氧作业时具有较大阻力,而在航行时降低阻力,以此来节能。 ⑥历年获奖情况：无。