CN102613118A - 能量自供型多功能深海网箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能量自供型多功能深海网箱，它包括位于海水中的网箱(8)和用于将网箱(8)与海底连接的锚泊系统，它还包括海洋能发电系统、自动沉降系统、自动投喂系统和远程监控系统；海洋能发电系统安装在网箱的框架周围，自动沉降系统安装在网箱(8)上层的框架上，自动投喂系统安装在网箱(8)的顶部中心处，远程监控系统的一个终端安装在水下的网箱(8)上，另一个终端安装在岸上的控制器上，两个终端之间通过GPRS网络连接。采用以上方法后，它可以实现对网箱内鱼类的自动投喂功能、能远程监控鱼类的生长状况与渔网的破损情况、能始终与海平面的升降保持一致、以及实现以上功能所需要的可以自供给的电能。

Description

能量自供型多功能深海网箱
技术领域
本发明涉及深海养殖技术领域，具体讲是一种能量自供型多功能深海网箱。
背景技术
我国的海洋能资源非常丰富，海岛及周边拥有丰富的可再生海洋能资源，如潮流能和波浪能等。潮流能是月球和太阳的引潮力使海水产生周期性的往复水平运动时形成的动能，集中在岸边、岛屿之间的水道或湾口，潮流能发电则是直接利用涨落潮水的水流冲击叶轮等机械装置进行发电。另外，近年来，全球海水养殖技术迅速发展，尤其是在近岸水域或外海的网箱养殖扮演了重要的角色，我国习惯上称之为深海网箱。
但是，现有技术的深海养殖网箱，存在以下的缺点：
1)由于在养殖过程中，维持整个养殖网箱的正常运行需要电能，而深海网箱是位于离岸的海域中的，从岸边拉电缆过来以提供深海网箱的电能供给是不现实的，一方面安装困难，另一方面成本也高；
2)在养殖过程中，需要对网箱内的鱼类进行定期投喂饲料，通常是采用人工投喂的方式，即养殖人员定期出海至网箱附近，对网箱内的鱼类进行投喂，但是这种人工投喂的方式受海况的制约较大，遇到有风浪的日子就不能正常出海进行投喂，这样，不利于鱼类的正常生长，从而影响养殖的产量和质量；
3)在鱼类养殖的过程中，由于网箱是深藏在海水中的，养殖人员根本无法在岸上得知鱼在的生长情况，也根本无法知道网箱上的渔网是否破损；
4)由于海面情况是多变的，海平面有升有降，网箱随海水会起伏、倾斜，因此，会影响网箱内鱼类的活动，也会影响养殖的产量和质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能量自供型多功能深海网箱，它可以实现对网箱内鱼类的自动投喂功能、能远程监控鱼类的生长状况与渔网的破损情况、能始终与海平面的升降保持一致、以及实现以上功能所需要的可以自供给的电能。
为解决上述技术问题，本发明提供的能量自供型多功能深海网箱，它包括位于海水中的网箱和用于将网箱与海底连接的锚泊系统，它还包括海洋能发电系统、自动沉降系统、自动投喂系统和远程监控系统；所述的海洋能发电系统安装在网箱的框架周围，所述的自动沉降系统安装在网箱上层的框架上，所述的自动投喂系统安装在网箱的顶部中心处，所述的远程监控系统的一个终端安装在水下的网箱上，另一个终端安装在岸上的控制器上，两个终端之间通过GPRS网络连接。
所述的海洋能发电系统包括多套利用潮流能来发电的发电装置，所述的多套发电装置平行排列在网箱的框架上。
所述的框架包括上层支架、下层支架和多根立架，所述的上层支架和下层支架之间通过多根立架连接；所述的多套发电装置连接在上层支架和下层支架之间连接并位于网箱的周围。
所述每套发电装置包括垂直轴、转叶、发电机和蓄能器，所述的垂直轴的上端与框架的上层支架转动连接，下端与下层支架转动连接；所述的转叶与垂直轴固定连接，转叶的横截面由以中心点对称的两段圆弧叶片组成；所述的垂直轴的上端通过联轴器与发电机连接；所述的蓄能器与发电机电连接。
所述每套发电装置还包括增速机，所述的增速机连接在联轴器与发电机之间。
