CN104663535B - 浮船礁群及其控制方法 - Google Patents

浮船礁群及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种浮船礁群及其控制方法，包括由开口向下的木船排列成的Z阶木船方阵的和由开口向上的无底板木船排列成的阶数小于Z的Z1阶木船方阵；Z1阶木船方阵与Z阶木船方阵中部的各个木船一一对应连接；Z阶木船方阵中的各个相邻木船之间均设有若干条连通管，Z1阶木船方阵的各个木船的侧板上均设有若干个通孔；Z1阶木船方阵和Z1阶木船方阵之间设有若干条导向管和若干条丝杆。本发明具有可浮于水面上，在靠近水面的水域中给水生物提供阴凉的庇护所，并且可以给水生物补充氧气，有利于水生物健康成长并形成藻场；使废弃的木船发挥了更好的利用价值，减少了资源的浪费的特点。

Description

浮船礁群及其控制方法
技术领域
本发明涉及鱼礁技术领域，尤其是涉及一种利用废弃的木船制成的能够浮于水中的浮船礁群及其控制方法。
背景技术
人工鱼礁是人为在海中设置的构造物，其目的是改善海域生态环境，营造海洋生物栖息的良好环境，为鱼类等水生物提供繁殖、生长、索饵和避敌的场所，达到保护、增殖和提高渔获量的目的。目前国内外已经广泛开展人工鱼礁建设，进行近海海洋生物栖息地和渔场的修复，而且取得了较好的效果。
为有效压减严重过剩的海洋捕捞强度，保护海洋生态环境，修复振兴渔场，渔政部门正在开展渔场“一打三整治”专项执法行动，涉渔“三无”船舶(指用于渔业生产经营活动，无船名号、无船籍港、无船舶证书的船舶)将被取缔，因此，会出现大量需要处理或者拆解的渔船；如何合理利用废弃的船舶是当前迫切需要解决的问题。
中国专利授权公开号：CN201509499U，授权公开日2010年6月23日，公开了一种人工鱼礁，由钢筋混凝土预制件拼接而成，包括：礁体，由多个拼接件拼接而成，每一个拼接件在顶部具有第一连接装置，在底部具有第二连接装置，通过所述第一连接装置和第二连接装置，所述多个拼接件逐层拼接形成所述礁体；底座，用于支撑所述礁体，所述底座的顶部具有第一连接装置，用于与所述礁体中的最下层拼接件底部的第二连接装置相连接；顶部件，覆盖在所述礁体中最上层的拼接件之上，所述顶部件的底部具有第二连接装置，用于与所述礁体中的最上层拼接件顶部的第一连接装置相连接。该发明的不足之处是，建造人工鱼礁没有利用现有的废弃物，造成了资源的浪费。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的建造人工鱼礁没有利用现有的废弃物，造成了资源的浪费的不足，提供了利用废弃的木船制成的能够浮于水中的浮船礁群及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种浮船礁群，包括由开口向下的木船排列成的Z阶木船方阵的和1个由开口向上的无底板木船排列成的阶数小于Z的Z1阶木船方阵；Z1阶木船方阵与Z阶木船方阵中部的各个木船一一对应连接；
Z阶木船方阵中的各个相邻木船之间均设有若干条连通管，Z1阶木船方阵的各个木船的侧板上均设有若干个通孔；Z1阶木船方阵和Z1阶木船方阵之间设有若干条导向管和若干条丝杆；每条导向杆的上下端分别通过螺纹和电机与Z阶木船方阵和Z1阶木船方阵相连接；
Z阶木船方阵上设有风力发电机、风速测量仪、太阳能电池板、蓄电池、控制壳体和N个制氧机；所述控制壳体内设有控制器、存储器和电源管理芯片；所述控制器分别与存储器、电源管理芯片、风速测量仪、各个制氧机和各个电机电连接，风力发电机和太阳能电池板通过电源管理芯片与蓄电池电连接；各个制氧机的氧气出口通过输气管依次与设于Z1阶木船方阵上的若干个出气管相连接，每个出气管均伸入水面之下，输气管上部设有气体单向阀门。
Z阶木船方阵和Z1阶木船方阵用于提供本发明浮于水面上的浮力；各条连通管用于将各条木船连通，从而使水生物可以在各个木船覆盖的水域中自由穿梭；风力发电机和太阳能电池板用于产生电能，蓄电池用于储存电能，电源管理芯片用于电源管理，制氧机用于将空气中的氧气分离出来，将氧气通过输气管输入浮船礁群下方的水域中；风速测量仪用于检测风速。
