CN103970093A - 一种自动巡航水产养殖在线监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自动巡航水产养殖在线监控系统，包括在线监控船、手持遥控终端和远程监控平台；在线监控船包括船体，部分安装在船体上的船舶自动控制部分，用于监测水产养殖环境与生态并在环境生态指标超过设定阈值范围时发出预警的环境生态在线监控部分，与船舶自动控制部分和环境生态在线监控部分连接的无线通讯模块，装载在船体上的混合供电系统，以及装载在船体上、用于当监控船无需监控或航行时自动休眠的自动休眠模块；手持遥控终端和远程监控平台均与无线通讯模块连接，船体采用铝合金材质。实施本发明的自动巡航水产养殖在线监控系统，具有以下有益效果：能自动巡航、能进行环境与生态的在线监测和调控、能进行远程平台控制。

Description

一种自动巡航水产养殖在线监控系统

技术领域

本发明涉及水产养殖领域，特别涉及一种自动巡航水产养殖在线监控系统。

背景技术

我国是水产养殖和消费大国。改革开放以来，我国渔业实现了从“捕捞为主”向“养殖为主”的历史性转变，水产品总量中养殖产品所占比例从三十年前的30%增加至70%。然而长期以来，我国水产养殖生产经营者多以追求产量和近期经济效益为目标，养殖密度过高；生产管理仍以养殖经验（常规养殖规律）为指导，缺乏精确可靠的数据支撑，难以长久保障产量；加上环境保护意识淡薄，养殖病害呈逐年加重之势，随之而来的是药物滥用现象日渐普遍。特别是随着现代工业的发展，使得水域环境遭到了不同程度的破坏，水产品质量安全得不到有效保障，严重影响养殖业的可持续发展。水产养殖环境可分为水质条件和气象条件两种。常规水质评价指标包括水温、酸碱度（pH值）、溶氧量（DO）、盐度（电导率）、浊度、氧化还原能力（ORP）、生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、抗生素含量和重金属含量等。气象指标包括温湿度、气压、光照度、二氧化碳浓度、风向、风速和降雨量等。为了在保证水产品质量和减小环境污染的前提下，有效提高养殖效率并降低养殖成本，需要改变以消耗资源、牺牲环境、轻视产品质量安全为代价的传统养殖方式，大力发展以水产养殖环境自动化在线监控为基础的现代化工厂式养殖模式。

当前，欧美日等发达国家多采用工厂化流水或封闭型循环水养殖方式，重点研发高精度、质量可靠、多参数集成的在线检测设备，用于水质调控。主要厂商有德国的WTW和LAR、美国的HACH和YSI、日本的岛津等。国外产品价格高昂，售后及维修困难，且对我国养殖业的针对性不强，难以在国内水产养殖领域广泛使用。已在我国养殖业推广使用的自动监测方法可分为三类，第一类是人工监测法，即工作人员在现场用便携式仪器进行测量，或取样后送实验室分析，是目前我国养殖商户最常用的监测手段，这种方法人工成本高，受极端天气条件和污染的影响大，难以实现连续检测；第二类是在固定位置设立自动监测站或无线传感器节点，将监测站的自动在线监测仪或传感器直接浸入水中或通过采样泵抽取水样进行分析，此方法监测位置固定，无法快速定位污染源，若监测范围较大，前期投入和维护费用需相应增加；第三类是用浮标运载监测设备，检测时以锚链方式将浮标固定在水域中已安装的浮坞周围，该方法灵活性强，总投入成本较低，但受限于浮坞位置和数量。无论选择哪种方法，都需考虑如何降低投入产出比、提高检测结果可靠性以及简化仪器设备的维护保养工序等问题，只有这样才能真正促进自动化监测技术在我国水产养殖领域的广泛应用。

