NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ CHO TÔM ĂN THEO NHU CẦU PHỤC VỤ MÔ HÌNH NUÔI TÔM THƯƠNG PHẨM THÂM CANH QUI MÔ TRANG TRẠI

• Dễ dàng trong việc sử dụng, bảo quản, vận chuyển Bảng 1 : Kích thước của một số loại thức ăn tổng hợp dạng khơ b/ Thức ăn ẩm độ ẩm từ 30% - 40% Thức ăn loại này thường được làm ở dạn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ SẢN

-*** - CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TRỌNG ĐIỂM CẤP NHÀ NƯỚC GIAI ĐỌAN 2001 – 2005

“ khoa học và công nghệ phục vụ công nghiệp hóa, hiện đại hóa

nông nghiệp và nông thôn “ ( Mã số KC 07 )

BÁO CÁO KHOA HỌC

Đề tài KC 07 27 Chuyên đề 7

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ CHO TÔM ĂN THEO NHU CẦU PHỤC VỤ MÔ HÌNH NUÔI TÔM THƯƠNG PHẨM

THÂM CANH QUI MÔ TRANG TRẠI

Chương I XÁC ĐỊNH CÁC YÊU CẦU THIẾT BỊ I.Tổng quan về công nghệ cho tôm ăn trong nuôi tôm thương phẩm thâm canh I.1/ Tổng quan về thức ăn công nghiệp trong nuôi toom thương phẩm thâm canh

1.Thức ăn tôm

Theo [22], Thức ăn là nguồn chi phí chính trong hoạt động nuôi trồng thủy sản, chiếm khoảng 60% tổng chi phí nuôi Nó ảnh hưởng đến năng suất và sản lượng tôm nuôi Cho ăn đầy đủ số lượng và chất lượng, tôm khỏe mạnh, lớn nhanh, không gây ô nhiễm môi trường, hiệu quả kinh tế cao Thiếu thức ăn, tôm chậm phát triển, còi cọc, kích cỡ không đều dễ cảm nhiễm bệnh Thừa thức ăn, ao nuôi mau dơ bẩn gây ô nhiễm, tảo và một số vi sinh vật phát triển quá mức làm ảnh hưởng tới môi trường ao nuôi, dễ gây ra hiện tượng nở hoa, thiếu ôxy cục bộ về ban đêm dẫn đến tôm chết hàng loạt

Các loại thức ăn dùng cho nuôi tôm hiện nay rất đa dạng và phong phú, bao gồm thức ăn xay trực tiếp từ các loài động, thực vật (cá vụn, cua nhỏ, vẹm …) và thức ăn tổng hợp được chế biến từ các nhà máy chế biến thức ăn Nuôi tôm thâm canh hoàn toàn dựa vào thức ăn chế biến và tùy theo quy trình nuôi mà ta sử dụng loại thức ăn hợp lý

2.Các dạng thức ăn

a/Thức ăn tổng hợp khô (độ ẩm ≤ 10%)

Thức ăn này thường được chế biến từ các quy trình công nghệ hiện đại Nó có dạng hình trụ hoặc viên ứng với các giai đoạn nuôi khác nhau Thức ăn khô được chế biến có thể ở dạng chìm, lơ lửng hay nổi tùy theo tập tính ăn mồi của từng loại

Ưu thế của thức ăn tổng hợp khô:

• Cân bằng, bổ sung các chất nhằm thõa mãn nhu cầu dinh dưỡng theo từng giai đoạn phát triển, đảm bảo khả năng tiêu hóa và nâng cao khả năng hấp thụ của tôm nuôi

• Chủ động cung cấp thức ăn cho đối tượng nuơi do cĩ khả năng dự trữ lâu

• Dễ dàng trong việc sử dụng, bảo quản, vận chuyển

Bảng 1 : Kích thước của một số loại thức ăn tổng hợp dạng khơ

b/ Thức ăn ẩm (độ ẩm từ 30% - 40%)

Thức ăn loại này thường được làm ở dạng hình trịn hay dạng bánh, thức ăn cĩ

độ ẩm tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu, phương pháp chế biến và chất kết

dính

c/ Thức ăn ướt (độ ẩm 50%)

Thường là thức ăn tươi sống hay qua sơ chế

I.2/ Các phương pháp cho tơm ăn trong cơng nghiệp nuơi tơm thâm ccanh

thương phẩm

I.2.1 / Tập tính ăn mồi của một số lồi tơm

1/ Tơm Sú

Tơm sú sống ở đáy ao, nơi cĩ bùn cát, ban ngày thường nghỉ, ban đêm hoạt

động mạnh Tơm sú là lồi ăn tạp, đặc biệt ưa ăn giáp xác, thực vật dưới nước,

mảnh vụn hữu cơ, giun nhiều tơ, loại hai mảnh vỏ, cơn trùng Khi kiểm tra trong dạ

dày của tơm sú sống ngồi tự nhiên thấy 85% gồm giáp xác, cua nhỏ, động vật,

nhuyễn thể hai mảnh vỏ, cịn lại 15% là cá, giun nhiều tơ, thủy sinh vật, mảnh vụn

hữu cơ và cát bùn Tơm sú thích ăn các động vật sống và di chuyển chậm hơn là

xác thối rữa hay mảnh vụn hữu cơ

Trong tự nhiên, tơm sú bắt mồi nhiều hơn khi thủy triều rút Khi nuơi tơm sú

tôm sú bằng càng, đẩy thức ăn vào miệng để gặm thức ăn, thời gian tiêu hóa 4 ÷ 5 giờ trong dạ dày