存储器中设有存储器中设有风速信噪比SNR′和制氧机数量之间的对应关系表TB1，风速信噪比SNR′和Z阶木船方阵、Z1阶木船方阵之间的间距的对应关系表TB2，控制器根据风浪强度的变化控制制氧机输出不同量的氧气，从而控制输入水域中的氧气浓度，使水中的氧气含量始终满足水生物的生存需要；控制器根据风浪强度的变化，调整Z阶木船方阵和Z1阶木船方阵之间的间距，从而使本发明的浮船礁群不易倾覆。
可以使用定位结构将本发明固定在预定的水域中，也可以拖动本发明移动到另外的水域中，然后进行固定；克服了传统的人工鱼礁移动困难的问题。
本发明将废弃木船连接起来浮于水面上，在靠近水面的水域中给水生物提供阴凉的庇护所，并且可以根据风强变化给水域中补充不同的氧气量，有利于水生物健康成长并形成藻场；本发明使废弃的木船发挥了更好的利用价值，减少了资源的浪费，为海洋资源的改善和恢复提供了有力支持。
因此，本发明具有可浮于水面上，在靠近水面的水域中给水生物提供阴凉的庇护所，并且可以给水域补充氧气，有利于水生物健康成长并形成藻场；使废弃的木船发挥了更好的利用价值，减少了资源的浪费，为海洋资源的改善和恢复提供了有力支持；便于移动，稳定性好的特点。
作为优选，Z1阶木船方阵上还设有水温传感器，Z阶木船方阵上还设有热水器和水泵；Z阶木船方阵的各个木船内侧均设有喷头，各个喷头通过出水管与热水器的出水口相连通，水泵与伸入水中的进水管相连接，进水管上端与热水器进水口相连通；水温传感器、热水器和水泵均与控制器电连接。
水温传感器、热水器和水泵的设置，是本发明可以根据水温的变化而调节本发明的浮船礁群所覆盖的水域温度，给水生物提供更好的生存环境。
作为优选，Z1阶木船方阵的各条木船下部均设有若干条便于藻类附着的绳索，各个绳索一端均与对应的木船相连接，各个绳索的另一端均伸入水中。
藻类可以附着在各个绳索上，水生物可以在藻类上产卵，使藻类成为活性卵的卵基。
作为优选，Z1阶木船方阵下部设有压载水箱。压载水箱的设置增强了本发明的稳定性。
作为优选，各个出气管下端与水面之间的距离均大于1.3米；各个出气管下端均设有过滤网。
一种浮船礁群的方法，包括如下步骤：
(6-1)存储器中设有风速信噪比SNR′和制氧机数量之间的对应关系表TB1，风速信噪比SNR′和Z阶木船方阵、Z1阶木船方阵之间的间距的对应关系表TB2；风速测量仪每隔时间间隔T1检测当前的风速，得到风速电信号S(t)；
风力发电机将风能转化为电能和太阳能电池板将太阳光转化为电能，电能存储到蓄电池中；蓄电池用于给各个器件供电；
(6-2)当控制器得到新的风速电信号S(t)，则将S(t)分别输入二阶线性系统随机共振模型
中；并使二阶线性系统随机共振模型共振；
其中，x(t)是振动质点的位移，Ω为角频率，r和ω分别是设定的衰减系数和线性振动质点的频率，c是设定的信号调解系数，b是设定的二次噪声ξ2(t)的系数，ξ(t)为三歧噪声，ξ(t)∈{-a，0，a}，a＞0，噪声的歧化过程遵循泊松分布，其概率分布为ps(a)＝ps(-a)＝q，ps(0)＝1-2q，其中0＜q＜0.5；
噪声均值与相关性遵循<ξ(t)>＝0，<ξ(t)ξ(t+τ)>＝2qa2e-λτ；
其中λ为相关率，三歧噪声ξ(t)的平直度为
控制器利用公式计算并得到输出信噪比SNR′；
(6-3)控制器控制制氧机工作：
利用SNR′检索对应关系表TB1，检索到对应关系表TB1中与SNR′最接近的输出信噪比SNR′m，并得到与SNR′m相对应的制氧机数量M，M≤N；
控制器控制M个制氧机工作，制氧机产生的氧气通过输气管及各个出气管进入水中；
(6-4)控制器控制各个电机工作，调整Z阶木船方阵、Z1阶木船方阵之间的间距：
利用SNR′检索对应关系表TB2，检索到对应关系表TB1中与SNR′最接近的输出信噪比SNR′h并得到与SNR′h相对应的间距h；
