thiết kế chế tạo bộ cảm biến dư lượng thức ăn trong ao nuôi tôm theo công nghệ xử lý ảnh

Trong đó áp dụng để xác định dư lượng thức ăn trong ao nuôi tôm theo công nghệ xử lý ảnh thu nhận từ Webcam sẽ mang lại độ chính xác, cũng như giảm nhẹ sức lao động cho công nhân.. - Bên

LỜI NÓI ĐẦU

Nghề nuôi trồng thuỷ sản ở nước ta hiện nay đang phát triển mạnh mẽ ở khắp nơi, nhất là khu vực miền trung Trong đó nghề nuôi tôm mang lại lợi nhuận cao nhất Mô hình nuôi còn ở dạng quy mô vừa và nhỏ là chủ yếu, kỹ thuật lạc hậu, chưa áp dụng nhiều khoa học tiên tiến hiện đại vào ngành nuôi trồng thuỷ sản Do vậy, trong một số năm gần đây dịch bệnh và đặc biệt do sự suy thoái về môi trường nuôi đã làm giảm năng xuất và chất lượng sản phẩm nuôi trồng thuỷ sản trong đó phải kể đến nghề nuôi tôm Một phần môi trường bị ô nhiễm cũng là do thức ăn của tôm dư thừa gây ra Chính vì vậy quản lý thức ăn là vấn đề rất quan trọng trong nghề nuôi tôm Nếu quản lý tốt thức ăn thì không những giảm chi phí cho người nuôi mà còn góp phần tránh được tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng cao Từ trước tới nay, việc quản lý thức ăn còn thủ công, mất nhiều thời gian và công sức do

đó hiệu quả còn chưa cao

Ngày nay với sự phát triển rất mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là công nghệ thông tin, đã giúp con người thực hiện được nhiều công việc với độ chính xác cao, mang lại hiệu quả kinh tế Hiện nay đã và đang được áp dụng vào nhiều loại hình sản xuất Trong đó áp dụng để xác định dư lượng thức ăn trong ao nuôi tôm theo công nghệ xử lý ảnh thu nhận từ Webcam sẽ mang lại độ chính xác, cũng như giảm nhẹ sức lao động cho công nhân Kỹ thuật này chúng ta hoàn toàn có thể tự động quản lý thức ăn trong ao nuôi, với độ tin cậy cao, mang lại hiệu quả kinh tế

Chính vì vậy em quyết định chọn đề tài “Thiết kế chế tạo bộ cảm biến dư lượng thức ăn trong ao nuôi tôm theo công nghệ xử lý ảnh” với mong muốn sau

khi thực hiện xong đề tài có thể đem ra ứng dụng trong thực tế, góp phần cho ngành nuôi tôm của nước ta phát triển hơn nữa

Do đây là vấn đề còn rất mới, hơn nữa kỹ thuật lập trình xử lý ảnh không thuộc chuyên ngành của em nên chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót Em xin ghi nhận tất cả các ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn để em hoàn thành tốt đề tài của mình Em xin chân thành cảm ơn !

Nha trang, Tháng 11 / 2005

SVTH: Đỗ Xuân Thưởng

MỤC LỤC

Lời nói đầu 1

Mục lục 2

Chương I: Tổng quan về nghề nuôi tôm và thiết bị cho tôm ăn công nghiệp 5

I.1 Tổng quan về nghề nuôi tôm công nghiệp 5

I.1.1 Khái quát về sự phát triển của nghề nuôi tôm 5

I.1.1.1 Sản lượng nuôi 6

I.1.1.2 Đối tượng nuôi (nhóm loài) 6

I.1.1.3 Các mô hình nuôi 7

I.1.1.4 Xu hướng phát triển 7

I.1.2 Tình hình nuôi tôm ở Việt Nam .7

I.1.2.1 Các mô hình nuôi tôm .8

I.1.2.2 Thuận lợi và khó khăn trong nghề nuôi tôm .10

I.1.2.3 Xu hướng phát triển của nghề nuôi tôm trong tương lai 11

I.2 Tổng quan về thiết bị cho tôm ăn công nghiệp 11

I.2.1 Thức ăn và phương pháp cho ăn 11

I.2.1.1 Thức ăn .11

I.2.1.2 Phương pháp cho ăn .12

I.2.2 Giới thiệu thiết bị tự động cho tôm ăn .20

I.2.2.1 Máy phun thức ăn tự động của Đài Loan (FJ – 515) .21

I.2.2.2 Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của thiết bị cho tôm ăn tự động theo kiểu vung toé 22

