隨著水產養殖業的不斷發展，養殖設施化水平的不斷提高，投餌機已經成為養殖生產中必不可少的重要設備之一。為了適應各種不同的水產養殖生產方式，尤其是當前水產養殖向節能、環保、精準、高效的生產方式發展的方向，各類型投餌機不斷涌現以滿足生產需求。

　　摘要： 在建立池塘設施化高效健康養殖系統中，結合無線遙控、太陽能發電技術的應用，有效地提高了池塘養殖設施化、自動化水平，使得養魚生產過程得到更安全、可靠的控制。做到更加方便生產操作，節省人力;更加有利于水產品的精細的飼養，節省餌料。是一種節能、高效、環保、高產的有效生產措施。

　　Abstract： In the construction of the efficient and healthy aquaculture system of the pond， combined with the application of wireless remote control and solar energy generation technology， the level of the facilities and automation of the pond increases effectively， which makes the fishing production process get safer and more reliable control. It conveniences the operation and saves manpower， and it is benefit for breeding the aquatic products and saving the bait， which is a kind of effective production measure with energy saving， high efficiency， environmental protection and high-production.

　　關鍵詞： 通信工程師論文,無線遙控,太陽能,投餌機,研制,應用

　　Key words： wireless remote control;solar energy;bait casting machine;development;application

　　0 概述

　　研制適用的投餌設備不但可以節省勞動力成本，還可以做到精準投喂節約飼料，保護水質促進養殖魚類的健康生長。如何選用投餌設備是實現精準、高效、健康、環保養殖生產目標的十分重要的措施之一。為此，在開展淡水池塘設施化高效健康養殖關鍵技術試驗與生產中，我們研制了無線遙控太陽能投餌機并進行了實際應用，取得了很好的效果。

　　1 工況與功能

　　1.1 工況條件 在淡水池塘設施化高效健康養殖關鍵技術試驗與生產系統中，采用了組合單元漁箱集約化養殖方式。每單元漁箱上口面積為3m×3m的正方形結構，整個設施由12組生產單元組合而成。

　　按照組合式養殖系統結構要求，每組養殖生產單元配備一臺懸掛式自動投餌機，投餌機安裝在懸臂式吊桿的頂端，其出料口位于養漁箱中央的上方。事先由人工向投餌機料桶添加飼料，工作時按照事先設定的時間間隔進行自動投撒。單組生產設施結構見圖1。

　　1.2 功能與設置

　　1.2.1 投餌機結構 投餌機采用懸掛式桶形結構，主要由桶體、桶蓋、吊桶掛鉤、電動撥料器組成。料桶內徑298mm，有效容積大于23L，可加裝直徑3mm顆粒飼料15kg、直徑6mm膨化飼料9.5kg。將投飼機設計為獨立結構，投料桶懸吊在吊桿上，吊桿插入操作平臺固定支架的套管中即可使用。添加飼料時可將吊桿旋轉到漁箱邊緣，加滿飼料后再將吊桿旋轉歸位固定非常方便。電動撥料器使用直流12V直流減速電機，我們對電機輸出軸轉速為30r/min和50r/min兩種機型進行了試驗。輸出軸直接驅動撥料轉輪，結構簡單動作可靠。

　　1.2.2 太陽能電池組件 采用010-12型太陽能電池組件，為多晶硅太陽光電池，光電轉換效率較高，工作性能穩定。外形尺寸為350mm×290mm×18mm。額定最大功率 10W，在Pmax時電流、電壓分別為0.57A、17.6V，短路電流0.62A，開路電壓22.2V。太陽能光電池組建通過支架安裝在鍍鋅鐵管上，再用卡扣將鐵管與操作平臺的欄桿固定在一起。

　　1.2.3 電器控制箱 在電器控制箱內安裝的電器有：一是太陽能電源控制系統，貯存太陽能電池發送的電能供給投料機、照明燈和箱內電器。主要由LS0512R型太陽能電源控制器、鉛酸膠體蓄電池組成;二是自動投料時間控制系統，由若干時間控制繼電器與自鎖繼電器組成;三是無線接收控制器，采用TAD-T70型無線遙控開關，主要實現無線遙控投餌機的開啟與關閉，照明燈的開啟與關閉;控制箱備有手動按鈕開關，需要時可以對任意單元進行單獨手動啟閉。控制箱安裝在欄桿上與太陽能電池支撐鍍鋅管相固定。

　　2 太陽能光伏發電系統設計

　　2.1 最佳太陽輻射 首先確定太陽電池板的方位角。最佳方式是跟蹤太陽，使太陽電池板表面始終與太陽光垂直。對于固定安裝的太陽電池板在位于北半球的我國，方位角一般按零度設置。但是在±20°之內，輸出功率不會降低很多。對于開展水產養殖主要在5月下旬至10月上旬期間使用，因此可以設置在零度或稍許偏東方向。