公开号为CN101339179A名称为“一种用于水产养殖的水质远程动态监测系统及方法”的专利，利用集成了多个传感器的水质监测装置获取水质和环境信息，其中水质信息包括水温、溶氧量、酸碱度和电导率，环境信息包括温度、湿度、光照度和臭氧浓度。并通过WiFi和CDMA无线通信模块以及有线连接监测模块，将多个水质监测装置组成局域网，实现不同区域水质的实时动态监测和无线数据传输。该系统具有易扩展、兼容性好、成本比国外进口同类产品低50%的优点。然而，对于较大监测区域，仍需配备多套水质监测装置及传感器，同样会显著增加投入成本和维护复杂程度。而且，该系统主要用于连续流动的养殖水体，静止水体会降低检测准确性和传感器使用寿命。针对农业检测数据量大、稳定可靠性和突然断线等问题，公告号为CN202486338U名称为“农业气象检测装置”的专利提出用GPRS和GSM取代CDMA传输数据，并采用太阳能、交流和直流多种方式供电，通过上位机软件管理气象数据。另外，公布号为CN101814228A名称为“一种水产养殖水质无线监测系统及方法”的专利，将电路盒固定在浮标上，传感器探头通过信号线悬挂于浮漂下方的水中，通过改变信号线长度测量不同深度的水质指标。但该系统只能检测四种水质指标，未涉及气象检测、视频监测和环境调控，也不具备定位和自清洗功能。

自动巡航无人驾驶船可有效降低人工劳动强度，在极端条件下代替人类执行各种水上任务。近10年来，欧、美、日等海洋大国在多种远程无人驾驶船的研制方面开展了较为深入的研究，如美国“海上猫头鹰”、“斯巴达监察兵”无人水艇等。公开号为CN101434286A名称为“一种无人控制水上环保监查采样船”和公开号为CN101683894A名称为“一种无人驾驶气象探测船”的专利将无人驾驶船与自动采样机构或气象测量装置融为一体，自动完成监控水域各检测位点的水样采样或海域气象参数采集工作，具有采样效率高、位点多、深度范围大等特点，但上述采样船和气象探测船都不具有水质和生态信息的自动在线监控功能。公布号为CN102944265A名称为“一种监测船”的专利同时具有水质和气象快速检测、水样采集、试剂分析、视频监测、无线传输、定位、报警功能，降低水质水文监测成本的同时，有效提高了监测效率。遗憾的是该监测船不具有自动巡航、环境调控、自动清洗检测传感器和远程平台控制的功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能自动巡航、不能同时进行环境与生态的在线监测和调控、不能进行远程平台控制的缺陷，提供一种能自动巡航、能进行环境与生态的在线监测和调控、能进行远程平台控制的自动巡航水产养殖在线监控系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自动巡航水产养殖在线监控系统，包括在线监控船，以及与所述在线监控船进行无线通讯的手持遥控终端和远程监控平台；所述在线监控船包括船体，其一部分安装在所述船体上、用于对所述在线监控船进行控制的船舶自动控制部分，其一部分安装在所述船体上、用于监测水产养殖环境与生态并在环境生态指标超过设定阈值范围时发出预警的环境生态在线监控部分，分别与所述船舶自动控制部分和环境生态在线监控部分连接的无线通讯模块，装载在所述船体上、用于对所述在线监控船进行供电的混合供电系统，以及装载在所述船体上、用于当所述在线监控船无需监控或航行时自动进入休眠状态的自动休眠模块；所述手持遥控终端和远程监控平台均与所述无线通讯模块连接，所述船体采用铝合金材质。

在本发明所述的自动巡航水产养殖在线监控系统中，所述环境生态在线监控部分包括环境生态在线监测模块、用于对水产养殖环境进行调控的环境调控模块和与所述环境调控模块连接的预警模块，所述环境生态在线监测模块包括分别与所述环境调控模块和预警模块连接的数据采集分析模块，与所述数据采集分析模块连接、用于进行气象监测的气象在线监测装置，所述预警模块包括扬声器和报警器；所述数据采集分析模块对传感器检测数据进行存储、数理统计分析和趋势预测，并将记录和分析结果通过所述无线通讯模块发送至LED显示屏、手机、手持遥控终端或远程监控平台，或通过所述扬声器进行语音播报。