控制器控制各个电机同步工作，使Z阶木船方阵、Z1阶木船方阵之间距离为h。
因为风速是经常变化的，风速变化会导致水中的含氧量变化，因此，本发明首先检测风速的变化，当风速大时，水中含氧量增高，使参与制氧气的制氧机数量减少，从而节省电能；当风速小时，水中含氧量较低，使参与制氧气的制氧机数量增多，从而给水下输入更多氧气，确保水生物健康成长。
当风速大时，使Z阶木船方阵和Z1阶木船方阵之间的间距增大，从而增强浮船礁群的稳定性；当风速小时，使Z阶木船方阵和Z1阶木船方阵之间的间距变小。
作为优选，所述Z1阶木船方阵上还设有水温传感器，Z阶木船方阵上还设有热水器和水泵；Z阶木船方阵的各个木船内侧均设有喷头，各个喷头通过出水管与热水器的出水口相连通，水泵与伸入水中的进水管相连接，进水管上端与热水器进水口相连通；水温传感器、热水器和水泵均与控制器电连接；包括如下步骤：
(7-1)存储器中设有与检测的水温相关的出水温度对应表TB′和加热阈值L，控制器控制水泵工作，使热水器中始终保持固定的容量的水；
(7-2)水温传感器检测水温V且V≤L，控制器在当前时刻T0根据检测的水温查询对应表TB′，得到与水温V对应的开始放水温度阈值Wv，控制器调节热水器的加热温度至Wv；
(7-2-1)当热水器中的水温达到Wv，控制器控制热水器放水；
(7-2-2)当热水器中的水温达到停止放水温度阈值Wv′时，控制器控制热水器停止放水，其中
(7-3)经过时间间隔T后，返回步骤(7-2)。
本发明根据水中温度的变化而调整补充到水中的热水的温度，热水是喷淋到水面上的，不会对水生物造成危害，并且热水可以调节水温，从而使水生物在寒冷的季节也愿意来到浮船礁群所覆盖的水域休养生息。
作为优选，所述对应关系表TB1中，风速信噪比SNR′和制氧机数量之间呈反比。
作为优选，所述出水温度对应表TB′中检测的水温与出水温度之间成反比。
作为优选，时间间隔T为6至12分钟，
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)可浮于水面上，在靠近水面的水域中给水生物提供阴凉的庇护所，并且可以给水域补充氧气及调节水温，有利于吸引水生物来到浮船礁下方，有利于水生物健康成长并形成藻场；
(2)使废弃的木船发挥了更好的利用价值，减少了资源的浪费，为海洋资源的改善和恢复提供了有力支持；
(3)便于移动，稳定性好。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明的Z阶木船方阵的一种结构示意图；
图3是本发明的一种原理框图；
图4是本发明的实施例1的一种流程图。
图中：木船1、连通管2、Z阶木船方阵3、Z1阶木船方阵4、通孔5、风力发电机6、太阳能电池板7、蓄电池8、控制壳体9、制氧机10、控制器11、电源管理芯片12、出气管13、绳索14、压载水箱15、风速测量仪16、存储器17、水温传感器18、热水器19、水泵20、电机21。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1、图2所示的实施例是一种浮船礁群，包括由开口向下的木船1排列成的Z阶木船方阵3的和1个由开口向上的无底板木船排列成的阶数小于Z的Z1阶木船方阵4；Z1阶木船方阵与Z阶木船方阵中部的各个木船一一对应连接；
Z阶木船方阵中的各个相邻木船之间均设有连通管2，Z1阶木船方阵的各个木船的侧板上均设有6个通孔5；Z1阶木船方阵和Z1阶木船方阵之间设有4条导向管和4条丝杆；每条导向杆的上下端分别通过螺纹和电机21与Z阶木船方阵和Z1阶木船方阵相连接；
本实施例中，每条导向杆的上端通过电机与Z阶木船方阵相连接，每条导向杆的下端通过螺纹与Z1阶木船方阵相连接；每条导向杆的上端与对应的电机的转轴相连接。