所述的自动沉降系统包括浮筒、水泵、通水阀、气泵、通气阀和控制装置，所述的浮筒安装在网箱的框架上并浮在海平面上，所述的水泵安装在框架上并通过通水阀与浮筒连通，所述的气泵安装在框架上且通过通气阀与浮筒连通，所述的通水阀和通气阀均与控制装置电连接，所述的控制装置通过GPRS网络与远程监控系统信号连接。
所述的自动投喂系统包括料仓、螺旋机、出料筒和信号控制处理器，所述的出料筒转动连接在螺旋机的下端，所述的螺旋机固定连接在网箱上层的框架中心处，螺旋机的上端与料仓连接，所述的料仓通过螺旋机与出料筒相通；所述的信号控制处理器安装在网箱的框架上并通过GPRS网络接收远程监控系统的信号来控制螺旋机。
所述的出料筒与螺旋机倾斜安装且出料筒的出料口朝下。
所述的远程监控系统包括图像采集装置、信号发射器和信号接收器，所述的图像采集装置安装在水下的网箱上，信号发射器安装在网箱的框架上并与图像采集装置电连接，所述的信号接收器安装在岸上的控制器上并通过GPRS网络与信号发射器信号连接。
采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1)由于深海养殖网箱上设置了自动投喂系统、自动沉降系统、远程监控系统以及能提供这些系统所需的电能的海水发电系统，因此，养殖人员可以远距离操控对鱼类的投喂，无须出海人工抛洒饲料；在海面风浪大的情况下也可以远程控制网箱的下沉和上浮以保持网箱的平衡；还有，利用海水的潮流转变成电能，以提供养殖网箱过程中所需的电能，实现能量自供；因此，可以实现深海网箱的多功能化、智能化；
2)由于通过潮流能对发电装置中的叶片施力使转叶转动，带动垂直轴转动，从而使发电机输出电能，储存在蓄能器中；这样产生的电能来供给深海网箱养殖的过程中各系统所需的能量；并且，发电装置分别布置在网箱的周围，既不影响网箱的使用，也能抵挡一部分海水对网箱的冲击力，使网箱在海水中保持更加稳定平衡状态；
3)在联轴器与发电机之间设置增速机，是为了从发电装置中传来的垂直轴的转速在经过增速机的作用下使发电机得到的转速更大，从而可以产生更多的电能。
附图说明
图1是本发明能量自供型多功能深海网箱的结构示意图。
图2是本发明发电装置中的转叶在海水冲击下的旋转方向示意图。
图3是本发明发电装置中的转叶在与图2相反方向的海水冲击下的旋转方向示意图。
图4是本发明发电装置的原理示意图。
图5是本发明中自动沉降系统的结构示意图。
图6是本发明中自动投喂系统的结构示意图。
其中：1、蓄能器；2、浮筒；3、上层支架；4、垂直轴；5、转叶；6、下层支架；7、立架；8、网箱；9、图像采集装置；10、联轴器；11、增速机；12、发电机；13、通水阀；14、水泵；15、通气阀；16、气泵；17、料仓；18、螺旋机；19、出料筒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。
由图1所示的本发明能量自供型多功能深海网箱的结构示意图可知，它包括位于海水中的网箱8和用于将网箱8与海底连接的锚泊系统。它还包括海洋能发电系统、自动沉降系统、自动投喂系统和远程监控系统；所述的海洋能发电系统安装在网箱的框架周围，所述的自动沉降系统安装在网箱8上层的框架上，所述的自动投喂系统安装在网箱8的顶部中心处，所述的远程监控系统的一个终端安装在水下的网箱8上，另一个终端安装在岸上的控制器上，两个终端之间通过GPRS网络连接。
所述的远程监控系统包括图像采集装置9、信号发射器和信号接收器，所述的图像采集装置9安装在水下的网箱8上，用来观察鱼类的生长状态及渔网的破损情况，信号发射器安装在网箱8的框架上并与图像采集装置9电连接，所述的信号接收器安装在岸上的控制器上并通过GPRS网络与信号发射器信号连接。
所述的海洋能发电系统包括多套利用潮流能来发电的发电装置，所述的多套发电装置平行排列在网箱8的框架上。所述的框架包括上层支架3、下层支架6和多根立架7，所述的上层支架3和下层支架6之间通过多根立架7连接；所述的多套发电装置连接在上层支架3和下层支架6之间连接并位于网箱8的周围。本实施例中，发电装置为四套，分别安装在网箱8的框架的四个角上。
