智能投饵施药作业船 赵德安供图
■本报记者 温才妃 通讯员 吴奕
冬日正是蟹肥时，河蟹正在铆足了劲儿地进食，积蓄能量。
在江苏金坛举办的全国水产养殖机械化现场会上，一辆白色的无人作业船驶入蟹塘，投饵、施药、转塘、驻泊，流畅的作业演示让200余名农机、渔业代表拍手称赞。
“一亩水面的投饵时间要多长？续航能力怎么样？”“怎样保证饵料分布均匀？”“一艘作业船价格是多少？”……江苏大学电气信息工程学院教授赵德安被养蟹大户包围着，详细介绍自己研发的这款河蟹养殖智能投饵施药作业船。
看着这款市面上极为少见的河蟹作业船，养殖大户们仿佛看到了水产养殖业“机器换人”的希望。
机械化水平低，水产养殖是份辛苦活
水产养殖过程中，投饵、施药、除草靠什么？“主要靠人力，要么一人撑船一人作业，要么一人撑船通过船载机器作业。”一位养蟹大户感叹，人工撑船投饵喂料，不仅劳动强度大、人工成本高，而且全靠经验，抛撒随意性强。“这对需要全池塘均匀投饵、施药的河蟹养殖来说，是最需要补齐的短板。”
在我国，农业机械化和农机装备产业发展还存在不平衡不充分的现象，在水产养殖领域尤其突出。2017年我国农作物耕种收综合机械化率达到67%，而同期水产养殖机械化率还不足29%。
农业农村部《关于加快水产养殖机械化发展的意见》提出，到2025年，水产养殖机械化水平总体达到50%以上。赵德安负责的江苏省渔业科技类项目“河蟹养殖池塘全覆盖自动均匀投饵作业船研发与应用示范”，正是瞄准了水产养殖业投饵作业船的潜在市场。
“饵料是河蟹的主要营养来源，但吃不完的饵料又会污染养殖水体。我们要把饵料精准、均匀地投送给河蟹，让它们吃饱吃好又不会吃剩下。”这项研究工作至今已经持续了8年时间，赵德安也俨然成为了“河蟹专家”。
他介绍，作业船的一项重要功能就是把饵料准确投放到河蟹的领地中，因为河蟹的“领地”意识强，食物不充沛的情况下就会发生打斗，影响品相进而影响售价。此外，河蟹的价格也和规格成正比，特别是在大规格河蟹的养殖上，“3.5两以上的公蟹和3两以上的母蟹，每涨一两的重量，价格都能翻上一番”。
精准投放，算法成决胜之招
现场演示中，这艘双体船结构、明轮驱动作业船明显区别于市场上仅有的一两款机型，也成为水产养殖户竞相关注的对象。
“双体船抗摇摆能力强，这样设计是为了在水里更加稳当；明轮驱动是为了保护水草；投饵装置系统、施药系统也进行了优化。”赵德安的介绍既专业又详细。
从2001年主持江苏省“十五”农业攻关项目“工厂化水产养殖多环境因子的远程监控”开始，他就和水产养殖结下了缘分。和农户合作的过程，更让他深入了解到水产养殖户对机械化的迫切需要。
赵德安认为，投饵好不好要看两项关键指标，一个是投饵装置是否投放精准，另一个就是自动导航能否精准。
“我们在料斗下安装了称重传感器，感知料斗剩余饵料的重量，使料仓内剩余饵料量可测，并确保自动投饵装置的下料速度可控、抛料器抛幅可调。”团队在导航控制算法方面的突破，还实现了自动规划作业路径，而且精度极高。江苏北斗卫星导航检测中心有限公司的检验报告显示，作业船直线导航跟踪进度为4.1厘米，远远高于直线航迹偏差不超过20厘米的技术要求。
包括算法在内，赵德安团队围绕水产养殖机械已获授权发明专利16件，发表论文30余篇。
功能优化，养殖户使用更方便
单项研究对赵德安团队来说难度并不大，但要把机电一体化控制技术和具体装备结合起来，还要考虑水产养殖用户的实际使用需求。“要达到三者完美的融合，需要付出很多。”赵德安说。
2016年第一代样机在江苏大学校内试制成功。校内试验场水体玉带河的堤岸由石块垒成，作业船上岸很不方便。赵德安意识到，船体太重，下水容易上岸难，养殖户使用起来很不方便，必须进行轻量化设计。
几经优化，投饵船已更新到第三代，重量从近500斤降到300多斤，机械结构和产品化设计都有了明显改观，还增加了施药系统，可以实现投饵和喷药两项作业。
第三代样机还增加了辅助转塘和自动驻泊两项功能。赵德安介绍，江苏苏南地区多为20亩左右的小塘，利用作业船的自身动力实现转塘，作业船可以在相邻池塘间快速转移，这意味着一艘作业船可以供多个蟹塘使用，能有效降低用户使用成本。
此外，安装了自动驻泊装置的作业船，完成作业任务后可以自动停泊。养殖场工作人员加完料、设定好作业路径后，就可以放心地让作业船自主工作了。
2018年全国河蟹养殖面积达1000万亩，年产量约80万吨，总产值超过550亿元。其中，江苏省河蟹养殖产量约占全国的一半。庞大的市场前景，让赵德安对这款河蟹养殖智能投饵施药作业船的产业化发展信心很足。
“试验数据显示，作业船1个小时可以完成40亩蟹塘的投饵施药作业。”他说，河蟹养殖正在由追求产量的“大养蟹”向以质量效益为中心的“养大蟹”转变，自动化机械作业将极大幅度地降低人工作业成本，提高水产养殖业的经济效益，更多地为水产养殖健康快速发展赋能。
来源： 《中国科学报》
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