如图1、图3所示，Z阶木船方阵上设有风力发电机6、风速测量仪16、太阳能电池板7、蓄电池8、控制壳体9和N个制氧机10；控制壳体内设有控制器11、存储器17和电源管理芯片12；控制器分别与存储器、电源管理芯片、风速测量仪、各个制氧机和各个电机电连接，风力发电机和太阳能电池板通过电源管理芯片与蓄电池电连接；各个制氧机的氧气出口通过输气管依次与设于Z1阶木船方阵上的4个出气管13相连接，每个出气管均伸入水面之下，输气管上部设有气体单向阀门。
本实施例中，N为8。
Z1阶木船方阵的各条木船下部均设有4条便于藻类附着的绳索14，各个绳索一端均与对应的木船相连接，各个绳索的另一端均伸入水中。Z1阶木船方阵下部设有压载水箱15。各个出气管下端与水面之间的距离均大于1.3米；各个出气管下端均设有过滤网。
Z1阶木船方阵上设有6条用于与设于水底的固定结构连接的牵引绳。本实施例中的固定结构为设于水底的混凝土立柱。
可用船将本发明移动至预定的水域；向压载水箱中注入适量的水，使本发明浮于水面上；将4条定位绳与混凝土立柱连接；水生物在藻类上产卵；当需要移动本发明时，断开4条定位绳与混凝土立柱的连接，利用船将本发明移动至新的水域，并将4条定位绳与新的固定结构连接即可。
如图4所示，一种浮船礁群的控制方法，包括如下步骤：
步骤100，存储器中设有风速信噪比SNR′和制氧机数量之间的对应关系表TB1，风速信噪比SNR′和Z阶木船方阵、Z1阶木船方阵之间的间距的对应关系表TB2；风速测量仪每隔时间间隔T1检测当前的风速，得到风速电信号S(t)；T1为6分钟。
步骤200，数据处理：
当控制器得到新的风速电信号S(t)，则将S(t)分别输入二阶线性系统随机共振模型
中；并使二阶线性系统随机共振模型共振；
其中，x(t)是振动质点的位移，Ω为角频率，r和ω分别是设定的衰减系数和线性振动质点的频率，c是设定的信号调解系数，b是设定的二次噪声ξ2(t)的系数，ξ(t)为三歧噪声，ξ(t)∈{-a，0，a}，a＞0，噪声的歧化过程遵循泊松分布，其概率分布为ps(a)＝ps(-a)＝q，ps(0)＝1-2q，其中0＜q＜0.5；
噪声均值与相关性遵循<ξ(t)>＝0，<ξ(t)ξ(t+τ)>＝2qa2e-λτ；
其中λ为相关率，三歧噪声ξ(t)的平直度为
控制器利用公式计算并得到输出信噪比SNR′；
步骤300，控制器控制制氧机工作：
利用SNR′检索对应关系表TB1，检索到对应关系表TB1中与SNR′最接近的输出信噪比SNR′m，并得到与SNR′m相对应的制氧机数量M＝4；
控制器控制4个制氧机工作，制氧机产生的氧气通过输气管及各个出气管进入水中；
步骤400，控制器控制各个电机工作，调整Z阶木船方阵、Z1阶木船方阵之间的间距：
利用SNR′检索对应关系表TB2，检索到对应关系表TB1中与SNR′最接近的输出信噪比SNR′h，并得到与SNR′h相对应的间距h；
控制器控制各个电机同步工作，使Z阶木船方阵、Z1阶木船方阵之间距离为h。
风速越大，得到的风速信噪比SNR′越大，对应关系表TB1中SNR′越大M值越小；反之，SNR′越小，M值越大。
风速越大，得到的风速信噪比SNR′越大，对应关系表TB2中SNR′越大h值越大；反之，SNR′越小，h值越小。
实施例2
实施例2包括实施例1的所有结构及步骤，还包括如下的结构及步骤：
如图3所示，Z1阶木船方阵上还设有水温传感器18，Z阶木船方阵上还设有热水器19和水泵20；Z阶木船方阵的各个木船内侧均设有喷头，各个喷头通过出水管与热水器的出水口相连通，水泵与伸入水中的进水管相连接，进水管上端与热水器进水口相连通；水温传感器、热水器和水泵均与控制器电连接。
步骤500，存储器中设有与检测的水温相关的出水温度对应表TB′和加热阈值L，控制器控制水泵工作，使热水器中始终保持固定的容量的水；L为15摄氏度。
步骤510，水温传感器检测水温V且V≤L，控制器在当前时刻T0根据检测的水温查询对应表TB′，得到与水温V对应的开始放水温度阈值Wv，控制器调节热水器的加热温度至Wv；
步骤511，当热水器中的水温达到Wv，控制器控制热水器放水；