在本发明所述的自动巡航水产养殖在线监控系统中，所述环境生态在线监测模块还包括自动清洗装置、分别与所述自动清洗装置和数据采集分析模块连接的水质在线监测装置，以及与所述数据采集分析装置连接的视频监测装置；所述自动清洗装置浸泡在水中。

在本发明所述的自动巡航水产养殖在线监控系统中，所述自动清洗装置包括流动池、潜水泵和升降台，所述潜水泵与所述流动池的出水口连接，所述升降台的一端通过固定卡箍与所述潜水泵固定在一起，所述流动池的入水口装有用于阻隔水中悬浮物进入流动池的多孔滤网。

在本发明所述的自动巡航水产养殖在线监控系统中，所述水质在线监测装置包括水质检测传感器组、传感器座和第一信息集中控制器，所述水质检测传感器组和传感器座浸泡在水中，所述潜水泵和水质检测传感器组通过信号线与所述第一信息集中控制器连接，所述第一信息集中控制器固定安装在所述在线监控船的船舱中；所述水质监测传感器组包括检测端和尾端，所述升降台包括升降台支架，所述升降台支架的一端固定在所述在线监控船的底部，所述水质检测传感器组的检测端插入所述流动池中，尾端通过所述传感器座与所述升降台支架固定，通过改变所述升降台支架的长度来调节待检测水质深度。

在本发明所述的自动巡航水产养殖在线监控船中，所述气象在线监测装置包括气象检测传感器组和第二信息集中控制器；所述气象检测传感器组固定安装在所述在线监控船的甲板上，所述气象检测传感器组通过信号线与所述第二信息集中控制器连接，所述第二信息集中控制器固定安装在所述在线监控船的船舱中；所述气象检测传感器组包括用于获取空气温湿度和/或气压和/或光照度和/或二氧化碳浓度和/或风向和/或风速和/或降雨量的气象检测传感器。

在本发明所述的自动巡航水产养殖在线监控系统中，所述水质检测传感器组包括温度传感器和/或pH传感器和/或DO传感器和/或电导传感器和/或浊度传感器和/或ORP传感器和/或COD传感器和/或抗生素传感器和/或重金属传感器。

在本发明所述的自动巡航水产养殖在线监控系统中，所述视频监测装置包括数字视频录像机、摄像头和自动升降杆；所述数字视频录像机安装在所述在线监控船的船舱中，所述摄像头固定在所述自动升降杆上、浸泡在水中并通过信号线与所述数字视频录像机连接、用于360度拍摄不同水位深度的水文、鱼、虾视频信息；所述数字视频录像机记录所述摄像头拍摄的视频信息并对该视频信息进行图像识别和分析，并将记录和分析结果通过所述无线通讯模块传送到所述手持遥控终端或远程监控平台。

在本发明所述的自动巡航水产养殖在线监控系统中，所述船舶自动控制部分包括螺旋桨推进装置，用于测量当前航向、航速和位置信息的GPS电子罗经，用于测量螺旋桨实际转速的转速传感器，用于接收远程航速航向指令、GPS电子罗经的测量结果和转速传感器的测量结果、并进行嵌入式PID运算后控制船舶航速和航向的航速及航向控制模块，用于向所述航速及航向控制模块提供船体周围障碍物的位置信息的激光测距传感器，以及用于接收所述位置信息并进行运动控制解算的定位及避障模块，所述航速及航向控制模块包括用于输入目标参数和输出船舶航行结果的人机操作界面；所述航速及航向控制模块、定位及避障模块、数据采集分析模块、环境调控模块、预警模块、无线通讯模块和自动休眠模块集成在一个单片机中。

在本发明所述的自动巡航水产养殖在线监控系统中，所述螺旋桨推进装置包括左右对称安装在船艉的螺旋桨、与所述螺旋桨连接并用于防止水中悬浮物搅裹损坏螺旋桨的防护网、发动机和发动机控制器；所述发动机与所述螺旋桨相连，所述发动机控制器根据所述航速及航向控制模块发出的指令控制所述发动机进而控制螺旋桨转速。