所述每套发电装置包括垂直轴4、转叶5、发电机12和蓄能器1，所述的垂直轴4的上端与框架的上层支架3转动连接，下端与下层支架6转动连接。所述的转叶5与垂直轴4固定连接，转叶5的横截面由以中心点对称的两段圆弧叶片组成。所述的垂直轴4的上端通过联轴器10与发电机12连接。所述的蓄能器1与发电机12电连接。
所述每套发电装置还包括增速机11，所述的增速机11连接在联轴器10与发电机12之间。
在利用潮流能来发电的过程中，海水的流动方向是多变的，当海水如图2所示中的箭头方向冲击转叶5时，其中一个上叶片的内凹面和另外一个下叶片的外凸面同时受到海水的冲击，于是，内凹面受冲击的上叶片以垂直轴4的轴线为中心作顺时针旋转，同时外凸面受冲击的下叶片将海水的冲击力沿着圆弧形的表面分散，因此，整个转叶5作顺时针旋转。当海水如图3所示中的箭头方向冲击转叶5时，即与图2中所示的方向相反，同样，其中一个上叶片的外凸面和另外一个下叶片的内凹面同时受到海水的冲击，于是，内凹面受冲击的下叶片以垂直轴4的轴线为中心作顺时针旋转，同时外凸面受冲击的上叶片将海水的冲击力沿着圆弧形的表面分散，因此，整个转叶5作顺时针旋转。
综上所述，当转叶5的两个叶片如图2和图3中所示的形状设计时，不管海水对转叶5的冲击力的方向是如何的，转叶5的旋转方向永远是顺时针的。而当转叶5的两个叶片与图2和图3中所示的形状相反时，换句话说，上叶片的外凸朝左，下叶片的外凸朝右，此时，同理，不管海水对转叶5的冲击力的方向是如何的，转叶5的旋转方向永远是逆时针的。
本发明中发电装置的发电过程是：当海水的潮汐对转叶5产生冲击力时，转叶5旋转，带动垂直轴4转动，通过联轴器10带动增速机11的输入轴旋转，在增速机11的增速作用下，使发电机12的输入轴作旋转运动，从而输出电能储存在蓄能器1中。
由图1和图5所示的本发明的能量自供型多功能深海网箱的自动沉降系统的结构示意图可知，它包括浮筒2、水泵14、通水阀13、气泵16、通气阀15和控制装置，所述的浮筒2安装在网箱8的框架上并浮在海平面上，所述的水泵14安装在框架上并通过通水阀13与浮筒2连通，所述的气泵16安装在框架上且通过通气阀15与浮筒2连通，所述的通水阀13和通气阀15均与控制装置电连接，所述的控制装置通过GPRS网络与远程监控系统信号连接。
本发明中自动沉降系统的过程是：当风浪过大需要将网箱8下沉时，岸上的人员通过手机短信或计算机发出下潜指令，而设在海上的控制系统通过GPRS网络接收指令并执行下沉指令，此时，通水阀13开启，水泵14往浮筒2内注水；同时，通气阀15开启，气泵16启动并开始抽出浮筒2内的气体，这样，网箱8开始下沉。而当海面平静需要网箱8上浮时，岸上的人员发出上浮指令，海水的控制系统接收指令并执行上浮指令，此时，通气阀15反作用开启，气泵16启动并开始往浮筒2内充气；同时，通水阀13反作用开启，水泵14启动并开始把浮筒2内的水抽出，这样，网箱8上浮。
由图6所示的本发明中自动投喂系统的结构示意图可知，它包括料仓17、螺旋机18、出料筒19和信号控制处理器，所述的出料筒19转动连接在螺旋机18的下端，所述的螺旋机18固定连接在网箱8上层的框架中心处，螺旋机18的上端与料仓17连接，所述的料仓17通过螺旋机18与出料筒19相通。所述的信号控制处理器安装在网箱的框架上并通过GPRS网络接收远程监控系统的信号来控制螺旋机18。所述的出料筒19与螺旋机18倾斜安装且出料筒19的出料口朝下。
在料仓17内事先装满饲料，当螺旋机18通电启动时，将料仓17内的饲料送入出料筒19中，并洒入网箱8内。这样，只要信号控制处理器接收到远程监控系统中发出的信号命令后，控制螺旋机18的启停，来实现远程自动投喂饲料。
