本實(shí)用新型涉及一種智能化控制平衡升降的深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱，其屬于深海智能化養(yǎng)殖裝備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

“十二五”規(guī)劃將海洋經(jīng)濟(jì)提到了國家戰(zhàn)略高度,標(biāo)志著經(jīng)濟(jì)發(fā)展開始由內(nèi)陸向海洋延伸,藍(lán)色海洋經(jīng)濟(jì)將成為中國發(fā)展的希望。海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開海洋養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，海洋養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展離不開海洋養(yǎng)殖裝備的發(fā)展。深海智能化養(yǎng)殖裝備則是海洋養(yǎng)殖裝備發(fā)展的前沿方向。

目前，海洋養(yǎng)殖網(wǎng)箱主要分為兩種，強(qiáng)浮式網(wǎng)箱(挪威和愛爾蘭網(wǎng)箱)和自然排氣升降網(wǎng)箱，強(qiáng)浮式網(wǎng)箱常年浮于海平面，臺(tái)風(fēng)時(shí)可部分注水下沉，但下潛深度有限，不能下潛到更為安全的海底，并且整體抗流能力不強(qiáng)，約1.5節(jié)，海風(fēng)、浪、流對其作用力大，破壞嚴(yán)重，特別是強(qiáng)臺(tái)風(fēng)時(shí)，雖然部分網(wǎng)箱可能完好，但網(wǎng)箱內(nèi)養(yǎng)殖物(如魚類)等由于網(wǎng)衣變形無處躲避造成大量死傷養(yǎng)殖物(如魚類)的情況；對于采用自然排氣方式控制的升降式網(wǎng)箱，在升降過程中容易受環(huán)境因素風(fēng)、浪、流影響產(chǎn)生浮筒間壓力不平衡，造成浮筒間的排氣快慢差異，使網(wǎng)箱整體偏轉(zhuǎn)傾斜、傾覆，處于海洋環(huán)境中的升降式網(wǎng)箱，受到上述因素的作用和自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影響，它在自然排氣升降過程中，產(chǎn)生不平衡傾斜是不可避免的，特別是大直徑，更高的網(wǎng)箱不平衡更加明顯，危害更大，由于進(jìn)氣和排氣過程中無法準(zhǔn)確感知網(wǎng)箱姿態(tài)，也無法根據(jù)姿態(tài)進(jìn)行單根浮力管進(jìn)氣、排氣控制及轉(zhuǎn)換，一旦出現(xiàn)傾斜無法控制恢復(fù)平衡，必定導(dǎo)致傾覆造成巨大損失。而且兩種網(wǎng)箱均需采用人工操作方式進(jìn)行升降，對網(wǎng)箱姿態(tài)控制全靠人工把握，無法實(shí)現(xiàn)單根浮力管智能控制的簡單、精確、快速操作，也無法進(jìn)行進(jìn)氣、排氣的控制快速轉(zhuǎn)換，一旦出現(xiàn)傾斜難以恢復(fù)平衡，無法實(shí)現(xiàn)岸基遠(yuǎn)程智能化控制平衡升降，在突發(fā)天氣變化時(shí)或其他原因人員無法出海操作，有造成巨大損失的風(fēng)險(xiǎn)，而在天氣多變時(shí)會(huì)浪費(fèi)大量人力物力用于升降網(wǎng)箱。市場急需一種能夠?qū)崿F(xiàn)在惡劣天氣下足不出戶通過岸基完成可靠、智能化升降的深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對上述不足，提供一種全程無需人工干預(yù)、可按照天氣情況或其他需要隨時(shí)進(jìn)行智能化平衡升降操作的智能化控制平衡升降的深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種智能化控制平衡升降的深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱，包括網(wǎng)箱本體和智能化平衡升降系統(tǒng)；所述網(wǎng)箱本體包括按照位置關(guān)系安裝的高強(qiáng)度網(wǎng)衣、餌料自動(dòng)投喂口、固定橫桿、平式框架、立式平衡管和底部固定結(jié)構(gòu)，所述立式平衡管通過系泊纜繩固定裝置與平式框架緊固連接，在立式平衡管的頂部設(shè)有安全欄桿、底部設(shè)有底錨；所述智能化平衡升降系統(tǒng)包括安裝在網(wǎng)箱本體上方的水下密封氣體分配裝置、安裝在系泊纜繩固定裝置上的網(wǎng)箱姿態(tài)傳感器、安裝在立式平衡管底部的壓力傳感器、安裝在立式平衡管內(nèi)的水位傳感器和安裝有管理軟件的上位機(jī)，所述水下密封氣體分配裝置通過海水電纜與太陽能供電裝置和設(shè)有無線傳輸天線的水上浮式無線控制器相連、通過總氣管與外部氣源相連、通過外分支氣管與立式平衡管相連。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述立式平衡管的頂部和底部分別設(shè)有通氣孔和通水孔、內(nèi)部的上方和下方分別設(shè)有阻水排氣安全閥和阻氣排水安全閥，所述水位傳感器設(shè)在阻水排氣安全閥的下方。