实施本发明的自动巡航水产养殖在线监控系统，具有以下有益效果：由于使用对监控船进行控制的船舶自动控制部分、用于监控水产养殖环境与生态并在环境生态指标超过设定阈值范围时发出预警的环境生态在线监控部分、无线通讯模块、以及与无线通讯模块进行无线通讯的手持遥控终端和远程监控平台，所以能自动巡航、能进行环境与生态的在线监测和调控、能进行手持遥控终端控制和远程平台控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明自动巡航水产养殖在线监控系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中水质在线监测装置及自动清洗装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明自动巡航水产养殖在线监控系统实施例中，该自动巡航水产养殖在线监控系统的结构示意图如图1所示。图1只给出了该自动巡航水产养殖在线监控系统的部分结构。该自动巡航水产养殖在线监控系统包括在线监控船、手持遥控终端5和远程监控平台6；其中，手持遥控终端5和远程监控平台6与在线监控船进行无线通讯；上述在线监控船包括船体1、船舶自动控制部分（图中未示出）、环境生态在线监控部分（图中未示出）、无线通讯模块4、混合供电系统7和自动休眠模块8，其中，船舶自动控制部分的一部分安装在船体1上、用于对在线监控船进行控制，环境生态在线监控部分的一部分安装在船体1上、用于监测水产养殖环境与生态并在环境生态指标超过设定阈值范围时发出预警，其中，水产养殖环境包括水质环境和气象环境，生态监测主要是监测鱼、虾、藻类等生态，其环境和生态的监测和分析结果均为预警提供依据；无线通讯模块4分别与船舶自动控制部分和环境生态在线监控部分连接，手持遥控终端5和远程监控平台6均与无线通讯模块4进行无线通讯，混合供电系统7装载在船体1上、用于对在线监控船进行供电，自动休眠模块8装载在船体1上、用于当在线监控船无需监控或航行时自动进入休眠状态，这样可节省耗电量。本实施例中的自动巡航水产养殖在线监控船能自动巡航、能进行环境与生态的在线监测和调控、能进行手持遥控终端和远程平台控制。由于将环境生态在线监控部分与自动巡航无人驾驶船相结合，可根据需求对水产养殖环境进行巡航式定时定位监测和远程调控，适用于流动和静止水体，在有效提高监控效率和改善水质及生态环境的同时，明显降低水产养殖环境监控设备的投入和维护成本。

值得一提的是，本实施例中的船体1采用铝合金材质，防水、防腐、防爆、防雷，安全防护等级达IP67，这样可保证安全性。对于混合供电系统7来说，船舶自动控制部分和环境生态在线监控部分的运转由太阳能电池、铅蓄电池和锂电池混合供电的方式提供电能，绿色环保，并设有自动断电保护功能。图1给出了太阳能板9，该太阳能板9与混合供电系统7连接。

本实施例中，环境生态在线监控部分包括环境生态在线监测模块（图中未示出）、环境调控模块32和预警模块33，其中，环境调控模块32用于对水产养殖环境进行调控，预警模块33与环境调控模块32连接，环境生态在线监测模块包括数据采集分析模块315和气象在线监测装置313，其中，数据采集分析模块315分别与环境调控模块32和预警模块33连接，气象在线监测装置313与数据采集分析模块315连接，预警模块33包括扬声器和报警器（图中未示出）。该环境生态在线监测模块还包括自动清洗装置312、水质在线监测装置311和视频监测装置314，其中，水质在线监测装置311分别与自动清洗装置312和数据采集分析模块315连接，视频监测装置314与数据采集分析模块315连接。数据采集分析模块315对传感器检测数据进行存储、数理统计分析和趋势预测，并将记录和分析结果通过无线通讯模块4发送至LED显示屏、手机、手持遥控终端5或远程监控平台6，或通过扬声器进行语音播报。下面对各模块进行详细描述。

