海洋牧場魚類馴化技術(shù)研究及裝備設(shè)計.pdf

1、為實現(xiàn)近海漁業(yè)資源的可持續(xù)發(fā)展，海洋牧場的建設(shè)正在全國大范圍開展，魚類行為控制技術(shù)作為海洋牧場運行的四大關(guān)鍵技術(shù)之一，是確保海洋牧場得以高效運作的重要支撐。當(dāng)前海洋牧場魚類馴化以人工操作為主，以魚類行為學(xué)為基礎(chǔ)，提出了一種新的魚類馴化技術(shù)，這種技術(shù)根據(jù)魚類對聲、光等刺激因素的趨性反應(yīng)，配合誘食性餌料的適量投入，來實現(xiàn)海洋牧場中魚類行為的控制。同時，根據(jù)該技術(shù)，開發(fā)了一種魚類馴化裝備，在聲、光及投餌系統(tǒng)之間實現(xiàn)邏輯控制，并設(shè)計相應(yīng)的投餌、

2、能源供應(yīng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，形成一種定時定點的無人值守式魚類自動馴化系統(tǒng)，從而實現(xiàn)海洋牧場內(nèi)科學(xué)的魚類馴化，推動海洋牧場的建設(shè)和發(fā)展。利用該馴化裝備魚類行為控制功能，也能夠?qū)Ψ帕鞯聂~類苗種進行有效管理，為今后我國開發(fā)海洋牧場等資源管理型漁業(yè)提供可靠的借鑒，對未來海洋漁業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
　　本論文的主要研究內(nèi)容和取得的成果如下：
　?。?）以黑鯛為馴化研究對象，開展黑鯛對聲音、光的反應(yīng)試驗，驗證其趨性行為特征。試驗采用35

3、0 Hz單頻音作為刺激因子，結(jié)合帶有腥味信息素的餌料投喂，對300尾黑鯛建立條件反射，經(jīng)過10天共計40次的馴化，就完成了100％的誘集效果，驗證了聲音馴化的可行性。同時，通過觀察和對比紅、黃、藍、綠四種顏色的光源對經(jīng)過馴化的黑鯛魚群在攝食過程中的影響，排除了紅光和黃光作為馴化光源，再經(jīng)過理論分析和對環(huán)境因素的考慮，最終確定綠色光源作為黑鯛輔助馴化的光源。
　?。?）闡述了魚類馴化裝備樣機的功能并提出了結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，進一步對浮體結(jié)

4、構(gòu)和供餌系統(tǒng)進行設(shè)計、校核、加工與調(diào)試。魚類馴化裝備的功能設(shè)計主要包括浮體、餌料供給系統(tǒng)、誘導(dǎo)信號系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、能源供應(yīng)系統(tǒng)、定位通訊系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等。浮體的設(shè)計以海洋浮標為母型，通過方案對比進行樣機的設(shè)計與選型，并對浮體的重心、浮心等相關(guān)參數(shù)進行了理論校核。供餌系統(tǒng)同樣采用方案對比的方法，確定料倉與餌料輸送機構(gòu)的設(shè)計方案，并對相關(guān)的主要參數(shù)進行了計算與校核。根據(jù)設(shè)計方案，對結(jié)構(gòu)部分進行了全程跟蹤式的加工、焊接和組裝。
　

5、?。?）對誘導(dǎo)控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，包括誘導(dǎo)信號系統(tǒng)和邏輯控制系統(tǒng)。誘導(dǎo)信號系統(tǒng)是整個馴化裝備的工作核心，主要包括放音系統(tǒng)和燈光輔助系統(tǒng)，采用頻率350 Hz的單頻音和波長500 nm的綠色LED燈為魚群提供正趨性刺激因素。邏輯控制系統(tǒng)是實現(xiàn)誘導(dǎo)信號系統(tǒng)與供餌系統(tǒng)之間邏輯控制的重要技術(shù)支撐，該系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計主要包括MCU主控模塊、音頻播放控制模塊、LED燈控制模塊、電機控制模塊、供電控制模塊、LCD顯示模塊和按鍵操作模塊。
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6、）對能源供應(yīng)系統(tǒng)與其它輔助系統(tǒng)進行設(shè)計與試驗。為避免從岸邊搭載電纜供電易造成的安全隱患，能源供應(yīng)系統(tǒng)主要包括蓄電池的選型和可再生發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計與計算，最終確定采用4塊15 W的太陽能板與鉛酸蓄電池結(jié)合的方式作為能源供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計方案。輔助系統(tǒng)的設(shè)計主要包括防沉系統(tǒng)、水下監(jiān)控系統(tǒng)和通訊定位系統(tǒng)等。防沉系統(tǒng)采用填充式的設(shè)計方案，能夠極大地提高裝備的安全系數(shù)，水下監(jiān)控系統(tǒng)采用自主研制的密封箱體結(jié)合云臺式攝像機的設(shè)計方案，通訊定位系統(tǒng)采用GPS

7、和3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)定位與圖像等信息回傳。
　　（5）為驗證魚類馴化裝備的可行性和馴化效果，以8000尾黑鯛魚苗為研究對象在象山港海洋牧場內(nèi)的大型網(wǎng)箱（20 m×1 m×3.5 m）中利用魚類馴化裝備進行馴化試驗，通過水下監(jiān)控系統(tǒng)觀察記錄馴化過程和馴化效果。經(jīng)過30天的馴化試驗后，網(wǎng)箱中黑鯛的誘集率能夠達到95%。試驗結(jié)果表明，本課題自主研發(fā)的魚類馴化裝備各系統(tǒng)工作穩(wěn)定，對黑鯛的馴化養(yǎng)殖具有可行性和高效性，能夠為其它魚種的馴化提供試驗參