　　接下來確定太陽電池板的安裝傾角。入射陽光應垂直照射，因此太陽電池板應傾斜安裝。為了使太陽電池板更好地接受太陽輻射，應將電池板平面與入射陽光垂直，可通過太陽板安裝傾角來實現。但是，在同一地點或一年之內的不同季節傾角均有較大的變化，因此對于非跟蹤電池板來說應進行優化，選用最佳傾角。天津靜海縣緯度為38.93°，按照資料推薦值，太陽電池板的傾角應為緯度傾角再加5°～10°。 　　太陽總輻射量換算。由于太陽能電池板選擇了安裝角，電池板的受光面已經不再是水平面。由此產生的偏差必須選擇最佳輻射系數Kop進行修正，根據資料天津地區的Kop選取值為1.0692左右。

　　2.2 應用實例 依據上述設計原則，我們制作了無線遙控太陽能投餌機，并進行了具體的試驗應用。

　　①根據整個系統的用電總負荷，結合具體生產試驗季節狀況，經計算分析我們選擇額定最大功率10W的010-12型太陽能電池組件，為整個系統供電。太陽能電池組件在Pmax時電流、電壓分別為0.57A、17.6V。

　　②根據系統用電電流的負荷量，選用LS0512R型太陽能電源控制器，額定電壓12V，額定充放電電流5A。控制器具有充電狀態指示、蓄電池狀態指示、負載狀態指示、負載工作模式的設置以及過載、短路、蓄電池極性接反、溫度傳感器與高壓涌浪保護功能。

　　③根據投餌系統電器放電負荷情況，選用7Ah太陽能專用膠體鉛酸蓄電池。

　　④按照圖2所示的接線順序，依次連接無誤后系統就可以正常工作。

　　3 電氣控制箱設計

　　3.1 功能設定

　　3.1.1 定時定量 按照養殖魚類飼養投喂要求，在一天內要投喂數次，每次投喂一定的時間，在投喂期間要求間斷下料，以求最佳的投料效果。實現間斷供料功能采用數字式雙延時繼電器，每次投料時長采用普通時間繼電器控制。操作人員按照投料方案，設定雙延時繼電器的下料與停止時間;設定每次投料的總時間。

　　3.1.2 照明電路 照明電路由LED節能燈、單延時繼電器與自鎖繼電器組成，路燈延時的時長按操作人員需要設定，路燈開啟后到時自動關閉，以便節約蓄電池電能。

　　3.1.3 無線遙控 選用4路非鎖存TAD-T70型無線遙控開關，采用數碼遙控的方式，通過繼電器的常開/常閉觸點控制電路中的通斷來控制四個獨立的電路。無線遙控采用編碼的方式，避免相互之間的干擾，能夠非常容易地對設備動作進行控制。工作電壓：DC12V，工作頻率：315MHz，遙控距離：空地無干擾300米，觸點參數為，控制220V負載功率參數：每路阻性負載1000W，感性負載400W，控制12V負載功率參數：每路阻性負載80W，感性負載40W。可利用2路開關控制投餌操作，利用另2路開關控制照明電路，此款遙控器適用于本系統的電器控制。

　　3.1.4 手動控制 為了方便操作，控制電路中設置了手動控制投料啟閉按鈕T1、T2，操作人員可根據實際情況隨時控制投料操作。

　　3.2 電路與控制

　　3.2.1 投餌與照明電路 投餌與照明控制電路見圖3，電路中A、B、C、D是無線遙控器的4個通道控制繼電器，整個控制電路由兩部分組成。

　　左半部為投餌機控制電路，由無線開關的A、B通道控制投餌機的開啟與停止。在進行投餌操作過程中若需要臨時停機或在停止狀態時需要開機，按下T2或T1即可實現手動控制。

　　右半部為照明控制電路，由無線開關的C、D通道控制照明燈的開啟與停止。照明采用LED節能燈，電壓12V功率3W。由于安裝定時器，照明燈可以自動關閉，因此十分省電。

　　3.2.2 系統電路組成與編碼控制 將圖2的太陽能光伏發電系統與圖3投餌照明控制系統組合而成為太陽能投餌機整體電路，圖4為無線遙控太陽能控制系統結構框圖。

　　系統電路中的無線發射與無線接收采用PT2262/2272 CMOS工藝制造的低功耗通用編解碼電路，三態地址端管腳(懸空，接高電平，接低電平)任意組合可提供531441地址碼。在通常使用中，一般采用8位地址碼和4位數據碼，這時編碼電路PT2262和解碼PT2272的第1～8腳為地址設定腳，有三種狀態可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態。3的8次方為6561，所以地址編碼不重復度為6561組，只有發射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對使用。這類產品一般都預留地址編碼區，采用焊錫搭焊的方式來選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態，出廠是一般都懸空，我們按照自己的需要設定地址碼，以保證可靠的控制。