I.3 Nghiên cứu chế tạo bộ cảm biến dư lượng thức ăn 24

I.3.1.Yêu cầu của thiết bị 24

I.3.2 Ý nghĩa của vấn đề nghiên cứu yêu cầu kĩ thuậtt của thiết bị 24

I.4 Phạm vi nghiên cứu .25

Chương II Thiết kế ký thuật bộ cảm biến 26

II.1 Lập phương án thiết kế .26

II.1.1 Các phương pháp hiện hành 26

II.1.1.1 Dùng cơ học 26

II.1.1.2 Dùng quang học 28

II.1.2 Nhận dạng và xử lý ảnh .31

II.2 Thiết kế kỹ thuật thiết bị 33

II.2.1 Thiết kế sàng kiểm tra ( nhá kiểm tra) 33

II.2.1.1 Yêu cầu kĩ thuật sàng kiểm tra .33

II.2.1.2 Cấu tạo sàng kiểm tra 34

II.2.2 Lựa chọn webcam sử dụng .36

II.2.2.1 Webcam là gì 36

II.2.2.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của Webcam 37

II.2.2.3 Công dụng của Webcam .38

II.2.2.4 Tìm hiểu và lựa chọn Webcam sử dụng .39

II.2.3 Thiết kế kỹ thuật hộp bảo vệ webcam khi làm việc dưới nước .41

II.2.3.1 Yêu cầu của hộp bảo vệ Webcam 42

II.2.3.2 Thiết kế chế tạo hộp bảo vệ Webcam .42

II.2.4 Thiết kế kỹ thuật đèn chiếu sáng 43

II.2.4.1 Yêu cầu kỹ thuật của đèn chiếu sáng 43

II.2.4.2 Thiết kế kỹ thuật đèn chiếu sáng .43

II.2.4.3 Sơ đồ mạch điện điều khiển đèn chiếu sáng .45

II.3 Chương trình điều khiển bộ cảm biến .45

II.3.1.Chương trình điều khiển webcam chụp tự động .45

II.3.2 Chương trình nhận dạng và xử lý ảnh .46

II.4 Bản vẽ thiết bị cảm biến .46

II.5 Xây dựng mô hình quản lý thưc ăn tự động .48

Chương III Chương trình điều khiển nhận dạng và xử lý ảnh 49

III.1 Tổng quan về nhận dạng và xử lý ảnh .49

III.1.1 Các giai đoạn của quá trình xử lý ảnh .49

III.1.2 Cơ sở lý thuyết tiền xử lý ảnh 51

III.1.2.1 Lọc ảnh mịn 51

III.1.2.2 Nhị phân ảnh 52

III.1.2.3 Đánh nhãn thành phần liên thông 53

III.1.2.4 Lấy đường biên và làm trơn đường biên .56

III.1.2.5 Các đặc tính hình học 57

III.2 Thiết kế chương trình điều khiển 59

III.2.1 Sơ đồ thực hiện chương trình nhận dạng và xử lý ảnh thức ăn tôm .59

III.2.2 Xây dựng chương trình điều khiển thiết bị 61

III.2.2.1 Sơ đồ giải thuật chương trình chụp tự động của Webcam 61

III.2.2.2 Sơ đồ giải thuật chương trình nhận dạng và xử lý ảnh 63

Chương IV :Thử nghiệm và hoàn thiện 68

IV.1 Mô hình thử nghiệm 68

IV.2 Giới thiệu chương trình nhận dạng và xử lý ảnh 68

IV.2.1 Chương trình Webcam chụp ảnh .68

IV.2 2 Chương trình nhận dạng và xử lý ảnh 70

IV.3 Địa điểm thử nghiệm thực tế 70

IV.4 Thử nghiệm và hoàn chỉnh thiết bị 71

IV.4.1 Thử nghiệm 71

IV.4.2 Hoàn thiện 74

IV.5 Quá trình sử dụng và sửa chữa thiết bị .74

IV.6 Hạch toán giá thành thiết bị 74

Chương V:Kết luận và đề xuất ý kiến 76

V.1 Kết luận 76

V.2 Đề xuất ý kiến .77

V.3 Hướng phát triển của đê tài .77

V.4 Lời cảm ơn 77

PHỤ LỤC 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

Chương I

TỔNG QUAN VỀ NGHỀ NUÔI TÔM VÀ THIẾT BỊ

CHO TÔM ĂN CÔNG NGHIỆP I.1.TỔNG QUAN VỀ NGHỀ NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP

I.1.1 KHÁI QUÁT VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NGHỀ NUÔI TÔM [1]

Nghề nuôi tôm bắt đầu phát triển nhanh từ những năm đầu thập kỷ 80 đến đầu thập kỷ 90 Tổng thể, trong những năm hiện nay thì sự phát triển đã chậm lại mà chủ yếu là do sự bộc phát và lây lan của bệnh, nhất là bệnh vi rút và vấn đề môi trường ở một số quốc gia

Ở một số quốc gia thì nuôi tôm biển phát triển khá nhanh trong các năm qua (vd: Việt Nam), trong khi đó một số khác thì không phát triển, thậm chí còn giảm (Đài Loan, Trung Quốc,…)

Dù luôn phải đối phó với nhiều vấn đề, nhưng nghề nuôi tôm là một ngành kinh tế quan trọng ở vùng ven biển của nhiều quốc gia Châu Á và Mỹ

Nghề nuôi tôm biển trên thế giới có thể chia thành 3 giai đoạn chính như sau:

· Giai đoạn 1: Giai đoạn nghiên cứu và phát triển sau đó là sự phát triển nhảy vọt (những năm 1960-1980):

Trong giai đoạn này tôm chủ yếu được nuôi quảng ao quảng canh ven biển, có thể là sản phẩm phụ của các ao nuôi cá măng, cá đối như ở Đài Loan, Philippines, Indonesia,… và trở thành đối tượng có giá trị thương phẩm cao nên giá tôm tăng Nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để phát triển kỹ thuật làm cơ sở cho sự phát triển sau này

