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双飞渔北斗智能无人艇,一键作业,首创性解决了可用性、易用性问题!
作者:    来源:数渔    发布日期:2023-02-21 11:08    字体大小:【大】【中】【小】

一、基本情况

江苏卡尔曼航天应用技术有限公司是以天空地一体化的北斗卫星高精度导航定位和自动化驱动技术为核心,军民融合的高科技企业,核心管理和技术团队来自中国空间技术研究院(航天五院)。公司致力于将高精度卫星导航、惯性导航、机器视觉以及激光/微波雷达等技术手段进行深度融合,为行业用户提供高精度的先进智能运动控制解决方案。

公司由无锡卡尔曼导航技术有限公司发起和投资控股,并注入核心技术资产和骨干研发力量。公司入驻南京江宁开发区总部基地,拟充分利用南京的院校人才优势,建立支撑母公司的前沿技术研发中心。联合南京禄辉物联科技、江苏域水安生物科技等水产行业优势企业,并与上海交大船舶学院等国内一流科研院所建立深度产学研合作,为我国水产养殖行业提供先进智能装备和整体智慧解决方案。

二、新增品目分析

从行业的需求来看,传统的水产养殖依赖于人工投喂,饵料浪费严重、劳动强度巨大,受天气影响因素大。随着社会经济的不断发展,养殖成本中人工的部分越来越高,还很难招聘到合适的养殖工人,这个过程已经完全不可逆的影响着水产养殖这个传统的农业产业。

随着智能水产养殖的到来和发展,传统水产养殖主体意识到转型升级的重要性,水产养殖的模式、管理方法和相关技术不断汇入创新力量,规模化、精准化、智能化的现代水产养殖正在进行。听到“智能水产养殖”,许多人首先想到的就是成本很高,风险太大的问题,却往往忽略了智能水产养殖给人们带来的优势和便利。尤其是水产养殖智能化,自动化,使养殖的条件变得可控,养殖环境不再受天气的限制。

1、必要性

产业发展:2005年8月,时任浙江省委书记习近平同志在浙江安吉余村考察时,提出“绿水青山就是金山银山”理念。现在“绿水青山就是金山银山”理念已经成为全党全社会的共识和行动。在这一重要理念引领下,江苏卡尔曼航空应用技术有限公司利用自身过硬的技术优势,深耕农业人工智能产业,以无人船水面应用为研发方向,以“绿水长流、青山常在”为己任,努力成为生态文明建设的重要参与者、贡献者。近年来,国家也相继出台了多项利好政策。2019年1月发布了《长江保护修复攻坚战行动计划》,加大长江水资源的修复和保护力度;同年4月《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019—2021年)》发布,要求在三年内,地级及以上城市建成区基本无生活污水直排口,基本消除城中村、老旧城区和城乡结合部生活污水收集处理设施空白区,基本消除黑臭水体,城市生活污水集中收集效能显著提高。而这些政策的相继出台,也进一步扩大了市场对水质监测的需求。

双飞渔北斗智能无人艇具备以下功能:

(1)精准饲喂

装载带精准计量的喂食设备,当无人艇到达养殖区域后可以自动精准投放食物。传统饲养是通过人工方式进行的,在养殖区域投放食物量很容易不均匀,不能对食物投放的量进行精确的控制,而且这种方式会造成饵料的浪费,当投放的饵料没有被完全吃掉就很容易引起水质的恶化,危害水生物的安全。设计能够精准计量投放食物设备,然后将该设备安装在无人艇上,通过相关的硬件来控制设备的运行,可以实现对食物投放量的精准控制,并且可以确保食物在饲养区域能够均匀分布。养殖人员只需要将待投放的食物安放在投食设备上,设置好食物投放的速度,然后启动无人艇,设置好无人艇的运动路径,当其到达目的地后,无人艇开始按量自动喂养水生动物。

(2)药物投放

水产养殖中,病害不可避免,需要通过药物及时治疗,保证水产养殖动物正常生存。对于池塘养殖方式一般是人围着岸边随机向水里投放药片,网箱养殖方式一般是人工喷洒药物。在无人艇上安装喷洒装置,可以通过远程无人操作的方式控制药物的喷洒。在精养方式下使用无人艇投放药物治理疾病可以大大降低养殖人员的劳动强度,同时可以保证药物在养殖区域分布均匀,确保药物喷洒覆盖整个养殖区域,从而增加了药物的使用效果。

(3)远程监控

传统养殖的场景表现为养殖人员高频次往返养殖区域监测水产状态,耗费大量人力物力的同时仍旧无法实现实时管控,利用在无人艇终端配置高清摄像头,实现远程操作,可以及时响应水产状况,极端天气下也可以规避风险,保障人员安全,提高员工工作效率的同时降低整体用人成本。

(4)水质检测

水产养殖关键路径在于实时掌控水质情况,水质与水产的生长状况正相关,当水质被污染后,若无法及时同频并采取相关措施治理,则会使养殖户承担巨大的经济损失。传统检测依靠人工测量和长期的养殖经验判定,准确度低,风险系数大,易引发更多不可预知后果。利用无人船终端配置的水质检测装置可以精准解决这一问题,实时监测水质,梳理水中各种物质的含量,同时将采集的样本带回,便于养殖人员围绕水质情况做进一步研究分析,提前规划好应对措施,形成水质管理的闭环链路。