　　可以看到在圖4中無線發射與接收器中標有LBH字樣三排方格為編碼區。最左邊有1字樣的是芯片的第一腳，最上面的一排焊盤上標有L字樣，表示和電源地連通， 最下面的一排焊盤上標有H字樣，表示和正電源連通。設置地址碼的原則是：同一個系統地址碼必須一致;不同的系統可以依靠不同的地址碼加以區分。至于設置什么樣的地址碼要以投餌機控制的實際需要自行設置。

　　4 懸掛式投餌機

　　4.1 形式與結構 投餌機采用圓桶型結構，上方加蓋防止雨水淋濕餌料。桶壁上方相對焊接一對耳孔，懸掛時安裝吊環使用。桶底為漏斗形，漏斗底部安裝一活動插板，調節插板的開啟度用于調節漏料量。插板下部有一法蘭，用以安裝電動撥料器。在桶形投餌機的下方安裝一防護罩，具體結構見圖5。整個試驗養殖系統由12套無線遙控太陽能餌料機組成。

　　4.2 電動撥料器 電動撥料器是定量投料的控制裝置，是由直流減速電機低速輸出軸，直接驅動撥料轉輪。電機轉動時帶動撥料轉輪，將餌料由料桶的下料口撥出，依靠重力餌料自動落入水面。減速電機電壓為直流12V，轉速可選用30r/min或50r/min。電機轉速確定后，需要進行單位時間下料量的檢測，將檢測的多組數據均值后制成表格，作為投料量時間設定的參考數據。在實際應用中，要通過設定電機轉動與停止時間來準確控制餌料投喂量。

　　4.3 旋轉式吊桿 吊桿是投餌機的懸掛機構，采用了可旋轉懸臂式結構。旋臂頂端的吊環用于懸掛吊桶式投餌機，其位置處于養漁箱中央的垂直上方，應保證餌料落在漁箱中央。旋臂吊桿的垂直部分，插入固定在操作平臺的支架套管中，懸掛投餌機的旋臂吊桿可以支架套管為中心自由轉動。將其轉到操作平臺邊緣時進行添加飼料，而后轉回原位并將支架套管的定位銷釘插入，使之保持投料的固定位置。 　　5 應用效果

　　5.1 無線遙控太陽能投餌機，是“淡水池塘設施化高效健康養殖系統”的重要設施。經過生產上試驗應用，做到了自動控制準確投餌，使得漁箱中養殖的鯉魚、羅非魚、莫荷羅非魚種等生長良好。可以做到每日投餌5～6次，節省了人工勞力，提高了工作效率，由于增加了投餌次數因此提高了餌料利用率，獲得每畝平均產量 3898.3kg的良好效果。

　　5.2 采用了無線遙控與手動控制相結合控制裝置，使得投餌操作變得十分便捷，操作人員可以遠距離進行投餌操作，只要操作人員按一下手持遙控器的按鈕，投餌機便可以自動工作，當達到設定時間后投餌自動停止。在餌料投喂工程中操作人員可以仔細巡視觀察每個養漁箱內魚的攝食情況，如果需要可以隨時進行手動停止或開啟任意投餌機組，可滿足精細喂養的需要。

　　5.3 在投餌時間間隔控制中，采用了DH48S-2Z型數字雙延時時間繼電器，延時時間在0～99h之間任意可調，時間控制精度可達0.01s。由于可以精確控制下料與停止時間，因此容易做到按照魚的攝食需求，準確地設定控制單次下料量與下料間隔時間，即易于實現魚的精準喂養，同時還可以避免餌料的浪費。

　　5.4 供電系統采用太陽能光伏發電，選用多晶硅太陽光電池，光電轉換效率較高工作性能穩定，額定最大功率10W;選用12V太陽能專用7Ah膠體鉛酸蓄電池儲存電能。經過一個生產周期的應用，系統供電正常。在生產過程中雖然有時遇上陰雨天氣，但是蓄電池供電始終充足，不但做到白天正常投餌，還可以滿足晚間的正常照明。

　　5.5 整個用電系統采用12V直流供電，由于全部電器均在低壓條件下運行，極大地提高了用電的安全性。由于每一組養殖生產單元都由獨立的太陽能發電控制系統獨立供電，極大地提高了設施運行的可靠性。每一組投餌設備相互獨立又可以做到統一控制，由于采用了無線遙控裝置，因此使得系統變得更加簡單，應用更加靈活，同時節省了大量的電線電纜。

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