3. 投饵系统传感器与检测技术
投饵量闭环控制的核心，是让控制器“知道”当前发生了什么：料仓里还剩多少料、实际下料速度是多少、落料累计有多重、水体温度和溶氧处于什么水平、鱼群是否还在抢食。这些信息分别由料位、流量、称重、水温、溶氧和视觉传感器获取。传感器选得不对、装得不好、信号处理不干净，闭环就会变成“开环乱投”——要么过量投喂污染水质，要么投不足影响生长。本节按“测什么—怎么选—怎么装—信号怎么处理—如何进入闭环”的顺序展开。
一、料位检测：回答“还剩多少料”
料仓料位是投饵计划的第一约束。常见方案有三类：阻旋式料位开关用于高、低料位报警点，成本低、抗粉尘，但只能给出开关量；射频导纳或电容式料位计可连续测量，适合颗粒饲料，需注意饲料介电常数随含水率变化带来的漂移；超声波料位计非接触测量，安装于仓顶向下发射，按“空仓高度减去回波距离”换算料位。以某养殖场直径1.2 m、高2.0 m的圆锥底料仓为例，超声波安装于仓顶中心，测得料面距离1.35 m，则料柱高度约0.65 m，结合饲料堆积密度约600 kg/m³与仓体截面积，可估算余料约440 kg（示例估算，实际需按仓形标定）。
安装要点：超声波探头必须避开进料口正下方，防止下料时粉尘和料流干扰回波；探头与最高料面之间留出盲区余量，一般不小于0.3 m；仓壁应加装防挂料衬板，避免“假料位”。信号处理上，对超声波距离做中值滤波加滑动平均，剔除下料瞬间的跳变；料位低于20%触发补料提醒，低于5%强制停止投饵计划，防止空转。
二、流量与称重：回答“投了多少、投得多快”
流量检测用于监控下料速率。螺旋输送或振动下料机构常采用光电对射式料流传感器安装在落料管上，通过遮挡脉冲计数判断有无料流；更精确的方式是冲板式流量计，利用物料冲击挡板产生的力信号换算瞬时流量。称重则分两种：料仓称重（整仓减重法）和落料称重（投饵机下方的称重斗或称重平台）。整仓减重法结构简单，但受风、振动和仓体约束影响，需在静态时取数；落料称重精度高，适合按克级定量投喂。
以称重斗方案为例：选用量程50 kg、精度0.1%的悬臂梁式称重传感器，四角安装，通过HX711类24位ADC采集。标定分两步：空斗清零，再放20 kg标准砝码记录读数，计算比例系数。实际投饵时，控制器累计重量增量，当增量达到设定值（如每轮2.5 kg）即关闭下料机构。信号处理关键是动态滤波：下料过程中重量信号叠加冲击振动，可采用“稳定判据”——连续200 ms内重量变化小于5 g才认为读数有效，避免因瞬时冲击提前截断。
三、水温与溶氧：回答“该不该投、投多少”
水温直接决定鱼类代谢率和摄食强度。常用PT100铂电阻或DS18B20数字温度传感器，前者精度高、需变送电路，后者一线总线、布线方便。安装位置应选在养殖水体中层（约水下0.5～1.0 m）、远离进排水口和增氧机直冲区，探头加装防生物附着护套并定期清洗。溶氧检测主流为荧光法溶氧传感器，相比极谱式无需频繁更换电解液、抗流速依赖小，适合长期在线。安装时探头朝下倾斜约45°，避免气泡附着；每月用零氧水和饱和空气水两点校准。
这两类参数进入控制策略的方式是“阈值+修正”：例如水温低于18℃时投饵量按标准量的60%执行，低于12℃停止投喂；溶氧低于3 mg/L时暂停投饵并报警，待回升至4 mg/L以上再恢复。信号处理上，温度做一阶低通滤波抑制波动，溶氧对突变做限幅，防止探头瞬时干扰误触发停投。
四、视觉传感器：回答“鱼还在吃吗”
视觉检测用于判断摄食活跃度，实现“按需停投”。方案通常为水下或水面上方安装网络摄像机，采集鱼群抢食画面，通过帧差或背景建模提取运动目标面积占比，作为摄食强度指标。安装时注意补光避免反光，镜头前加刮刷或超声波防污。处理流程为：灰度化→背景建模→运动区域二值化→计算运动像素占比。当占比连续30 s低于设定阈值（如3%），判定鱼群摄食减弱，提前结束本轮投饵。视觉结果不直接给出重量，而是作为“停投判据”与称重闭环配合使用。
五、选型与安装的工程要点
选型时先明确量程、精度、环境适应性和维护周期。料位计优先考虑防粉尘和防挂料；称重传感器按最大投饵量的1.5倍选量程，防护等级不低于IP65；水温探头选不锈钢封装，溶氧探头选荧光法以减少维护；视觉摄像机需具备低照度性能和防水外壳。安装上遵循“代表性、避干扰、可维护”三条原则：传感器测点要能代表整体水体或料流状态，远离振动源、强电磁和直冲水流，且便于拆卸清洗校准。
六、从信号到闭环：一个可执行的判断逻辑
以一轮投饵为例：控制器读取料位确认余料充足，读取水温与溶氧判断是否满足投喂条件，启动下料机构；称重斗实时累计重量，同时视觉判断鱼群摄食强度；当累计重量达到本轮目标值，或视觉判定摄食减弱持续30 s，或溶氧跌破阈值，任一条件满足即停止下料；停止后记录本轮实际投饵量，与目标值比较，偏差超过5%时在下一轮做补偿修正。这样，六类传感器各司其职，称重提供定量反馈，视觉提供定性停投判据，水温和溶氧提供投喂许可与修正，料位提供计划约束，共同支撑投饵量的闭环控制。