太阳能驱动自动化投饵船：水产养殖业低成本可持续发展的创新解决方案

针对传统水产养殖中人工投饵劳动强度大、成本高且精度差的问题，研究人员开发了基于机器学习与微控制器控制单元（MCU）的太阳能自动化投饵船。该系统通过I2C通信协议实现定时精准投喂，结合光伏供电显著降低碳排放，实验证明其可提升饲料利用率23.5%，节约人力成本113.64美元/月，为户外规模化养殖提供了经济环保的技术方案。

　　

随着全球人口持续增长，水产养殖已成为满足蛋白质需求的关键产业。在孟加拉国等发展中国家，渔业贡献了农业GDP的26.37%，但传统养殖方式面临人工投饵效率低下、饲料浪费严重等问题。尤其在大规模户外养殖中，工人短缺与不规律投喂导致鱼类生长不均，同时柴油动力船只加剧了环境污染。尽管已有研究开发室内自动投喂系统，但户外场景仍缺乏兼顾能源可持续性与操作精准性的解决方案。

为突破这一技术瓶颈，研究人员设计出太阳能驱动的自动化投饵船。该系统创新性地整合了四大核心技术：基于Arduino Uno的微控制器控制单元（MCU）负责整体调度；实时时钟（RTC）模块确保精准定时；双通道继电器控制四台齿轮电机实现船只导航与饲料分配；光伏系统搭配太阳能充电控制器实现零碳供电。实验选取孟加拉国Chakaria Upazila地区5个平均面积6261平方米的鱼塘作为测试场景，通过位移-投饵量曲线验证系统可靠性。

电路设计与组件
电路架构采用三按键输入界面，通过单/双通道继电器模块驱动齿轮电机。两侧电机负责推进，箱内电机控制饲料分配，LCD屏实时显示操作参数。独特的I²C通信协议确保各模块高效协同，误差率低于2.3%。

原型实施结果
五组对照实验显示，系统在80分钟作业周期内可均匀投放174公斤饲料，较人工投喂节约23.5%饲料消耗。位移测试表明船只轨迹偏差小于1.5米，满足大范围养殖需求。

成本与环境效益
经济分析显示，该设备可替代月薪113.64美元的人工，投资回收期仅14个月。环境评估确认其实现CO₂零排放，但需注意电子废弃物中铅、镉等重金属的潜在污染风险。

结论与展望
该研究证实太阳能自动化投饵船能有效解决户外养殖的三大痛点：通过机器学习优化投饵精度，光伏供电降低运营成本，物联网架构提升管理效率。尽管当前原型暂未集成水质监测功能，但其模块化设计为后续添加溶解氧（DO）、pH传感器等扩展留有接口。这项来自孟加拉国的创新，为发展中国家水产养殖的智能化转型提供了可复制的技术范式。

讨论
相比Al-Rajhi等开发的室内投饵系统，本方案在环境适应性上有显著突破；但如Plumet等指出的，复杂水文条件下的稳定性仍需加强。未来研究应聚焦于多品种饲料适配算法与抗风浪结构优化，这将进一步推动该技术在全球水产养殖业的普及应用。