(5)一键作业

江苏卡尔曼团队攻克了用于无人艇复杂作业环境下北斗/GNSS+惯导+雷达+相机多源组合导航技术,实现弱北斗/GNSS信号或无北斗/GNSS信号环境下室内外连续导航定位能力和无人艇整车位姿的深度卡尔曼滤波估计技术,多重手段、高可靠的无人艇电子围栏生成和检测技术、抗干扰技术,以及整车高精度高可靠控制驱动技术。因此,可以制定精确的作业路径,使得船只在复杂的作业环境下,依然能够游刃有余,经过一次制定作业方案,实现以后的一键作业功能,让用户轻轻松松的完成作业任务。

(6)自动回充

无人船要实现真正的无人,就要求船只能够自动出发、自动返航、自动系泊、自动充电等基础功能,只有这样,人们才能不必增加人手每次都要去操作船只的出入港问题,从而大幅降低管理成本,提升自动化程度。江苏卡尔曼的无人船,首创性的解决了上述关键可用性、和易用性问题,成为用户极受欢迎的理由之一。


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2、可行性

本产品拟新增品目为:机具大类-“水产机械”,机具小类-“水产养殖机械”, 机具品目-“投饲机(含投饲无人船)“,分档名称-“投饲机 “,生产企业-“江苏卡尔曼航天应用技术有限公司“,产品名称-“智能投饲无人船”,机具型号-“KM-526”;年度平均销售价格为6.5万元/套。

该品目以前尚无同类产品量产和销售,仅有几套实验性质和小规模生产的类似产品,且功能、能力指标等方面有较大差异。下表为部分类似产品的信息对比表。

(1)无人船的组成

无人船由平台系统和任务载荷系统组成,两系统之间通过通用接口进行集成。平台系统包括平台本体分系统、动/能分系统、感知分系统、控制分系统、通信分系统和交互分系统,六个分系统共同组成无人船最基本的通用单元,可以独自操作运行,是为完成不同任务而设计的搭载平台。任务载荷系统指无人船用以执行任务的仪器设备及配套伺服机构、装置,可根据不同任务目的、用途规划出不同的任务载荷系统。

(2)典型应用

通过成熟的无人船自动驾驶智能控制,结合北斗高精度定位能力,可实现船只定位及自动巡航、一键返航等自动航行功能。在4G通信信号覆盖的环境下,利用物联网技术将监测数据远距离,实时传输到数据管理中心或者水质监管部门。

(3)专利及其它知识产权证书

专利实用新型:

一种螃蟹用自动导航无人投料船

一种带自动避障功能的投料船

软件著作权:

池塘养殖过程管理系统软件V1.0

自动导航无人投料船系统软件V1.0

产品技术规格

KM-526型智能投铒船(双飞渔北斗智能无人养殖机器人)主要由浮体、撒料装置、撒药装置、动力推进装置、遥控装置等组成,依靠北斗导航系统,采用双体明轮驱动船体,称重传感器控制投撒量,可实现自主路径导航和自动均匀投饵(药),投喂量可调。

序号        项目                          单位    指标内容

1         型号名称                          /      KM-526智能投饵船

2         饵料最大装载量              kg     80

3         药液箱容积                      L      60

4         外形尺寸(长×宽×高)  mm     2200×1700×1300

5         投饵装置型式                   /      离心式

6         施药装置型式                  /      摇臂喷头式

7         电池容量                        Ah     50

8         电池电压                         V      24

9         电池类型                         /      锂电池

10      浮体材质                          /      聚四氟乙烯

11      最大行驶速度                  m/s    1.5

12      控制精度(直线作业)      m      0.2

13      推进方式                          /      明轮

14      导航型式                          /      RTK

15      航向精度(直线作业)          °     2

16      遥控最大距离                 km    可远程遥控,现场1km

17      抛料机构总功率              W      960

18      推进电机总功率              W      1000

19      喷洒药液电机功率           W      120

20      药液泵型式                      /      隔膜泵

安全性检查

序号  项目      单位     指标内容

1   安全防护     /       电源线穿过投饵机壳体处应有橡胶护圈电气系统、控制箱、料箱及出料口应有防水措施。

2    安全信息    /         可开启的防护装置及有危险部位应有安全警示标志,安全标志应符合GB 10396的规定应有明显的标志表明,机具运转时不得拆除机具外壳及防护罩驱动明轮处应标识“转动时禁止触碰”使用说明书中应有安全注意事项,产品上设置的安全警示标志应在使用说明书中复现。

备注:单项判定合格填“+”,不合格填“-”。

适用地区性能试验

序号   项目                单位      指标内容

1 最大投饲宽度          m        ≥15

2 最大投饲能力          kg/h     ≥600

3 药液喷洒宽度          m        ≥10

4 最大喷药量             L/h      ≥58.0

5 行驶轨迹精度直线    m        ±2.500

6 偏航角                       °       ≤5.00

7 投饵破碎率                         ≤5.0%

四大关键技术

(1)变量给料技术

(2)自动导航驾驶技术

(3)作业轨迹规划技术

(4)自动回充技术

产品说明书

(4)管理水平

本项目产品经过多个地区养殖场、水产站实际使用,均取得良好使用效果,县市级主管部门已经有效开展机具核实工作。本产品已经通过江苏省农机专项鉴定工作,获得鉴定证书,产品适应性和安全性得到了主管部门的认定和认可。公司尚未申请过农机补贴,不存在违规行为。


3.经济性

本产品在作业场景应用较传统方式有极大提升空间,为现代化养殖带来了革命性的改变,具体体现在八个维度。



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主办单位:中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所(渔机所)

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