· Giai đoạn 2: Nghề nuôi tôm gặp nhiều khó khăn (từ 1980 -1990):

Giai đoạn này có nhiều trở ngại xảy ra liên quan đến bệnh tật, suy thoái tài nguyên, ô nhiễm môi trường, mâu thuẫn về kinh tế xã hội

· Giai đoạn 3: Nghề nuôi tôm hiện nay và tương lai:

Do những trở ngại trên, xu hướng hiện nay và trong thời gian tới là nuôi tôm theo hướng bền vững với sự đa dạng hoá đối tượng nuôi, cải thiện qui hoạch và quản lý trong phát triển

I.1.1.1 Sản lượng nuôi

Nhìn chung, sản lượng tôm nuôi trên toàn thế giới không tăng đáng kể trong khoảng 10 năm qua (từ 686.000 tấn năm 1993 lên 804.000 tấn năm 2000) Các số

liệu thống kê của FAO cho thấy có sự tăng giảm không theo qui luật về sản lượng

tôm nuôi trên toàn thế giới Năm 1993 sản lượng giảm đến 24 % nhưng năm 1994 tặng đến 17%

Tuy nhiên, sản lượng tôm nuôi ở một số quốc gia lại tăng đáng kể, Việt nam là một ví dụ điển hình về sự gia tăng sản lượng nuôi, từ năm 2001 đến 2003 thì tăng xấp xỉ 2 lần trong khi diện tích nuôi chỉ tăng 1,5 lần

Những quốc gia đứng đầu về sản lượng tôm nuôi là Thái Lan, Việt Nam, Ấn

Độ, Ecuador, Indonesia và Trung Quốc Những quốc gia này chắc chắn sẽ giữ vị

trí đầu trong nhiều năm tới bởi lẽ họ vẫn giữ tốc độ phát triển về nuôi tôm

Tuy nhiên, cũng cần thấy rằng sản lượng tôm nuôi có thể bị biến động lớn vào bất kỳ thời điểm nào mà yếu tố dịch bệnh chi phối lớn nhất [1]

I.1.1.2 Đối tượng nuôi (nhóm loài)

Theo thống kê của FAO thì chỉ có khoảng 10 loài tôm nuôi đạt sản lượng cao

(hơn 1.000 tấn/năm)

Tôm sú (P monodon) chiếm hơn 50 % tổng sản lượng Ở một số quốc gia như Thái Lan chẳng hạn thì sản lượng tôm sú không tăng nhưng tôm thẻ chân trắng (P vannamei) đang được đưa vào nuôi và sẽ đạt sản lượng lớn trong những năm tới

đây Theo ước tính Thái Lan sẽ tăng sản lượng tôm thẻ chân trắng từ 70.000 tấn năm 2002 lên 300.000 tấn vào năm 2004 Trung Quốc cũng đang đưa tôm thẻ chân trắng vào nuôi ở diện rộng, và ước tính sản lượng sẽ vào khoảng 300.000 tấn năm

2003

Những đối tượng tôm khác cũng có sản lượng đáng kể là tôm thẻ Trung Quốc

(P.chinensis), tôm thẻ Nhật Bản (P japonicus) [1]

I.1.1.3 Các mô hình nuôi

Có rất nhiều mô hình nuôi tôm biển đang được áp dụng trên thế giới và ở Việt Nam, mỗi mô hình nuôi ngoài các đặc tính kỹ thuật, còn có tính đặc thù theo vùng sinh thái

Trước đây, hình thức nuôi tôm biển được phân chia thành quảng canh, bán thâm canh, thâm canh và siêu thâm canh Song hiện nay có xu hướng phân chia thành hình thức nuôi năng suất cao (hơn 3 tấn/ha/vụ) và năng suất thấp (1-3 tấn/ha/vụ) Nhiều hình thức nuôi mới cũng được đề xuất như nuôi sinh thái (organic farming)

Sự phân chia các hình thức nuôi cũng có tính tương đối và tùy vào từng quốc gia

I.1.1.4 Xu hướng phát triển

Trong thời gian qua sản lượng và năng suất nuôi tôm có xu hướng tăng và kỹ thuật cũng được cải thiện trên toàn thế giới

Thị trường tôm của nhiều nước nuôi tôm chủ lực ở Châu Á như Thái Lan, Trung Quốc, Indonesia, Việt Nam,… luôn bị các quốc gia nhập tôm đặt ra các điều kiện ngày càng khó khăn hơn Một phần nào đó thì đây là xu hướng mà những nước giàu luôn muốn có sản phẩm chất lượng cao nên nhiều hàng rào kỹ thuật được đặt

ra như kiểm soát dư lượng hóa chất, sản phẩm phải nuôi không gây xấu đến môi trường,… Tuy nhiên, xu hướng chung là nuôi tôm sẽ tiếp tục phát triển [1]

I.1.2 TÌNH HÌNH NUÔI TÔM Ở VIỆT NAM

Nghề nuôi tôm ở Việt Nam xuất hiện khoảng 100 năm nay Nhưng phong trào nuôi tôm mới chỉ phát triển mạnh mẽ từ những năm 1987, 1988 khi sản xuất tôm giống trong nước thành công Hiện nay Việt Nam trở thành một quốc gia có sản lượng tôm nuôi cao trong khu vực và trên thế giới