2/ Tôm càng xanh

Tôm càng xanh là loại ăn tạp nhưng chủ yếu là động vật Khi kiểm tra dạ dày, thức ăn gồm có: nguyên sinh vật, giun nhiều tơ, giáp xác, côn trùng, nhuyễn thể, các mảnh cá vụn, các loài tảo và mùn bã hữu cơ, cá mịn Tôm càng xanh thường bắt mồi vào chiều tối và sáng sớm Tôm thường bò trên mặt đáy ao, dùng càng nhỏ đưa mồi vào miệng Đặc tính của tôm càng xanh là nếu không đủ thức ăn, chúng hay ăn thịt lẫn nhau khi lột xác Do đó trong nuôi tôm thương phẩm, phải dùng các biện pháp kỹ thuật để hạn chế sự ăn thịt lẫn nhau của tôm

I.2.2/ Phương thức cho ăn

a/ Phương thức cho ăn

Công việc cho tôm ăn là rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến năng suất, lợi nhuận

và chi phí sản phẩm Cách cho ăn lý tưởng là làm sao thức ăn đến được khu vực tôm đang ăn càng nhanh càng tốt Tôm có khuynh hướng ăn ở những nơi được làm sạch bằng máy sục khí Trong hầu hết các trường hợp phải cận thận tránh rải thức

ăn vào những nơi dơ bẩn, tôm sẽ dễ bị nhiễm bệnh Tránh rải thức ăn ở giữa ao vì

đó là khu vực thu gom chất thải Trong hai tháng đầu, thức ăn nên rải dọc ao cách

bờ 2 – 4 m, ta có thể rải thức ăn xa hơn nếu diện tích nước được làm sạch rộng hơn Khi tôm không ăn do sức khỏe yếu hay do điều kiện môi trường xấu, ta phải giảm hay ngừng cho ăn Thức ăn dư thừa không chỉ gây lãng phí mà còn làm ô nhiễm nước ao, gây bệnh cho tôm

Theo kết quả nghiên cứu của GS-TS Nguyễn Trọng Nho [11], lượng thức ăn

dư thừa tồn tại trong ao nuôi hiện nay có thể chiếm đến 30% - 40% Do chúng có thành phần dinh dưỡng cao nên gây ô nhiễm rất khốc liệt Theo công nghệ nuôi tôm hiện tại, hàng ngày sẽ cho tôm ăn 4 lần với tổng khối lượng tương đương 1,5 % khối lượng tôm nuôi dự kiến Do lượng thức ăn trong một lần rải lớn và khoảng thời gian giữa các lần rải khá nhiều (5-6 giờ), nên ban đầu tôm sẽ ăn không hết, gây dư

thông dụng hiện nay, khi ngâm trong nước thường phân rã sau 2 - 2,5 giờ) Các chuyên gia nuôi tôm đã nhận thấy vấn đề bất hợp lý trên và đề nghị cho ăn nhiều lần (8-10 lần/ngày) với lượng thức ăn trong một lần ít hơn tương ứng

Việc dùng tay để phân phối thức ăn như hiện nay tốn rất nhiều công sức, thức

ăn rải không đều, gây quá tải cho công nhân, nhất là đối với những ao nuôi có diện tích lớn Vấn đề bất hợp lý trên đến nay vẫn chưa có lời giải Nếu cho tôm ăn bán tự động và tự động, những khó khăn nêu trên sẽ được giải quyết triệt để với hiệu quả đem lại rất cao Nó sẽ góp phần giải quyết một nguyên nhân cơ bản nhất gây ô nhiễm nguồn nước và chi phí thức ăn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh sẽ giảm đáng kể Do đó việc chế tạo ra thiết bị rải thức ăn tôm tự động là rất cấp thiết và những yêu cầu kỹ thuật thiết bị phải phù hợp với tập tính ăn của tôm cũng như phương thức cho ăn nhiều lần mà các chuyên gia nuôi tôm đề ra

b/ Kiểm tra thức ăn

Để quản lý tốt lượng thức ăn người ta đã dùng sàng ăn (nhá cho ăn) Sàng ăn giúp kiểm tra khả năng sử dụng thức ăn, sức khỏe, tỷ lệ sống của tôm và cả điều kiện đáy ao Sàng ăn có thể là hình vuông hay hình tròn Sàng ăn hình vuông thường có kích cỡ 70x70 cm hay 80x80 cm, sàng ăn hình tròn có đường kính 70-80

cm Sàng ăn được làm bằng vật liệu đủ nặng để có thể chìm xuống đáy ao và đặt nơi sạch sẽ, cách bờ từ 2÷3 m Số lượng sàng ăn phụ thuộc vào diện tích ao nuôi Khoảng 1.600m2 đặt 1 nhá [2,tr 52]