本发明并不局限于以上所述的结构，其中，发电装置可以在网箱框架的四个周边密排，换句话说，网箱每一边的框架上均有一排平行排列的发电装置，这样一来可以增加由潮流能转化而来的电能，二来可以阻挡海水的流速，达到保护网箱的目的；另外，转叶5的两个叶片也可以是和垂直轴4一个整体，等等；以上这些变化均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种能量自供型多功能深海网箱，它包括位于海水中的网箱(8)和用于将网箱(8)与海底连接的锚泊系统，其特征在于：它还包括海洋能发电系统、自动沉降系统、自动投喂系统和远程监控系统；所述的海洋能发电系统安装在网箱的框架周围，所述的自动沉降系统安装在网箱(8)上层的框架上，所述的自动投喂系统安装在网箱(8)的顶部中心处，所述的远程监控系统的一个终端安装在水下的网箱(8)上，另一个终端安装在岸上的控制器上，两个终端之间通过GPRS网络连接。
2.根据权利要求1所述的能量自供型多功能深海网箱，其特征在于：所述的海洋能发电系统包括多套利用潮流能来发电的发电装置，所述的多套发电装置平行排列在网箱(8)的框架上。
3.根据权利要求2所述的能量自供型多功能深海网箱，其特征在于：所述的框架包括上层支架(3)、下层支架(6)和多根立架(7)，所述的上层支架(3)和下层支架(6)之间通过多根立架(7)连接；所述的多套发电装置连接在上层支架(3)和下层支架(6)之间连接并位于网箱(8)的周围。
4.根据权利要求3所述的能量自供型多功能深海网箱，其特征在于：所述每套发电装置包括垂直轴(4)、转叶(5)、发电机(12)和蓄能器(1)，所述的垂直轴(4)的上端与框架的上层支架(3)转动连接，下端与下层支架(6)转动连接；所述的转叶(5)与垂直轴(4)固定连接，转叶(5)的横截面由以中心点对称的两段圆弧叶片组成；所述的垂直轴(4)的上端通过联轴器(10)与发电机(12)连接；所述的蓄能器(1)与发电机(12)电连接。
5.根据权利要求4所述的能量自供型多功能深海网箱，其特征在于：所述每套发电装置还包括增速机(11)，所述的增速机(11)连接在联轴器(10)与发电机(12)之间。
6.根据权利要求1所述的能量自供型多功能深海网箱，其特征在于：所述的自动沉降系统包括浮筒(2)、水泵(14)、通水阀(13)、气泵(16)、通气阀(15)和控制装置，所述的浮筒(2)安装在网箱(8)的框架上并浮在海平面上，所述的水泵(14)安装在框架上并通过通水阀(13)与浮筒(2)连通，所述的气泵(16)安装在框架上且通过通气阀(15)与浮筒(2)连通，所述的通水阀(13)和通气阀(15)均与控制装置电连接，所述的控制装置通过GPRS网络与远程监控系统信号连接。
7.根据权利要求1所述的能量自供型多功能深海网箱，其特征在于：所述的自动投喂系统包括料仓(17)、螺旋机(18)、出料筒(19)和信号控制处理器，所述的出料筒(19)转动连接在螺旋机(18)的下端，所述的螺旋机(18)固定连接在网箱(8)上层的框架中心处，螺旋机(18)的上端与料仓(17)连接，所述的料仓(17)通过螺旋机(18)与出料筒(19)相通；所述的信号控制处理器安装在网箱的框架上并通过GPRS网络接收远程监控系统的信号来控制螺旋机(18)。
8.根据权利要求7所述的能量自供型多功能深海网箱，其特征在于：所述的出料筒(19)与螺旋机(18)倾斜安装且出料筒(19)的出料口朝下。
9.根据权利要求1所述的能量自供型多功能深海网箱，其特征在于：所述的远程监控系统包括图像采集装置(9)、信号发射器和信号接收器，所述的图像采集装置(9)安装在水下的网箱(8)上，信号发射器安装在网箱(8)的框架上并与图像采集装置(9)电连接，所述的信号接收器安装在岸上的控制器上并通过GPRS网络与信号发射器信号连接。
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