Thể hiện qua bảng sau:

Bảng I.1: Diện tích và sản lượng tôm nuôi tại Việt Nam thời kỳ 1988 – 2003

45.000 55.316 49.749 49.298 56.058 59.025 104.519 158.775 180.000 200.000

I.1.2.1 Các mô hình nuôi tôm.[1]

Ở Việt Nam, mỗi mô hình nuôi ngoài các đặc tính kỹ thuật, còn có tính đặc thù theo vùng sinh thái Một số hình thức nuôi cũng được định nghĩa trong tiêu chuẩn ngành thuỷ sản

· Nuôi quảng canh (Extensive culture):

Nuôi dựa vào thức ăn tự nhiên trong ao, mật độ tôm thường thấp do lệ thuộc vào nguồn giống tự nhiên, diện tích ao nuôi lớn (đầm nuôi) Ưu điểm là vốn vận hành thấp vì không tốn chi phí giống và thức ăn, kích cỡ tôm thu hoạch lớn, giá bán cao, cần ít lao động cho một đơn vị sản xuất (ha) và thời gian nuôi không dài do giống đã lớn Nhược điểm là năng suất và lợi nhuận thấp, cần diện tích ao nuôi lớn

để tăng sản lượng nên vận hành và quản lý khó, nhất là ở các ao đầm tự nhiên có hình dạng rất khác nhau

· Quảng canh cải tiến (Improved extensive culture):

Nuôi dựa trên nền tảng của mô hình nuôi tôm quảng canh nhưng có thả thêm giống ở mật độ thấp (0.5-2 con/m2) hoặc bổ sung thức ăn không thường xuyên và thường là thu tỉ thả bù Ở nước ta các mô hình nuôi kết hợp trong rừng ngập mặn,

nuôi trên đất nhiễm mặn theo mùa,… thuộc hình thức này Ưu điểm của mô hình là chi phí vận hành thấp, có thể bổ sung giống tự nhiên tự thu gom hay giống nhân tạo, kích cỡ tôm thu hoạch lớn, giá bán cao, cải thiện năng suất của đầm nuôi Nhược điểm là phải bổ sung giống lớn để tránh hao hụt do địch hại trong ao nhiều, hình dạng và kích cỡ ao, đầm theo dạng quảng canh nên quản lý khó khăn Năng suất và lợi nhuận vẫn còn thấp

Ngoài ra, nuôi quảng canh cải tiến nhưng được vận hành với những giải pháp kỹ thuật cao hơn như ao/đầm nuôi nhỏ, xây dựng đầm khá hoàn chỉnh (cống, kinh mương, bờ bao,…), mật độ thả cao (có thể đến 7 tôm bột/m2) và quản lý ao nuôi tốt, vì thế năng suất và hiệu quả kinh tế cao Mô hình nuôi tôm sú luân canh với trồng lúa ở vùng ven biển là một ví dụ

· Nuôi bán thâm canh (BTC) (Semi-intensive culture):

Nuôi dựa chủ yếu vào nguồn thức ăn từ bên ngoài, có thể là thức ăn viên hay kết hợp với thức ăn tươi sống (thức ăn tự nhiên ít quan trọng) Mật độ thả dao động

từ 8-10 con/m2 (tiêu chuẩn Việt Nam 2000) (có thể gọi là bán thâm canh mức thấp), nhưng trong thực tế là từ 15-24 con/m2 (bán thâm canh mức cao) Diện tích ao nuôi nhỏ từ 0,2-0,5 ha, được xây dựng hoàn chỉnh và có đầy đủ trang thiết bị để chủ động trong quản lý ao Kích thước nhỏ nên dễ vận hành và quản lý Kích cỡ tôm thu khá lớn và giá bán cao Chi phí vận hành và năng suất thấp

· Nuôi thâm canh (TC) (Intensive culture):

Nuôi dựa hoàn toàn vào thức ăn bên ngoài chủ yếu là thức ăn viên có chất lượng cao Thức ăn tự nhiên không quan trọng Mật độ thả cao từ 25-40 tôm bột/m2

(tiêu chuẩn Việt Nam 2002) Diện tích ao nuôi từ 0,5–1 ha, tối ưu là 1 ha Ao xây dựng rất hoàn chỉnh, cấp và tiêu nước chủ động, có trang bị đầy đủ các phương tiện nên dễ quản lý và vận hành Nhược điểm của mô hình này là kích cỡ tôm thu hoạch nhỏ (30-35 con/kg), giá bán thấp, chi phí vận hành cao, lợi nhuận trên một đơn vị sản phẩm thấp

· Nuôi sinh thái (Organic farming):

Thực ra không có định nghĩa chuẩn, nhưng cơ bản gồm các tiêu chí như nuôi không dùng phân tổng hợp, hóa chất/thuốc (tạo dư lượng…), chất điều hòa sinh

trưởng, chất kích thích trong thức ăn, không dùng thức ăn có nguyên liệu là sinh vật biến đổi gen, và nuôi dựa trên nền các vật chất hữu cơ như phân gia súc, phụ phẩm nông nghiệp, luân canh, kết hợp, nuôi bằng thức ăn tự nhiên,… [1]