在水产养殖过程中，增氧机、播洒机、水位调节器等环境调控设备往往通过电源线与设备开关集中控制柜相连。环境调控模块32根据检测和分析结果，通过无线通讯模块4向设备开关集中控制柜中的可编程逻辑控制器（PLC）发出控制指令，从而控制集中控制柜中的设备开关或改变其相关设置，从而实现水产养殖环境的精确调控。可根据实际养殖情况调整和扩展与设备开关集中控制柜相连的环境调控设备。

当监控数据、视频信息或其分析结果超过预置阈值范围时，或者当船舶控制发生意外、偷盗或遇到极端气候条件时，预警模块33通过后续信号处理，驱动扬声器和报警器发出语音，并通过短信和远程监控平台6提醒工作人员及时处理。也就是当水质水文环境、气象环境、鱼虾生态、硬件设备等发生异变时，该在线监控船可采用声、光、短信等多种方式进行预警，并将监控结果实时传输至手持遥控终端5、远程监控平台6和LED显示屏，以方便查询和及时发现问题，并远程控制环境调控设备，改善水质环境，满足养殖需求。

无线通讯模块4是联系船舶自动控制部分、环境生态在线监控部分、自动休眠模块8、手持遥控终端5和远程监控平台6的桥梁，用于实时传输监控数据和调控指令。该模块采用GPRS、3G、4G、超短波（VHF）、微波等多种无线通信方式。当需要以短信的方式通知或预警工作人员时，选择GPRS或3G或4G通信模式，该模式需要手机卡，受限于手机信号的强弱。VHF传输距离可达两公里，不受限于运营商，但在传输较大数据时，其传输速度较慢。在实际应用中，用户可根据实际需求自由组合无线通信方式。

本实施例中，远程监控平台6为自主开发的，可安装在智能手机、计算机和平板电脑中，用于实现水质、气象、生态数据的收集、显示、查询、趋势分析、预警等功能，具有动画仿真效果，不仅能设置监控船的航行路线、监控位点和时间，而且能远程控制船舶上各硬件设备、LED显示屏和环境调控设备。

图2为本实施例中水质在线监测装置及自动清洗装置的结构示意图，本实施例中，

自动清洗装置312浸泡在水中，自动清洗装置312包括流动池3121、潜水泵3123和升降台3124，其中，潜水泵3123与流动池3121的出水口B连接。升降台3124的一端通过固定卡箍3126与潜水泵3123固定在一起，流动池3121的入水口A装有用于阻隔水中悬浮物进入流动池3121的多孔滤网3122，例如：多孔滤网3122用于防止水中的水草、垃圾等悬浮物进入流动池3121堵塞探头。

水质在线监测装置包括水质检测传感器组3111、传感器座3112和第一信息集中控制器（图中未示出），水质检测传感器组3111和传感器座3112浸泡在水中，潜水泵3123通过信号线与第一信息集中控制器连接，水质检测传感器组3111也通过信号线与第一信息集中控制器连接，第一信息集中控制器固定安装在在线监控船的船舱中，用于设置检测参数、校正传感器、显示检测结果和控制潜水泵3123的开关及功率，流动池出水口B与潜水泵3123相连，根据检测或清洗需求，通过第一集中控制器控制潜水泵3123的功率从而改变流动池3121中待测水样、清洗液或校正液的流动速度，达到提高检测精度、保护、清洗或校正检测传感器的目的。水质检测传感器组3111包括检测端和尾端，升降台3124包括升降台支架3125，升降台支架3125的一端固定在在线监控船的底部，另一端浸泡在水中，具体是升降台支架3125的上端固定在在线监控船的底部，下端浸泡在水中；水质监测传感器组3111的检测端插入流动池3121中，尾端通过传感器座3112与升降台支架3125固定，具体是通过固定架3113将传感器座3112固定在升降台支架3125上，通过改变升降台支架3125的长度达到调节待检测水质深度的目的。通过该自动清洗装置312，可实现水质检测传感器的自动升降、清洗和保护，提高传感器的检测精度、稳定性，延长其使用寿命，并有效降低维护投入。