Bảng 2 Số lượng sàng ăn cần thiết theo cỡ ao [2, tr 52]

Kích cỡ ao (ha) Số sàng ăn 0.5 4 0.6-0.7 5 0.8-1.0 6

2 10-12

Hình 1: Sàng cho ăn

• Điều chỉnh thức ăn lần sau

Sau khi kiểm tra thức ăn trong tổng số nhá có trong ao tuỳ thuộc vào lượng dư thì có mức điều chỉnh cho phù hợp

- 100% thức ăn hết thì tăng 5% thức ăn cho lần sau

- Thức ăn còn 10% thì giữ nguyên lượng thức ăn cho lần sau

- Thức ăn còn 11 ÷ 25% thì giảm 10% thức ăn cho lần sau

- Thức ăn còn 26 ÷ 50% thì giảm 30% thức ăn cho lần sau

- Thức ăn còn hơn 50% thì giảm 50% thức ăn cho lần sau

Lượng thức ăn được điều chỉnh dựa vào thời tiết, nhiệt độ, chất lượng nước ao, tính thèm ăn, trọng lượng và kích cỡ tôm cũng như tình trạng sức khỏe của tôm [5, tr 8]

II/ Yêu cầu kỹ thuật cụm thiết bị rải thức ăn tôm tự động:

II.1 Yêu cầu kỹ thuật thiết bị rải thức ăn tôm tự động:

• Ví tập tính ăn của tôm tương đối rộng, nên thiết bị phải rải thức ăn trên diện tích rộng, phân bố đều, tránh tập trung, sai số mật độ rải thức ăn không quá 8%

• Năng suất của thiết bị rải : N =60÷90(kg/h)

• Số lần cho ăn trong một ngày từ 8 - 10 lần, nhằm tạo điều kiện cho tôm

ăn hết thức ăn, tránh dư thừa dẫn đến ô nhiễm nguồn nước

• Thiết bị làm việc hiệu quả, năng suất cao, giảm nhẹ sức lao động công nhân

• Thiết bị chế tạo đơn giản, dễ sử dụng, giá thành thấp

• Quá trình hoạt động của thiết bị rải thức ăn tự động được tính toán sao cho phù hợp với cách cho ăn, đúng liều lượng đúng thời gian tránh dư thừa gây lãng phí, gây ô nhiễm, tôm chết

• Thiết bị làm việc ổn định, độ bền cao

• Vật liệu dùng để chế tạo các thiết bị tiếp xúc với thức ăn phải thích hợp tránh gây độc cho thức ăn, cho tôm, và chịu được điều kiện khắc nghiệt của môi truờng nuôi

Trong đó

Þ1 : Đường kính rải thức ăn gần nhất, chọn Þ1= 8m

Þ2 : Đường kính rải thức ăn xa nhất, chọn Þ2 = 40m

Hình 2: Sơ đồ phân bố thức ăn khi rải

Bảng 3 : Lượng thức ăn, loại thức ăn và số lần cho ăn trong mỗi ngày

Tuổi tôm

(ngày)

Trọng lượng tôm (g)

% thức ăn /trọng lượng tôm

K.lượng thức ăn /ngày (kg)

Số lần cho ăn (lần/ngày)

Mã số thức ăn

II.2 Yêu cầu kỹ thuật thiết bị bộ cảm biến dư lượng thức ăn

Thiết kế chế tạo thiết bị đáp ứng các yêu cầu sau:

- Sử dụng thiết bị tiện lợi

- Nhận biết chính xác lượng thức ăn còn tồn dư nhằm tiết kiệm thức ăn trong quá trình nuôi tôm tự động, bảo vệ môi trường ao nuôi khỏi bị ô nhiễm do thức ăn

dư thừa gây ra

- Không ảnh hưởng đến quá trình kiếm ăn của tôm và không gây nguy hại gì cho sức khỏe của tôm trong quá trình kiểm tra

- An toàn cho người sử dụng

Chương II THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỤM THIẾT BỊ I.Xây dựng phương án thiết kế

I.1 / Các phương án hiện hành

I.1.1 /Thiết bị tự động cho tôm ăn

I.1.1.1 / Một số phương án cho ăn thức ăn hiện hành

I.1.1.1.1/ Theo nguyên lý phun

Bảng 4 : Các thông số kỹ thuât của máy FJ – 515

b/ Sơ đồ cấu tạo

Trong đó :

1 Quạt ly tâm 4 Miệng phun

2 Vỏ quạt ly tâm 5 Phểu chứa

xa của hạt thức ăn ta điều chỉnh tốc độ quay của quạt li tâm (1)

Kích thước bao (mm)

FJ - 515 120 x4,0 3000÷ 6000 8 ÷ 12 1000x671x 720

d/ Ưu và nhược điểm của phương án

Ưu điểm :