I.1.2.2 Thuận lợi và khó khăn trong nghề nuôi tôm [1]

· Thuận lợi:

Nước ta có vị trí địa lý rất thuận lợi cho việc phát triển nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là nuôi tôm theo hướng bền vững Diện tích nuôi tôm ngày được mở rộng theo từng năm số liệu cho thấy (bảng I)

Thị trường tiêu thụ tôm ngày được mở rộng, nhất là một số thị trường điển hình Mỹ, Nhật Bản, EU…

Về mặt hàng xuất khẩu thủy sản, tôm có giá trị cao hơn hẳn so với một số loài khác

Khả năng sinh sản dễ và tạo được nguồn giống tốt cho nuôi tôm công nghiệp Thức ăn nuôi tôm rất đa dạng và phổ biến hiện nay

- Thiếu đàn tôm giống sạch bệnh

- Tôm nuôi có xu hướng phát triển chậm

- Chi phí nuôi tôm lớn đặc biệt là chi phí thức ăn tôm

- Nhiều vùng nuôi tôm bị ô nhiễm…đây là nguyên nhân chủ yếu ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của nghề nuôi tôm

- Bên cạnh đó những khó khăn, nghề nuôi tôm còn bị ảnh hưởng nghiêm trọng do biến động của thị trường tiêu thụ, do có sự cạnh tranh của các quốc gia có nghề nuôi tôm phát triển mạnh như: Trung Quốc, Thái Lan, Đài Loan, Ấn Độ, Ecuador, Indonesia Giá tôm trên thị trường thế giới tăng mạnh sau khi Liên minh Tôm miền Nam Hoa Kỳ (SSA) nộp đơn khởi

kiện chống bán phá giá tôm của một số nước xuất khẩu vào Hoa Kỳ, trong

đó có Việt Nam (23/12/2003)

I.1.2.3 Xu hướng phát triển của nghề nuôi tôm trong tương lai [1]

Trong xu hướng phát triển bền vững nghề nuôi tôm thì diện tích nuôi tôm toàn thế giới sẽ không biến động lớn Nuôi tôm trong xu hướng tới sẽ tập trung cải thiện

kỹ thuật nuôi và nuôi theo hướng bền vững, nuôi sản phẩm chất lượng cao Điều này hướng tới xây dựng các qui trình nuôi tốt và vùng nuôi an toàn nhằm tạo sản phẩm phù hợp với yêu cầu thị trường ngày càng “khó tính”

Về vấn đề kỹ thuật nuôi trong đó quản lý dịch bệnh, quản lý môi trường theo hướng sinh học, giống sạch bệnh hay giống kháng bệnh,… là những hướng mà nghề nuôi tôm Việt Nam sẽ phải thực hiện trong tương lai, đáp ứng nhưng đòi hỏi khó tính của thị trường sản phẩm chất lượng cao…đó sẽ là những khó khăn gặp phải trong quá trình phát triển Do vậy, việc trước mắt hiện nay của nghề nuôi tôm Việt Nam đó là áp dụng các thiết bị kỹ thuật cần thiết để công nghiệp hoá, hiện đại hoá nền sản xuất

I.2 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHO TÔM ĂN CÔNG NGHIỆP I.2.1 THỨC ĂN VÀ PHƯƠNG PHÁP CHO ĂN

I.2.1.1 Thức ăn

Hiện nay, nói chung có hai loại thức ăn chính là thức ăn xay trực tiếp từ các loại động thực vật khác nhau (cá vụn, cua nhỏ, vẹn,…) và thức ăn tổng hợp được chế biến từ các nhà máy chế biến thức ăn Tùy theo quy trình sản xuất mà ta có thức

ăn tổng hợp với độ ẩm, kích thước và thành phần dinh dưỡng khác nhau [11, tr 64]

· Hình thức vật lý của khẩu phần ăn

Hình thức vật lý của thức ăn được chú ý về hình dạng, kích thước, tỷ trọng, màu sắc, mùi vị để hấp dẫn và dễ dàng cho tôm ăn

- Thức ăn khô (độ ẩm £ 10%): Thức ăn này thường được chế biến từ các quy trình công nghệ hiện đại, kỹ thuật cao nên nó có thể dự trữ được lâu, vận chuyển và cho ăn thuận tiện Thức ăn này có dạng hình trụ hoặc viên cho các giai đoạn nuôi khác nhau Độ rắn chắc của viên thức ăn thay đổi theo kỹ thuật chế biến, thành phần

độ mịn của nguyên liệu và cách dùng chất kết dính Thức ăn khô có thể sản xuất ở dạng chìm, lơ lửng hay nổi tùy theo tập tính ăn của từng loài

Bảng I.2: Kích thước của một số loại thức ăn tổng hợp (dạng khô)

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

- Thức ăn ướt (độ ẩm 50%): Thường là thức ăn tươi sống dùng trực tiếp hay qua sơ chế

· Thuận lợi của thức ăn tổng hợp

Cân bằng các chất nhằm thỏa mãn nhu cầu dinh dưỡng theo từng giai đoạn phát triển của từng sinh vật, đảm bảo khả năng tiêu hóa và nâng cao khả năng hấp thụ của vật nuôi