進(jìn)一步，所述水下密封氣體分配裝置包括殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有總電纜線、電氣控制裝置和總線式氣體分配閥；所述總電纜線通過設(shè)在殼體上的電纜密封接入口與海水電纜相連；所述電氣控制裝置將總電纜線轉(zhuǎn)換成與總線式氣體分配閥相連的閥門控制總線和通過傳感器密封出線口與各種傳感器相連的傳感器控制總線；所述總線式氣體分配閥通過設(shè)在殼體上的氣管密封接入口與總氣管相連，所述總線式氣體分配閥外接有內(nèi)分支氣管、并通過設(shè)在殼體四周的氣管密封接口與外分支氣管相連。

進(jìn)一步，所述水上浮式無線控制器與水下密封氣體分配裝置之間設(shè)有加強(qiáng)纜繩。

進(jìn)一步，所述平式框架、固定橫桿、立式平衡管和底部固定結(jié)構(gòu)均采用HDPE材質(zhì)。

進(jìn)一步，所述網(wǎng)箱姿態(tài)傳感器采用數(shù)字陀螺儀。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：將智能化電氣電子技術(shù)、傳感技術(shù)、無線傳輸技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)、海洋密封防腐、生物防附著技術(shù)相結(jié)合，通過遠(yuǎn)程無線智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化控制深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱的平衡升降。在上升和下降過程中可準(zhǔn)確智能感知網(wǎng)箱姿態(tài)，根據(jù)姿態(tài)進(jìn)行單根浮力管進(jìn)氣、排氣控制及轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)單根浮力管的精確平衡控制。網(wǎng)箱可常浮于水面，可沉于海底，與其他輔助機(jī)械浮力、重力裝置，壓力傳感配合可懸浮于海洋的任意水層，避免海風(fēng)、海浪等對網(wǎng)箱及其養(yǎng)殖物的破壞，適合養(yǎng)殖不同海水深度層的物種。網(wǎng)箱的升、降完全智能化，平衡可控，降低人工成本的投入，減少人員安全隱患，效率高，增強(qiáng)了網(wǎng)箱及其養(yǎng)殖物的深遠(yuǎn)海生存能力，是全智能化管理深海養(yǎng)殖必備的基礎(chǔ)裝備。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的立式平衡管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的水下密封氣體分配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

在圖中，1、高強(qiáng)度網(wǎng)衣；2、底錨；3、固定橫桿；4、立式平衡管；4-1、阻水排氣安全閥；4-2、水位傳感器；4-3、阻氣排水安全閥；4-4、通氣孔；4-5、通水孔；5、平式框架；6、安全欄桿；7、總氣管；8、海水電纜；9、加強(qiáng)纜繩；10、餌料自動(dòng)投喂口；11、外分支氣管；12、水上浮式無線控制器；13、無線傳輸天線；14、太陽能供電裝置；15、網(wǎng)箱姿態(tài)傳感器；16、底部固定結(jié)構(gòu)；17、系泊纜繩固定裝置；18、壓力傳感器；19、水下密封氣體分配裝置；19-1、電纜密封接入口；19-2、總電纜線；19-3、電氣控制裝置；19-4、閥門控制總線；19-5、傳感器控制總線；19-6、傳感器密封出線口；19-7、氣管密封接口；19-8、內(nèi)分支氣管；19-9、總線式氣體分配閥；19-10、氣管密封接入口；19-11、殼體。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