- Thiết bị làm việc êm, không gây ồn

- Thức ăn không bị vỡ vụn

- Tầm văng xa của hạt thức ăn lớn

- Dễ dàng điều khiển góc độ phun

- Năng suất cao

1 Miệng phun 4 Cửa hút

2 Cửa thổi 5 Phểu chứa

3 Quạt hướng trục 6 Bộ phận cung cấp

Hình 5: Sơ đồ nguyên lý

b/ Nguyên lý hoạt động:

Thiết bị gồm có miệng phun (1), cửa thổi (2), cánh quạt (3), cửa hút (4), phểu đựng thức ăn (5), bộ phận cung cấp (6) Khi cánh quạt (3) quay, thức ăn sẽ bị hút và chuyển động trong buồng, sau đó được phun ra ngoài qua cửa thổi (2)

c/ Ưu và nhược điểm của phương án :

Ưu điểm :

- Năng suất cao

- Cấu tạo đơn giản

Nhược điểm :

- Độ văng xa thấp, khả năng phủ rộng còn bị hạn chế, thức ăn phân bố không đều

- Do va đập giữa cánh tung và viên thức ăn nên thức ăn bị vỡ vụn

b/ Nguyên lý hoạt động

Piston (1) hoạt động được nhờ cơ cấu truyền lực (5), thức ăn được chứa sẵn trong phểu (3), lượng thức ăn được phun ra nhờ tấm điều chỉnh (4) Khi có tín hiệu hoạt động, thanh truyền (5) sẽ tác dụng vào piston (1), hệ thống xylanh - piston sẽ tạo ra áp lực, đẩy thức ăn văng ra ngoài

c/ Ưu điểm và nhược điểm của phương án

Ưu điểm :

- Thiết bị làm việc êm, không gây ồn

- Thức ăn không bị vỡ vụn

- Tầm văng xa của hạt thức ăn lớn

- Có thể điều khiển mọi góc độ phun

Nhược điểm :

- Thiết bị có kết cấu phức tạp, khó chế tạo

- Tuy tầm làm việc tương đối xa, nhưng khả năng phủ rộng còn bị hạn chế, mật độ rải không đều

- Năng suất không cao, hiệu quả thấp

I.1.1.1.2/ Theo nguyên lý văng

1/ Phương án dùng đĩa văng

a/ Sơ đồ cấu tạo:

Trong đó :

1 Đĩa văng

2 Phểu chứa

b/ Nguyên lý hoạt động

Thức ăn được chứa trong phểu (2) Đến giờ cho ăn, động cơ làm việc, vì đĩa gắn vào trục động cơ nên đĩa văng (1) quay theo, lực ly tâm sẽ tác dụng vào hạt thức ăn làm cho nó văng khắp mặt hồ Tùy theo tốc độ quay, bán kính của đĩa cũng như tùy thuộc vào hệ số ma sát giữa viên thức ăn và mặt đĩa văng, tùy thuộc vào sức cản không khí đối với hạt thức ăn mà thức ăn được văng xa hay gần

c/ Ưu và nhược điểm của phương án:

Ưu điểm :

- Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo

- Giá thành thấp

Nhược điểm :

- Tầm văng xa không lớn lắm, mật độ rải không đều

- Khi muốn tầm xa tương đối lớn ta phải tăng tốc độ động cơ, gây ồn và cơ cấu làm việc không ổn định

I.1.2 /Thiết bị kiểm tra dư lượng thức ăn.

I.1.2.1 Các phương pháp hiện hành

I.1.2.1.1 Dùng cơ học [12, tr28]

• Nguyên tắc hoạt động:

Dựa vào trọng lượng thức ăn để nhận biết Thức ăn ở trong nhá thường nằm dồn vào giữa nhá và chính do trọng lượng của của bản thân viên thức ăn nên làm cho nhá bị võng ở giữa Dựa vào đặc điểm này để thiết kế thiết bị nhận biết xem thức ăn còn hay hết Dưới tác động của trọng lượng thức ăn thì sẽ làm thay đổi điện trở của cảm biến lực Với cách mắc cầu điện trở khi có sự thay đổi điện trở trên cầu thì gây ra thay đổi điện thế ở hai ngõ ra của cầu Dựa vào sự chênh lệch điện thế này

để biết được lượng thức ăn thay đổi như thế nào Để tăng độ chính xác cần dùng mạch khuếch đại điện áp để khuếch đại sự sai lệch này nên Sự sai lệch càng lớn thì lượng thức ăn còn lại sẽ càng nhiều Dùng vi xử lý để tự động xử lý tín hiệu đó và báo lên cho ta biết lượng thức ăn còn trang ao [12, tr30]

Hình 8: Sơ đồ khối của thiết bị

Hiển thị kết quả

• Bộ phận cảm biến lực:[12, tr32]

Với tính chất của nhá cho ăn nên thiết kế bộ cảm biến lực như sau:

1: Thanh ngang của khung

Hình 10: Cơ cấu cảm biến lực

• Ưu điểm của nhận biết bằng lực là:

- Không bị ảnh hưởng bởi độ trong hay đục của nước trong ao

- Dễ dàng điều chỉnh độ nhạy của cảm biến

• Khuyết điểm:

- Bị ảnh hưởng bởi một số vật nặng rơi vào trong nhá

- Khi tôm vẫn còn ăn hay đang nằm ở trong nhá thì nhận biết thiếu chính xác

I.1.2.1.2 Dùng quang học [12, tr33]

• Nguyên tắc hoạt động:

Dựa vào số lượng thức ăn để nhận biết Thức ăn ở trong nhá thường nằm dồn vào giữ nhá Dựa vào đặc điểm này để thiết kế thiết bị nhận biết xem thức ăn còn hay hết Dưới nhá cho ăn ta đặt cảm biến quang trên nhá ta đặt nguồn sáng nếu lượng thức ăn thay đổi thì cường độ sáng mà quang trở nhận được cũng thay đổi và dẫn đến điện trở của quang trở cũng thay đổi theo Dựa vào đặc điểm này với mạch

10 9

1

234

7

856

xử lý để tự động xử lý tín hiệu đó và báo lên bộ điều khiển biết lượng thức ăn còn bao nhiêu

Hình 11: Sơ đồ khối của thiết bị

Là loại cảm biến dùng để chuyển tín hiệu vật lý (ánh sáng) thành điện trở, đây

là loại cảm biến có độ nhạy tương đối cao và tuyến tính Nguyên tắc làm việc của

nó là điện trở thay đổi khi cường độ ánh sáng tại nơi đặt nó thay đổi

Ta đặt 4 quang trở để tăng độ chính xác, 4 quang trở này ta chia ra làm 2 đường tín hiệu lên Một đường tín hiệu ta dùng 2 quang trở mắc song song với

nhau Ta cũng có thể dùng thêm nhiều quang trở đặt thêm những vị trí khác nữa để tăng độ tin cậy

Hình 13: Bề mặt của cảm biến quang (quang trở)

Hình 14: Bộ phận quang trở

• Ưu điểm khi dùng quang:

- Không bị ảnh hưởng bởi vật nặng rơi vào nhá

- Độ nhạy cao

• Nhược điểm:

- Bị ảnh hưởng bởi độ đục của nước

- Khi sử dụng phải thường xuyên vệ sinh bề mặt quang trở và bề mặt của nhá

- Bi ảnh hưởng sự di chuyển qua lại của tôm

Qua phân tích những ưu điểm, khuyết điểm của từng phương án thực hiện ở

Cadmium Sulphide track Metal-film

contact

thực hiện không thật phù hợp khi làm việc trong môi trường ao nuôi Để khắc phục những khuyết điểm của hai phương án nêu trên em xin đề xuất một phương án mới

đó là : Xác định dư lượng thức ăn trong ao nuôi tôm theo công nghệ xử lý ảnh

I.2/ Xây dựng phương án thiết kế cụm thiết bị

I.2.1/ Xây dựng phương án thiết kế thiết bị tự động cho ăn

1/Phương án thiết kế thiết bị tự động cho tôm ăn

Yêu cầu của việc cho ăn là gián đoạn, chia ra nhiều lần rải, thức ăn không được

vỡ vụn, thức ăn phân bố rộng và đều, sai số mật độ rải thức ăn không quá 8%, không tập trung một chỗ …

Như vậy đối với phương án dòng khí ngược là không phù hợp với việc cho ăn

vì phương án này thức ăn thường bị vỡ vụn, khả năng phủ rộng thức ăn bị hạn chế,

độ văng xa kém

Đối với phương án dùng áp lực và dùng dòng khí thì khả năng phủ rộng còn bị hạn chế, thức ăn phân bố không đều, chế tạo gặp nhiều khó khăn, năng suất không cao, chỉ thích hợp nuôi cá

Đối với phương án dùng đĩa văng, do khả năng phủ thức ăn bị hạn chế, mật độ rải không đều, tầm văng xa không lớn lắm, thức ăn bị vỡ vụng, không đem lại hiệu quả cũng như cải thiện sức lao động công nhân

Trên đây là những phương án đã được áp dụng trong thực tế tuy nhiên hiệu quả đem lại không cao, không thõa mãn những yêu cầu của việc cho tôm ăn Qua quá trình tìm hiểu, nghiên cứu thực tế, tôi xin đề xuất phương án rải thức ăn dùng cánh văng:

ăn tới một khoảng di chuyển nhất định trong ống mới được văng ra ngoài Do đó thức ăn được phân bố đều

• Ưu nhược điểm

Ưu điểm :

- Tầm văng xa của thức ăn lớn, diện tích phủ rộng thức ăn lớn và mật độ rải đều

- Giá thành tương đối rẻ

- Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo

- Năng suất cao, có khả năng tự động hóa

- Thức ăn không bị vỡ

Nhược điểm :

- Vì thức ăn được rót từ trên xuống nên khi thiết bị hoạt động có một lượng thức ăn va chạm với 3 cột giữ thùng chứa

- Nếu tốc độ quá lớn gây ồn, không đảm bảo an toàn

Kết luận: Từ những phân tích ưu nhược điểm của các phương án trên, ta thấy phương án dùng cánh văng là hợp lý, nó đã đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật

đề ra của thiết bị rải Do đó ta chọn phương án rải dùng cánh văng để tính toán thiết

kế thiết bị rải thức ăn tôm tự động

2/ Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị rải thức ăn tôm tự động

a/ Sơ đồ cấu tạo

1 : Khung máy 5 : Role thời gian 9 : Cần van

2 : Cánh văng 6 : Bộ phận che chắn 10 : Van

3 : Phễu hướng liệu 7 : Bộ điện từ 11 : Động cơ

4 : Thùng chứa thức ăn 8 : Phễu rót 12 : Phao

ăn Cứ như thế, quá trình làm việc được lặp lại một cách tự động cho những lần rải khác

Quá trình làm việc tự động của thiết bị bao gồm: số lần cho ăn, thời điểm cho

ăn, khoảng thời gian cho ăn, nó được “ Set “ trong bộ điều khiển tự động B.Tốc độ động cơ được tăng tốc từ từ (nhờ bộ điều tốc) nhằm tăng diện tích phủ rộng của thức ăn phù hợp với tập tính ăn mồi phân tán của tôm nuôi, cũng như đối với từng diện tích ao nuôi

I.2.2 Xây dựng phương án thiết kế bộ cảm biến dư lượng thức ăn

I.2.2.1/Phương án thiết kế bộ cảm biến dư lượng thức ăn bằng phương pháp ảnh

1/Nguyên tắc làm việc:

Khác với hai phương án nêu trên để xác định dư lượng thức ăn trong ao nuôi

ta có thể dùng phương pháp nhận dạng và xử lý ảnh Nhận dạng và xử lý ảnh được thực hiện theo các bước: Chụp ảnh được thực hiện bởi một Webcam được gắn trên nhá kiểm tra và nó sẽ ghi lại hình ảnh tại nhưng thời điểm kiểm tra Webcam được kết nối với máy tính, sau khi Webcam chụp ảnh tín hiệu truyền vào máy tính và lưu dưới dạng file ảnh Thông qua những hình ảnh thu nhận được việc xác định dư lượng sẽ được thực hiện bởi một chương trình nhận dạng và xử lý ảnh

Chương trình nhận dạng và xử lý ảnh sẽ xác định lượng thức ăn còn trong ao

Để nhận biết được các viên thức ăn nó dựa vào hình dạng, kích thước và sự phân bố điều của các viên thức ăn trên mặt nhá kiểm tra, các điểm đen ở trong ảnh chính là viên thức ăn Các điểm đen có kích thước và hình dáng nhất định, do đó chúng được nhận dạng các viên thức ăn còn thừa

Hình 18: Sơ đồ khối thiết bị

• Ưu điểm của nhận biết bằng phương pháp chụp ảnh là:

- Cho phép ghi lại chính xác lượng thức ăn còn dư thừa dưới dạng file ảnh tại thời điểm kiểm tra

- Không bị ảnh hưởng bởi sự di chuyển qua lại của tôm

Webcam

Chương trình nhận dạng và xử lý ảnh

- Hình ảnh sau khi chụp được lưu trực tiếp vào máy tính, thuận tiện cho việc kiểm tra

- Thiết bị đơn giản dễ sử dụng

- Bên cạnh đó thiết bị cũng tương đối đơn giản dễ chế tạo và thiết bị cũng cho phép tự động chụp và xử lý nhanh, chính xác khả năng tự động hoá cao

• Nhược điểm:

- Chụp ảnh bằng Webcam sẽ bị ảnh hưởng bởi độ đục của nược

- Khi sử dụng phải thường xuyên vệ sinh bề mặt kính bọc Webcam và bề mặt của nhá

- Webcam là thiết bị dễ bị cháy khi bị nước thấm vào

Việc khắc phục những khuyết điểm của thiết bị kiểm tra như độ đục của nước, đảm bảo ánh sáng cho quá trình chụp ảnh Việc khắc phục được thực hiện như sau: thiết bị kiểm tra ngoài Wecam dùng chụp ảnh, thiết bị còn có thêm một bóng đèn chiếu sáng để khắc phục khuyết điểm nêu trên

Hình 20.: Sơ đồ khối thiết bị

Hiển thị kết quả

Mô hình thiết

Chương trình nhận dạng và xử lý ảnh

I.3.Sơ đồ khối cụm thiết bị tự động cho tôm ăn

Hình 21: Sơ đồ khối mô hình quản lý thức ăn tự động

II.Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản

II.1/ Tính toán thiết kế kỹ thuật bộ cảm biến dư lượng thức ăn

II.1.1 THIẾT KẾ SÀNG KIỂM TRA ( nhá kiểm tra)