- Nâng cao giá trị thức ăn từ những nguyên liệu làm thức ăn có giá trị thấp

- Chủ động cung cấp thức ăn cho đối tượng nuôi

- Tránh thất thoát thức ăn do tan rả và phân hủy trong hồ ao

- Giảm được vấn đề ô nhiễm nguồn nước

- Dễ dàng trong việc sử dụng, bảo quản và vận chuyển

I.1.1.2 Phương pháp cho ăn

Theo ông Nguyễn Anh Tuấn [11,tr50] thì đây là khâu quan trọng vì nó liên quan trực tiếp đến hiệu quả kinh tế, ảnh hưởng tới chất lượng môi trường ao nuôi

Nếu quản lý thức ăn không chặt chẽ để thức ăn dư thừa sẽ làm môi trường ao nuôi nhanh chóng suy thoái…

· Tập tính ăn mồi và bắt mồi

Tôm là loại ăn tạp nghiêng về động vật, trong tự nhiên 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

Hình dạng và mùi vị thức ăn đóng một vai trò quan trọng trong việc hướng tôm đến bắt mồi Điều này rất quan trọng trong việc chế biến thức ăn cho tôm Tôm thường bắt mồi nhiều 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 nếu không đủ thức

ăn, chúng hay ăn thịt lẫn nhau khi lột xác, đây là đặc tính của loài Trong nuôi tôm thương phẩm phải lưu ý đến hiện tượng này, phải dùng các biện pháp kỹ thuật để hạn chế sự ăn thịt lẫn nhau của tôm [3,tr 53]

Bảng I.3: Sử dụng số lượng thức ăn, loại thức ăn được sử dụng trong mỗi ngày

và số lần cho ăn trong mỗi ngày (100.000 con) [4, tr 23]

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

120 30.82 2.28 70.16 4 ¸ 5 Adult

· Cách cho ăn

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 cẩn thận, tránh dải thức ăn vào những nơi

dơ bẩn vì tôm sẽ dễ bị nhiễm bệnh Các chất cặn bã lắng tụ ở đáy ao nên làm những cọc để làm dấu tránh cho tôm ăn những chỗ đó

Trong 2 tháng đầu, thức ăn nên rải dọc ao cách bờ khoảng 2-4 m, tuy nhiên có thể rải thức ăn trong phạm vi rộng hơn nếu như ao có phần diện tích sạch rộng hơn

Để đảm bảo thức ăn đến được nơi cho ăn, cần phải cẩn thận tắt các máy sục khí một lúc trước khi cho ăn đến khi kiểm tra sàng ăn (1-3 giờ sau khi cho ăn) Vào giai đoạn đầu của chu kỳ nuôi thức ăn rất mịn vì vậy có thể trôi dạt vào bờ trước khi chìm Do vậy nên trộn thức ăn với nước có cùng thể tích

Khi tôm không ăn do sức khỏe kém hay điều kiện môi trường xấu, nên giảm hay ngừng cho ăn Thức ăn dư thừa không chỉ gây lãng phí tiền của mà nó còn bị phân hủy thành các chất độc hại gây ra một số bệnh cho tôm và làm suy thoái môi trường nuôi

Lượng thức ăn cho trong sàng ăn tính theo công thức sau:

Lượng thức ăn một lần x tỷ lệ %

Số sàng Sau khoảng 2 ÷ 3 giờ kể từ khi rải thức ăn thì kiểm tra sàng ăn và dựa vào đó

để xác định lượng thức ăn cho lần sau [3, tr 64]

Tại công ty TNHH Uni – President VN, Thạch Phú, Bến Tre sử dụng loại thức

ăn “Laone” Theo hướng dẫn của loại thức ăn “Laone”

Thời gian cho ăn trong ngày 6h, 10h, 14h, 18h, 22h

Địa điểm cho ăn: Vòng quanh ao, độ rộng đường cho ăn tăng dần theo ngày tuổi

từ 4m – 15m

Dựa vào nhá để kiểm tra khẩu phần thức ăn hằng ngày

M=

Bảng I.4: Đánh giá tôm sử dụng thức ăn qua nhá.[5, tr17]

Ngày tuổi Lượng thức ăn trong nhá

· 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 I.5: Số lượng sàng ăn cần thiết theo cỡ ao [2, tr 52]

· 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]

Hình I.2: Kiểm tra thức ăn I.2.2 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG CHO TÔM ĂN

Do nền công nghiệp nuôi tôm của nước ta còn phát triển ở trình độ thấp, nên trong nước chưa có nhà máy cơ khí nào chế tạo máy cho tôm ăn tự đông Tuy nhiên trên thị trường vẫn có bán loại máy này, đó là máy cho tôm ăn tự động dùng khí nén của Đài Loan sản xuất

I.2.2.1 Máy phun thức ăn tự động của Đài Loan (FJ – 515)

· Hình dáng bên ngoài của máy:

Hình I.6: Máy phun thức ăn tự động của Đài Loan Bảng I.6: Các thông số kỹ thuật của máy [6, tr5]

· Nguyên lý hoạt động của máy FJ - 515:

Loại máy này được điều khiển tự động theo thời gian, việc tắt hay mở máy được điều khiển bằng bộ rơle thời gian

Thức ăn đã được định lượng sẵn trong phểu chứa đến giờ cho tôm ăn, bộ phận điều khiển cấp điện cho động cơ làm việc điều khiển bằng bộ rơle thời gian Khi

động cơ được cấp điện làm cho quạt ly tâm quay (3000 ¸ 6000) vòng/phút và thức

ăn được thổi ra ngoài qua các lỗ nhỏ

I.2.2.2 Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của thiết bị cho tôm ăn tự động theo kiểu vung toé

*Sơ đồ động

Cấu tạo các bộ phận chỉnh:

1: Phễu chứa 2: Cơ cấu rung điện từ 3: Máng dẫn hướng hức ăn kiểu vung toé 4: Đòn cân (tay đòn)

5: Đối trọng (khối lượng cần định lượng)

6: Tiếp điểm của mạch điều khiển cấp điện cho bộ rung 2

7: Phễu định lượng 8: Cửa xả

9: Giá đỡ 10: Nam châm điện 11: Phễu chứa trung gian 12: Máng dẫn hướng 13: Cơ cấu rung điện từ 14: Đĩa quay để phun thức ăn

· Nguyên lý hoạt động:

Lượng thức ăn khoảng 3 ngày được chứa trong phễu 1, lúc đầu phễu 7 không chứa thức ăn, do có khối lượng 5 nên thanh ngang (tay đòn) 4 nghiêng về phía khối lượng 5, do đó tiếp điểm 6 đóng điện cho cơ cấu rung 2, cơ cấu rung 2 rung làm cho thức ăn từ phễu chứa 1 theo máng dẫn hướng 3 đi vào phễu 7 Thức ăn đi vào phễu

7 cho đến khi nó có khối lượng vừa lớn hơn khối lượng của đối trọng 5 thì tiếp điểm

6 hở, bộ rung 2 bị mất điện, thức ăn ngừng đi vào phễu 7 Phễu 7 lúc này hạ xuống tựa trên giá đỡ 9 Đến đây quá trình định lượng đã kết thúc

Đến giờ cần cho tôm ăn, bộ điều chỉnh cấp điện cho nam châm 10, nam châm

10 hút cửa xả 8 làm cho thức ăn được rơi xuống phễu 11, khi đó bộ điều khiển cũng cấp điện cho bộ rung 13 từ đây thức ăn đi theo máng dẫn hướng 12 đến đĩa 14 đang quay làm cho thức ăn được văng xuống hồ

Ở đây bộ rung 13 làm việc gián đoạn theo một chu kỳ định trước (có thể thay đổi được) nên thức ăn rơi xuống hồ không liên tục, điều này rất cần thiết đối với công việc cho ăn vì như thế thức ăn sẽ được ăn hết, tận dụng được thức ăn, tránh ô nhiễm môi trường

Trong quá trình sử dụng ta muốn thay đổi lượng thức ăn của một lần cho ăn thì

ta chỉ cần thay đổi khối lượng của đối trọng m, ta sẽ có được khối lượng thức ăn như mong muốn Ta có thể điều chỉnh được chu kỳ cấp điện cho nam châm điện 10

và cơ cấu rung 13 để được khoảng thời gian cho ăn theo yêu cầu

Loại máy này được điều khiển tự động theo thời gian làm việc ổn định, chính xác, tầm văng xa lớn, do đó rất phù hợp để áp dụng điều kiện nuôi tôm ở Việt Nam Nhưng thông qua cách cho ăn này của máy ta nhận thấy có nhưng nhược điểm sau: gây dư thừa lượng thức ăn trong ao nuôi sẽ gây ra lãng phí và ô nhiễm môi trường

Vì ta biết tập tính ăn của tôm sẽ thay đổi khi môi trường thay đổi như nhiệt độ nước,

độ PH, độ mặn hay khi tôm lột vỏ lúc này tôm ăn kém

Khi đã áp dụng máy phun thức ăn tự động, để quản lý, điều chỉnh lượng thức

ăn cho từng thời điểm cần nghiên cứu chế tạo bộ cảm biến xác định lượng thức ăn còn ở dưới đáy ao

I.3 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘ CẢM BIẾN DƯ LƯỢNG THỨC ĂN

I.3.1.YÊU CẦU CỦA THIẾT BỊ:

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

I.3.2 Ý NGHĨA CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA THIẾT BỊ

Tình trạng hiện nay:

Sau vụ kiện bán phá tôm của liên minh Tôm miền Nam Hoa Kỳ (SSA) với các nước xuất khẩu tôm khởi kiện chống bán phá giá tôm (23/12/2003), giá tôm trên thị trường thế giới tăng cao, bên cạnh đó sự cạnh tranh khốc liệt giũa các quốc gia xuất khẩu tôm Để giảm giá thành sản phẩm tôm trên thị trường quốc tế, yêu cầu công nghiệp hóa trong nghề nuôi tôm thương phẩm Công nghiệp hóa nghề nuôi tôm đó

là tự động hóa các công đoạn nuôi, từ đó tăng năng suất hạ giá thành

Đầu tư cho nghề nuôi tôm rất cao đặc biệt là chi phí cho thức ăn Việc quản lý thức ăn tốt sẽ giảm dư lượng thức ăn trong ao nuôi, do đó sẽ giảm được chi phí cho thức ăn, tăng lợi nhuận, bảo vệ được môi trường ao nuôi