一種智能化控制平衡升降的深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱，包括網(wǎng)箱本體和智能化平衡升降系統(tǒng)；所述網(wǎng)箱本體包括按照位置關(guān)系安裝的高強(qiáng)度網(wǎng)衣1、餌料自動(dòng)投喂口10、固定橫桿3、平式框架5、立式平衡管4和底部固定結(jié)構(gòu)16，所述立式平衡管4通過系泊纜繩固定裝置17與平式框架5緊固連接，在立式平衡管4的頂部設(shè)有安全欄桿6、底部設(shè)有底錨2；所述智能化平衡升降系統(tǒng)包括安裝在網(wǎng)箱本體上方的水下密封氣體分配裝置19、安裝在系泊纜繩固定裝置17上的網(wǎng)箱姿態(tài)傳感器15、安裝在立式平衡管4底部的壓力傳感器18、安裝在立式平衡管4內(nèi)的水位傳感器4-2和安裝有管理軟件的上位機(jī)，所述水下密封氣體分配裝置19通過海水電纜8與太陽能供電裝置14和設(shè)有無線傳輸天線13的水上浮式無線控制器12相連、通過總氣管7與外部氣源相連、通過外分支氣管11與立式平衡管4相連。

所述立式平衡管4的頂部和底部分別設(shè)有通氣孔4-4和通水孔4-5、內(nèi)部的上方和下方分別設(shè)有阻水排氣安全閥4-1和阻氣排水安全閥4-3，所述水位傳感器4-2設(shè)在阻水排氣安全閥4-1的下方。

所述水下密封氣體分配裝置19包括殼體19-11，在殼體19-11內(nèi)設(shè)有總電纜線19-2、電氣控制裝置19-3和總線式氣體分配閥19-9；所述總電纜線19-2通過設(shè)在殼體19-11上的電纜密封接入口19-1與海水電纜8相連；所述電氣控制裝置19-3將總電纜線19-2轉(zhuǎn)換成與總線式氣體分配閥19-9相連的閥門控制總線19-4和通過傳感器密封出線口19-6與各種傳感器相連的傳感器控制總線19-5；所述總線式氣體分配閥19-9通過設(shè)在殼體19-11上的氣管密封接入口19-10與總氣管7相連，所述總線式氣體分配閥19-9外接有內(nèi)分支氣管19-8、并通過設(shè)在殼體19-11四周的氣管密封接口19-7與外分支氣管11相連。

所述水上浮式無線控制器12與水下密封氣體分配裝置19之間最好設(shè)有加強(qiáng)纜繩9；所述固定橫桿3、立式平衡管4、平式框架5和底部固定結(jié)構(gòu)16最好均采用HDPE材質(zhì)；所述網(wǎng)箱姿態(tài)傳感器15最好采用數(shù)字陀螺儀。

通過長期的海洋實(shí)踐及流體動(dòng)力學(xué)仿真設(shè)計(jì)確立現(xiàn)有的深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱本體框架結(jié)構(gòu)，整體機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，密封優(yōu)良，防生物附著，可抗四節(jié)流、11級風(fēng)，可與外部配套管理平臺(tái)或工作船提供的視頻系統(tǒng)，氣象系統(tǒng)，自動(dòng)投喂系統(tǒng)，氣源系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)全智能化養(yǎng)殖。強(qiáng)臺(tái)風(fēng)時(shí)整體下沉，耐壓60米以上，網(wǎng)衣在框架支撐作用下不變形，給養(yǎng)殖物提供優(yōu)質(zhì)的生存躲避空間，避免海面風(fēng)浪的巨大破壞作用。

智能化平衡升降系統(tǒng)上位機(jī)管理軟件可根據(jù)用戶指令下達(dá)控制升降命令，也可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的工作條件，氣象條件等自動(dòng)進(jìn)行上升、下降網(wǎng)箱控制，如根據(jù)氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)自動(dòng)下沉規(guī)避臺(tái)風(fēng)和上升水面正常養(yǎng)殖，也可與其他機(jī)械裝置、壓力傳感器18等傳感器配合懸停任一水層，以適應(yīng)不同養(yǎng)殖物的分水層養(yǎng)殖要求。