II.1.1.1 Yêu cầu kĩ thuật sàng kiểm tra

Để quản lý tốt lượng thức ăn người ta đã dùng sàng kiểm tra (nhá) Sàng giúp kiểm tra, cho biết khả năng sử dụng thức ăn, sức khỏe, tỷ lệ sống của tôm và cả điều kiện đáy ao Sàng kiểm tra có thể là hình vuông hay hình tròn Sàng ăn hình vuông thường có kích cỡ 70x70 cm hay 80x80 cm, sàng hình tròn có đường kính 70-80

cm Sàng được làm bằng vật liệu đủ nặng để có thể chìm xuống đáy ao Sàng ăn nên đặt sát đáy ao, nơi sạch sẽ và hơi xa bờ ao

thức ăn

- Đủ nặng để có thể chìm xuống đáy ao

- Diện tích sàng phải đủ lớn để thu nhận được thức ăn từ các thiết bị dải thức

II.1.1.2 Cấu tạo sàng kiểm tra

Từ hình dạng, kích thước sàng sử dụng trong các ao nuôi hiện nay ta có thể thiết kế chế tạo sàng kiểm tra đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật nêu trên

Cấu tạo sàng kiểm tra gồm 3 phần:

+ Khung mặt lưới (nhá) có kích thước 30x30 cm, được làm bằng thanh Inox chữ V Mặt lưới cách mặt đáy ao 10 cm như vậy mắt lưới sẽ không chạm vào mặt bùn ở đáy ao làm cho thức ăn không bị lẫn với bùn việc kiểm tra sẽ dễ dàng và chính xác hơn Ngoài khung và mắt lưới sàng kiểm tra (nhá ) dưới chân đế ta dùng

một tấm phẳng Conpozite được sơn mầu trắng Để trong quá trình chụp ảnh sẽ không nhầm lẫn mầu của viên thức ăn với màu bùn ở đáy ao

Hình 23: Cấu tạo của khung nhá

1: Khung Inox

2: Tấm chắn Compozite

3: Mắt lưới

+ Khung dùng để lắp ráp Webcam và đèn chiếu sáng do đó khung đảm bảo

độ cứng, không bị dao động trong nước Vật liệu làm khung là làm bằng ống nhựa

∅21, ống nhựa tròn sẽ đảm bảo độ cứng vững khi lắp ráp Webcam và đèn chiếu sáng, ngoài ra nhựa PVC không bị phá hủy ở môi trường nước mặn như là nhôm hoặc sắt, hay tôn, giá thành hạ Khung được đặt nghiêng một góc 30o cách mặt lưới

là 40 cm

Hình 24: Cấu tạo của khung lắp đặt Webcam

II.1 2 LỰA CHỌN WEBCAM SỬ DỤNG.

II.1.2.1 Webcam là gì

Webcam, còn gọi là Webcamera hay PC video cameras, là một loại máy quay phim kỹ thuật số được chế tạo riêng cho các máy tính cá nhân nhằm giúp người sử dụng có thể hội thoại thấy hình (video conferencing), gửi thư bằng hình ảnh (video mail) hoặc gửi liên tục những hình ảnh của mình lên một Website cho mọi người cùng xem (Web casting) [17]

II.1.2.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của Webcam [17]

• Cấu tạo

Các loại Webcam có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương đối giống nhau

Hình 26: Một số bộ phận chính của Webcam Overview

• Nguyên lý hoạt động

Để ghi được hình ảnh, Webcam sử dụng một thiết bị cảm nhận hình ảnh, thường là CCD (charge-coupled device) hoặc CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) Thiết bị cảm nhận hình ảnh này là một con chip bằng silicon gồm

dòng điện Những dòng điện này sau đó được chuyển thành dữ liệu số hóa, được nén lại và truyền tới máy tính thông qua dây dẫn được cắm vào cổng USB của máy tính Phần mềm điều khiển Webcam trên máy tính sẽ giải nén dữ liệu chuyển dữ liệu này tới những phần mềm có nhu cầu sử dụng như Yahoo Messenger, MSN, Media Movie Maker, Amcap…

Thông thường, Webcam tạo ra hình ảnh với độ phân giải 640 x 480 pixel (trong khi máy ảnh số hoặc camera số chuyên nghiệp tạo được hình ảnh có độ phân giải lên tới 2.048 x 2.048 pixel), và phát đi hình ảnh tới phần mềm điều khiển với tốc độ 30 khuôn hình trong một giây (30fps)

II.1.2.3 Công dụng của Webcam [17]

• Hội thoại thấy hình:

Một trong những công dụng phổ biến nhất của Webcam là hội thoại thấy hình (video conferencing) qua sử dụng các phần mềm gửi tin nhanh (Instant Messenger)

có hỗ trợ hội thoại bằng âm thanh và hình ảnh động qua mạng Internet như Yahoo Messenger hoặc MSN Messenger Hội thoại thấy hình qua Internet thực sự là một phương tiện lý tưởng để bạn có thể liên lạc với bạn bè và người thân ở xa

1 Chụp hình:

Với việc chụp ảnh bằng máy ảnh chụp phim truyền thống có quá nhiều thao tác phức tạp như tráng phim, rửa ảnh rồi mới quét ảnh vào máy tính? Hãy thử với Webcam mà xem Webcam ngoài chức năng lưu giữ hình ảnh như một máy quay phim còn cho phép bạn chớp được những khuôn hình mà bạn muốn và lưu chúng dưới dạng file ngay trên máy tính