本实施例中，组成水质检测传感器组3111的常用水质检测传感器包括温度传感器和/或pH传感器和/或DO传感器和/或电导传感器和/或浊度传感器和/或ORP传感器和/或COD传感器和/或抗生素传感器和/或重金属传感器。水质检测传感器种类可根据实际需求进行调整和扩展。

本实施例中，气象在线监测装置313包括气象检测传感器组（图中未示出）和第二信息集中控制器（图中未示出），气象检测传感器组固定安装在在线监控船的甲板上并通过信号线与第二信息集中控制器连接，第二信息集中控制器固定安装在在线监控船的船舱中，

用于设置检测参数、校正传感器和显示检测结果。

本实施例中，气象检测传感器组用于获取空气温湿度和/或气压和/或光照度和/或二氧化碳浓度和/或风向和/或风速和/或降雨量。其传感器的种类可根据实际需求进行调整和扩展。

本实施例中，视频监测装置314包括数字视频录像机、摄像头和自动升降杆（图中未示出）；数字视频录像机安装在在线监控船的船舱中，摄像头固定在自动升降杆上，浸泡在水中并通过信号线与数字视频录像机连接、用于360度拍摄不同水位深度的水文、鱼、虾等视频信息。数字视频录像机记录摄像头拍摄的视频信息，并对该视频信息进行图像识别和分析，并将记录和分析结果通过无线通讯模块4传送到手持遥控终端5或远程监控平台6。水质在线监测装置311和视频监测装置314通过与自动升降杆相连，实现监测深度的自动调节，满足多种测量需求。

本实施例中，船舶自动控制部分包括螺旋桨推进装置、GPS电子罗经、转速传感器（图中未示出）、航速及航向控制模块24、激光测距传感器（图中未示出）和定位及避障模块26；其中，GPS电子罗经用于测量当前航向、航速和位置信息，转速传感器用于测量螺旋桨实际转速，航速及航向控制模块24用于接收远程航速航向指令、GPS电子罗经的测量结果和转速传感器的测量结果、并进行嵌入式PID运算后控制船舶航速和航向，此外，航速及航向控制模块24还能利用模糊控制原理，根据监控环境因素，如风速、水流速、水质变化（导致摩擦力变化）、船重（负载不同的监控装置）等，自动调节船舶航行的控制精度。当船舶航行到指定位置并开始执行监控任务时，船舶航速及航向控制模块24根据采集到的位置信息实时调整螺旋桨的转速和航向角，以确保船舶在监控期间位置基本不变。航速及航向控制模块24包括用于输入目标参数和输出船舶航行结果的人机操作界面。

激光测距传感器一方面用于向航速及航向控制模块24提供船体周围障碍物的位置信息，定位及避障模块26用于接收上述位置信息并进行运动控制解算，然后通过航速及航向控制模块24对螺旋桨推进装置进行控制，使得船舶避开障碍物。另一方面，当在线监控船用于室内渔塘时，在鱼塘边安装激光信号接收发射器，与激光测距传感器共同实现船舶定位和避障功能。此时，定位及避障模块26根据激光测距传感器检测结果，采用激光脉冲反射时差法，实时测量船体与岸边激光接收器之间的距离，具有功耗低、经济实用、以及极高的稳定性和响应频率等特点，能实现精确、无接触式和不间断式长距离测距。此方法安装维护方便，还可兼具测量水位的功能。当监控船用于户外监控区域面积较大的渔塘，启用GPS电子罗经测量船舶当前位置。这样，由于监控船采用GPS电子罗经和激光测距传感器，在实现智能避障的同时，可同时实现船舶在室外和室内的精确定位，无论在室内还是室外使用监控船，均能实现船舶的精确定位。如果需要进一步降低监控船成本，可采用超声波测距传感器代替激光测距传感器。