其工作原理如下：

1、上升操作

安裝有管理軟件的上位機(jī)發(fā)送上升命令給水上浮式無線控制器12(如：2G\3G\微波\衛(wèi)星)，水上浮式控制器12接收到命令通過連接的海水電纜8控制水下密封氣體分配裝置19打開內(nèi)分支氣管氣路19-8，同時(shí)外部氣源系統(tǒng)自動(dòng)接入氣源，氣源提供的壓力氣體順著總氣管7進(jìn)入總線式氣體分配閥19-9，再進(jìn)入打開的內(nèi)分支氣管19-8，經(jīng)過阻水排氣安全閥4-1進(jìn)入立式平衡管4，將水通過氣壓排出，立式平衡管4浮力增大，帶動(dòng)整體網(wǎng)箱上升，過程中不斷采集網(wǎng)箱姿態(tài)傳感器15，立式平衡管4內(nèi)水位傳感器4-2數(shù)據(jù)，通過相同電氣回路回傳至上位機(jī)，經(jīng)控制算法確定網(wǎng)箱狀態(tài)是否處于不平衡姿態(tài)中，當(dāng)不平衡時(shí)計(jì)算確定哪一根立式平衡管4需要開啟供氣及時(shí)間，哪一根立式平衡管4需要關(guān)閉供氣及時(shí)間，給出立式平衡管4相連接的內(nèi)分支氣管19-8氣路的控制命令，使網(wǎng)箱重新回到平衡狀態(tài)。完成進(jìn)氣排水操作，通過壓力傳感器18確定上升到指定位置后水下密封氣體分配裝置19將所有氣路關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)長期浮在水面進(jìn)行日常養(yǎng)殖。當(dāng)完全排出立式平衡管4內(nèi)水時(shí)，通過立式平衡管4下部阻氣排水安全閥4-3密閉下部通水孔4-5，避免浮力損失。

2、下降操作

安裝有管理軟件的上位機(jī)無線發(fā)送下降命令給水上浮式無線控制器12(如：2G\3G\微波\衛(wèi)星)，水上浮式控制器12接收到命令通過連接的海水電纜8控制水下密封氣體分配裝置19打開內(nèi)分支氣管19-8氣路，同時(shí)外部氣源系統(tǒng)自動(dòng)切離氣源，各立式平衡管4內(nèi)封閉的壓力氣體經(jīng)由阻水排氣安全閥4-1，再經(jīng)過內(nèi)分支氣管19-8進(jìn)入打開各支管氣路的總線式氣體分配閥19-9，將氣通過總氣管7排出，立式平衡管4內(nèi)壓力減小，立式平衡管4下部阻氣排水安全閥4-3密閉的下部通水孔4-5打開，水進(jìn)入平衡管，浮力減小，帶動(dòng)整體網(wǎng)箱下降，過程中不斷采集網(wǎng)箱姿態(tài)傳感器15、立式平衡管4內(nèi)水位傳感器4-2數(shù)據(jù)，通過相同電氣回路回傳至上位機(jī)，經(jīng)控制算法確定網(wǎng)箱狀態(tài)是否處于不平衡姿態(tài)中，當(dāng)不平衡時(shí)計(jì)算確定哪一根立式平衡管4需要開啟排氣及時(shí)長，哪一根立式平衡管4需要關(guān)閉排氣及時(shí)長，給出立式平衡管4相連接的內(nèi)分支氣管19-8氣路的控制命令，必要時(shí)可切入外部氣源進(jìn)行供氣補(bǔ)壓，使網(wǎng)箱重新回到平衡狀態(tài)。完成排氣進(jìn)水操作，通過壓力傳感器18確定到達(dá)指定位置后水下密封氣體分配裝置19將所有氣路關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)短期沉入水下躲避臺(tái)風(fēng)。當(dāng)水填滿立式平衡管4時(shí)，通過立式平衡管4上部阻水排氣安全閥4-1密閉上部通氣孔4-4，避免水進(jìn)入氣體回路。

為保證惡劣海況下整體系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，減少大量養(yǎng)殖人工成本，安全應(yīng)對各種突發(fā)環(huán)境變化情況，本網(wǎng)箱在抗風(fēng)浪深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱本體、智能化平衡升降系統(tǒng)等各功能組件上都進(jìn)行了創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)深海惡劣自然環(huán)境。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。