2 Theo dõi an ninh:

Theo dõi an ninh bằng Webcam đang trở thành một hình thức khá phổ biến tại

Mỹ Tại Mỹ, nhiều gia đình thường lắp đặt Webcam ở những vị trí quan trọng để quan sát với nhiều mục đích khác nhau như theo dõi trẻ em sơ sinh, theo dõi hỏa hoạn, chống đột nhập, Những Webcam này được nối với máy tính và truyền trực tiếp lên một Website riêng giúp người sử dụng khi đang làm việc tại công sở có thể

quan sát những gì đang xảy ra ở nhà mình Đây thực sự là một ý tưởng hay về ứng dụng công nghệ

Thông qua những công dụng của Webcam ta thấy ứng dụng của nó là rất lớn trong cuộc sống đặc biệt là khả năng chụp hình, hình ảnh được truyền và lưu trực tiếp vào máy tính Do đó việc ứng dụng Webcam chụp ảnh kiểm tra dư lượng thức

ăn trong ao nuôi tôm là rất tốt, nó sẽ cho phép theo dõi chính xác diễn biến lượng thức ăn sức khỏe, tỷ lệ sống của tôm và cả điều kiện đáy ao

Tóm lại, Webcam là một thiết bị kỹ thuật số đang được sử dụng rất phổ biến trong giới người dùng Internet Nhỏ gọn nhưng tiện lợi, thiết bị này ngày càng được khai thác để phục vụ cho nhiều công việc khác nhau của đời sống hàng ngày, nhất là trong việc trao đổi thông tin liên lạc Khi các phương tiện truyền thông thấy hình khác chưa phổ biến, Webcam thực sự là một giải pháp tuyệt vời trong thời đại kỹ thuật số

II.1.2.4 Tìm hiểu và lựa chọn Webcam sử dụng

Trước nhu cầu sử dụng ngày càng lớn, trên thị trường xuất hiện khá nhiều loại Webcam khác nhau với những thiết kế đẹp mắt và tính năng đáp ứng đa dạng nhu cầu sử dụng

Webcam thường có hai loại: loại có thể tách rời và loại không thể tách rời khỏi máy tính Loại có thể tách rời khỏi máy tính phải có pin để cung cấp năng lượng và thẻ nhớ (memory card) để lưu giữ hình ảnh được chụp Loại Webcam này có thể đem đi bất cứ đâu để chụp ảnh, trong khi loại không thể tách rời chỉ có thể chụp khi được kết nối với máy tính Webcam không thể tách rời khỏi máy tính là một giải pháp phù hợp Loại Webcam này sử dụng bộ nhớ của máy tính để lưu giữ hình ảnh

và vì vậy chỉ sử dụng được khi gắn với máy tính Hiện tại, trên thị trường Việt Nam, các Webcam này phổ biến là các nhãn hiệu Intel, Creative, IBM, giá cả tương đối

dễ chấp nhận, dao động từ 12 - 75 USD.[17]

Để điều khiển việc chụp hình theo số lần thích hợp phải có phần mềm hỗ trợ Phần mềm điều khiển Webcam Các loại Webcam trên có thể sử dụng yêu cầu tối

đều đi kèm với một dây nối vào cổng USB của máy tính và một đĩa CD cài đặt Việc cài đặt thực hiện khá dễ dàng theo hướng dẫn trên đĩa cài đặt Nếu sử dụng hệ điều hành Windows XP, một số Webcam có thể sử dụng được ngay mà không cần cài đặt [17]

Sau đây là một số loại Webcam có bán sẵn trên thị trường:

3 Webcam Hyundai HY-100A

Hình 27: Webcam Hyundai HY-100A

Độ phân giải chuẩn 640x480 pixel, giao tiếp qua cổng USB Webcam này không cần nhiều ánh sáng mà vẫn cho hình ảnh tốt Hyundai HY-100A là một trong những model webcam có đế kẹp thanh lịch nhất Đầu ghi hình được thiết kế bằng kim loại tạo sự bền vững, chắc chắn Bạn có thể thay đổi góc của đầu ghi hình để chọn vị trí thu nhận hình ảnh sau khi đã cố định webcam Giá bán 29 USD [14]

4 Webcam@CAM TC-112

Hình 28: Webcam @CAM TC-112

Webcam có độ phân giải chuẩn 640x480 pixel, giao tiếp qua cổng USB Ưu điểm nổi bật của @CAM TC-112 là không chiếm nhiều băng tầng và khả năng bắt hình nhanh nên cử động hình ảnh khá nhuyễn Giá thành là 19 USD Tuy nhiên Webcam @CAM TC-112 cần nhiều ánh sáng để cho hình ảnh như ý [14]

5 Webcam Colorvis PC Camera CVC-1001

Hình 29: Webcam Colorvis PC Camera CVC-1001

Webcam Colorvis độ phân giải chuẩn 640x480 pixel, giao tiếp qua cổng USB Webcam này không cần nhiều ánh sáng mà vẫn cho hình ảnh tốt, độ sắc nét cao