本实施例中，该在线监控船采用低功耗芯片，利用嵌入式技术将航速及航向控制模块24、定位及避障模块26、数据采集分析模块315、环境调控模块32、预警模块33、无线通讯模块4和自动休眠模块8集成在一个单片机中，这样将各种功能高度集成，既节省成本，又能减小体积，从而节省空间。

本实施例中，螺旋桨推进装置包括左右对称安装在船艉的螺旋桨、防护网、发动机和发动机控制器；其中，防护网与螺旋桨连接，并用于防止水中悬浮物搅裹损坏螺旋桨；上述发动机与螺旋桨相连，发动机控制器根据航速及航向控制模块24发出的指令控制发动机进而控制螺旋桨转速。由于船舶控制采用无舵操作系统，通过左右螺旋桨实现船舶航速和航向控制，既可自巡航或远程控制，也可作为普通浮漂使用，但不受限于浮坞位置和数量，无需浮坞即可在监测时保持位置，结构简单，造价低廉。

值得一提的是，在本实施例的一些情况下，例如在对定时定点要求不太高的情况下，可用浮漂代替无人驾驶船，虽然这时浮漂难以做到定时定点监控，但这样可以大大节省成本。

总之，在本实施例中，由于将环境生态在线监测模块和环境调控模块32装载在自动巡航无人驾驶船舶上，采用一个信息集中控制器连接多种传感器，同时实现水质、水文、气象、水产生态的在线监测，还按需自由选择传感器，操作简单、兼容性好、扩展方便，监控船整体售价仅为国外进口同类产品的30%左右，监控船具有良好的扩展性和通用性，不仅可以用于淡水和海水养殖，亦可用于环境监测、废水处理、农业应急等领域。本实施例中的在线监控船可以实时在线获取指定水域位置的水质水文、气象、鱼虾生态等多种数据；对采集数据进行分析，并结合生态需求，远程控制增氧机、投饵机等养殖环境条件调控设备；当环境生态指标超过预置阈值范围，自动进行声、光、短信等方式预警；并通过无线通讯模块，利用手持遥控终端5或远程监控平台6显示和控制在线监控船的工作状况。工作人员无需亲临现场，即可实现水产养殖全过程的精准监测和调控，为实施低成本、高效率的科学养殖提供一条有效途径。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动巡航水产养殖在线监控系统，其特征在于，包括在线监控船，以及与所述在线监控船进行无线通讯的手持遥控终端和远程监控平台；所述在线监控船包括船体，其一部分安装在所述船体上、用于对所述在线监控船进行控制的船舶自动控制部分，其一部分安装在所述船体上、用于监测水产养殖环境与生态并在环境生态指标超过设定阈值范围时发出预警的环境生态在线监控部分，分别与所述船舶自动控制部分和环境生态在线监控部分连接的无线通讯模块，装载在所述船体上、用于对所述在线监控船进行供电的混合供电系统，以及装载在所述船体上、用于当所述在线监控船无需监控或航行时自动进入休眠状态的自动休眠模块；所述手持遥控终端和远程监控平台均与所述无线通讯模块连接，所述船体采用铝合金材质。

2.根据权利要求1所述的自动巡航水产养殖在线监控系统，其特征在于，所述环境生态在线监控部分包括环境生态在线监测模块、用于对水产养殖环境进行调控的环境调控模块和与所述环境调控模块连接的预警模块，所述环境生态在线监测模块包括分别与所述环境调控模块和预警模块连接的数据采集分析模块，与所述数据采集分析模块连接、用于进行气象监测的气象在线监测装置，所述预警模块包括扬声器和报警器；所述数据采集分析模块对传感器检测数据进行存储、数理统计分析和趋势预测，并将记录和分析结果通过所述无线通讯模块发送至LED显示屏、手机、手持遥控终端或远程监控平台，或通过所述扬声器进行语音播报。

3.根据权利要求2所述的自动巡航水产养殖在线监控系统，其特征在于，所述环境生态在线监测模块还包括自动清洗装置、分别与所述自动清洗装置和数据采集分析模块连接的水质在线监测装置，以及与所述数据采集分析装置连接的视频监测装置；所述自动清洗装置浸泡在水中。