Việc quản lý thức ăn không tốt sẽ gây ảnh hưởng xấu môi trường sinh thái

- Môi trường ao nuôi ngày càng suy thoái và bị ô nhiễm do thức ăn dư thừa gây ra

- Chi phí cho thức ăn nhiều, hiệu quả sử dụng thức ăn chưa cao Dẫn đến lợi nhuận thấp Vấn đề lớn đặt ra la phải quản lý thức ăn một cách có hiệu quả nhất nhằm:

- Phục vụ cho quá trình quản lý thức ăn tự động

- Tự động điều chỉnh lượng thức ăn thích hợp

- Tránh tình trạng dư thừa thức ăn

- Tiết kiệm thức ăn và giảm chi phí cho việc mua thức ăn

- Giảm tình trạng ô nhiễm môi trường, tăng chất lượng của con tôm Việt Nam trên thị trường thế giới, đáp ứng yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm

- Giảm chi phí cho việc cải tạo môi trường ao nuôi

- Nâng cao hiệu quả kinh tế trong nghề nuôi

- Tăng lợi nhuận

Bên cạnh đó tự động quản lý thức ăn trong nuôi tôm sẽ giảm nhẹ sức lao động cho người nông dân

I.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Do thời gian thực hiện đề tài còn có hạn

- Phạm vi của một đề tài sinh viên

Nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu:

- Tìm hiểu kỹ cách quản lý thức ăn cho tôm

- Thiết kế chế tạo thiết bị nhận biết dư lượng thức ăn tự động cho nuôi tôm công nghiệp

sẽ còn lại trên sàng ăn (nhá) Lúc này thiết bị sẽ tự động nhận biết xem lượng thức

ăn còn bao nhiêu để giúp cho việc điều chỉnh lượng thức ăn cho lần sau Lượng thức ăn còn thì sẽ có những dấu hiệu sau:

- Còn về trọng lượng

- Còn về thể tích

- Còn về số lượng (do thức ăn ở dạng viên nhỏ)

Để nhận biết chúng ta có thể dựa vào những dấu hiệu trên để đặt các hệ thống cảm biến làm các thiết bị nhận biết tự động

II.1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆN HÀNH

II.1.1.1 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 II.1: Sơ đồ khối của thiết bị

Vi xử lý, chuyển đổi A/D

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 II.3: 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

II.1.1.2 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 cầu khuếch đại ta cũng có thể nhận biết được lượng thức ăn còn hay hết Sử dùng vi

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

Hình II.4: 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

Cảm biến quang Bộ khuyếch đại chuyển đổi Vi xử lý,

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

Hình II.6: Bề mặt của cảm biến quang (quang trở)

Hình II.7: 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 trên Mỗi phương án đều có thể thưc hiện được nhưng ta có thể thấy hai phương án thực hiện không thật phù hợp khi làm việc trong môi trường ao nuôi Để khắc phục

Đế để đặt quang trở

Dây tín hiệu

Quang trở

Metal-film contact

Cadmium Sulphide track Metal-film

contact

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

II.1.2 NHẬN DẠNG VÀ XỬ LÝ ẢNH

· 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 II.8: Sơ đồ khối thiết bị

Webcam

Chương trình nhận dạng và xử lý ảnh

Hiển thị

Hình II.9 Hình dạng thiết bị chụp ảnh bằng Webcam

· 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

- 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 nước

- 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 II.8: Sơ đồ khối thiết bị

II.2 THIẾT KẾ KỸ THUẤT THIẾT BỊ

II.2.1 THIẾT KẾ SÀNG KIỂM TRA ( nhá kiểm tra)

II.2.1.1 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

Hiển thị kết quả

Mô hình thiết

Chương trình nhận dạng và xử lý ảnh

Hình II.1: Sàng kiểm tra

Trong thực tế hiện nay việc kiểm tra dư lượng thức ăn trong ao nuôi tôm vẫn còn mang tính thủ công, tốn rất nhiều công sức cho việc kiểm tra và quản lý thức

ăn Để giảm thời gian và quản lý thức ăn tốt thuận tiện cho việc tự động kiểm tra sàng kiểm tra cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật:

- 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.2.1.2 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 màu trắng Để trong quá trình chụp ảnh sẽ không nhầm lẫn màu của viên thức ăn với màu bùn ở đáy ao

Hình II.2: 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 Æ21, 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

- Tất cả các kích thước ghi trên hình có đơn vị (cm)

II 2.2 LỰA CHỌN WEBCAM SỬ DỤNG.

II.2.2.1 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.2.2.2 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 II.5: 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 75.000 đến 300.000 điểm ảnh, ánh sáng truyền tới những điểm ảnh này tạo ra những 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.2.2.3 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

· 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

· 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.2.2.4 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 thiểu đối với máy tính là: Pentum II, RAM 32 MB, 150 MB ổ cứng Mỗi Webcam 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:

· Webcam Hyundai HY-100A

Hình II.6: 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]

· Webcam@CAM TC-112

Hình II.7: Webcam @CAM TC-112