4.根据权利要求3所述的自动巡航水产养殖在线监控系统，其特征在于，所述自动清洗装置包括流动池、潜水泵和升降台，所述潜水泵与所述流动池的出水口连接，所述升降台的一端通过固定卡箍与所述潜水泵固定在一起，所述流动池的入水口装有用于阻隔水中悬浮物进入流动池的多孔滤网。

5.根据权利要求3所述的自动巡航水产养殖在线监控系统，其特征在于，所述水质在线监测装置包括水质检测传感器组、传感器座和第一信息集中控制器，所述水质检测传感器组和传感器座浸泡在水中，所述潜水泵和水质检测传感器组通过信号线与所述第一信息集中控制器连接，所述第一信息集中控制器固定安装在所述在线监控船的船舱中；所述水质监测传感器组包括检测端和尾端，所述升降台包括升降台支架，所述升降台支架的一端固定在所述在线监控船的底部，所述水质检测传感器组的检测端插入所述流动池中，尾端通过所述传感器座与所述升降台支架固定，通过改变所述升降台支架的长度来调节待检测水质深度。

6.根据权利要求2所述的自动巡航水产养殖在线监控系统，其特征在于，所述气象在线监测装置包括气象检测传感器组和第二信息集中控制器；所述气象检测传感器组固定安装在所述在线监控船的甲板上，所述气象检测传感器组通过信号线与所述第二信息集中控制器连接，所述第二信息集中控制器固定安装在所述在线监控船的船舱中；所述气象检测传感器组包括用于获取空气温湿度和/或气压和/或光照度和/或二氧化碳浓度和/或风向和/或风速和/或降雨量的气象检测传感器。

7.根据权利要求5所述的自动巡航水产养殖在线监控系统，其特征在于，所述水质检测传感器组包括温度传感器和/或pH传感器和/或DO传感器和/或电导传感器和/或浊度传感器和/或ORP传感器和/或COD传感器和/或抗生素传感器和/或重金属传感器。

8.根据权利要求3所述的自动巡航水产养殖在线监控系统，其特征在于，所述视频监测装置包括数字视频录像机、摄像头和自动升降杆；所述数字视频录像机安装在所述在线监控船的船舱中，所述摄像头固定在所述自动升降杆上、浸泡在水中并通过信号线与所述数字视频录像机连接、用于360度拍摄不同水位深度的水文、鱼、虾视频信息；所述数字视频录像机记录所述摄像头拍摄的视频信息并对该视频信息进行图像识别和分析，并将记录和分析结果通过所述无线通讯模块传送到所述手持遥控终端或远程监控平台。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的自动巡航水产养殖在线监控系统，其特征在于，所述船舶自动控制部分包括螺旋桨推进装置，用于测量当前航向、航速和位置信息的GPS电子罗经，用于测量螺旋桨实际转速的转速传感器，用于接收远程航速航向指令、GPS电子罗经的测量结果和转速传感器的测量结果、并进行嵌入式PID运算后控制船舶航速和航向的航速及航向控制模块，用于向所述航速及航向控制模块提供船体周围障碍物的位置信息的激光测距传感器，以及用于接收所述位置信息并进行运动控制解算的定位及避障模块，所述航速及航向控制模块包括用于输入目标参数和输出船舶航行结果的人机操作界面；所述航速及航向控制模块、定位及避障模块、数据采集分析模块、环境调控模块、预警模块、无线通讯模块和自动休眠模块集成在一个单片机中。

10.根据权利要求9所述的自动巡航水产养殖在线监控系统，其特征在于，所述螺旋桨推进装置包括左右对称安装在船艉的螺旋桨、与所述螺旋桨连接并用于防止水中悬浮物搅裹损坏螺旋桨的防护网、发动机和发动机控制器；所述发动机与所述螺旋桨相连，所述发动机控制器根据所述航速及航向控制模块发出的指令控制所述发动机进而控制螺旋桨转速。