步骤512，当热水器中的水温达到停止放水温度阈值Wv′时，控制器控制热水器停止放水，其中
步骤600，经过时间间隔T后，返回步骤510。
当检测的水温较低，则控制器使Wv增大，从而向水中输出较高温度的热水，使水域中的水温升高；反之，当检测的水温较高，则控制器使Wv降低，从而向水中输出较低温度的热水，使水域中的水温达到合适的温度。
本实施例中，时间间隔T为10分钟，Wv′＝0.7Wv。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种浮船礁群，其特征是，包括由开口向下的木船(1)排列成的Z阶木船方阵(3)的和1个由开口向上的无底板木船排列成的阶数小于Z的Z1阶木船方阵(4)；Z1阶木船方阵与Z阶木船方阵中部的各个木船一一对应连接；
Z阶木船方阵中的各个相邻木船之间均设有若干条连通管(2)，Z1阶木船方阵的各个木船的侧板上均设有若干个通孔(5)；Z1阶木船方阵和Z1阶木船方阵之间设有若干条导向管和若干条丝杆；每条导向杆的上下端分别通过螺纹和电机(21)与Z阶木船方阵和Z1阶木船方阵相连接；
Z阶木船方阵上设有风力发电机(6)、风速测量仪(16)、太阳能电池板(7)、蓄电池(8)、控制壳体(9)和N个制氧机(10)；所述控制壳体内设有控制器(11)、存储器(17)和电源管理芯片(12)；所述控制器分别与存储器、电源管理芯片、风速测量仪、各个制氧机和各个电机电连接，风力发电机和太阳能电池板通过电源管理芯片与蓄电池电连接；各个制氧机的氧气出口通过输气管依次与设于Z1阶木船方阵上的若干个出气管(13)相连接，每个出气管均伸入水面之下，输气管上部设有气体单向阀门。
2.根据权利要求1所述的浮船礁群，其特征是，Z1阶木船方阵上还设有水温传感器(18)，Z阶木船方阵上还设有热水器(19)和水泵(20)；Z阶木船方阵的各个木船内侧均设有喷头，各个喷头通过出水管与热水器的出水口相连通，水泵与伸入水中的进水管相连接，进水管上端与热水器进水口相连通；水温传感器、热水器和水泵均与控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的浮船礁群，其特征是，Z1阶木船方阵的各条木船下部均设有若干条便于藻类附着的绳索(14)，各个绳索一端均与对应的木船相连接，各个绳索的另一端均伸入水中。
4.根据权利要求1所述的浮船礁群，其特征是，Z1阶木船方阵下部设有压载水箱(15)。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的浮船礁群，其特征是，各个出气管下端与水面之间的距离均大于1.3米；各个出气管下端均设有过滤网。
6.一种适用于权利要求1所述的浮船礁群的控制方法，其特征是，包括如下步骤：
(6-1)存储器中设有风速信噪比SNR′和制氧机数量之间的对应关系表TB1，风速信噪比SNR′和Z阶木船方阵、Z1阶木船方阵之间的间距的对应关系表TB2；风速测量仪每隔时间间隔T1检测当前的风速，得到风速电信号S(t)；
(6-2)当控制器得到新的风速电信号S(t)，则将S(t)分别输入二阶线性系统随机共振模型
中；并使二阶线性系统随机共振模型共振；
其中，x(t)是振动质点的位移，Ω为角频率，r和ω分别是设定的衰减系数和线性振动质点的频率，c是设定的信号调解系数，b是设定的二次噪声ξ2(t)的系数，ξ(t)为三歧噪声，ξ(t)∈{-a，0，a}，a＞0，噪声的歧化过程遵循泊松分布，其概率分布为ps(a)＝ps(-a)＝q，ps(0)＝1-2q，其中0＜q＜0.5；
噪声均值与相关性遵循<ξ(t)>＝0，<ξ(t)ξ(t+τ)>＝2qa2e-λτ；
其中λ为相关率，三歧噪声ξ(t)的平直度为
控制器利用公式计算并得到输出信噪比SNR′；
(6-3)控制器控制制氧机工作：
利用SNR′检索对应关系表TB1，检索到对应关系表TB1中与SNR′最接近的输出信噪比SNR′m，并得到与SNR′m相对应的制氧机数量M，M≤N；
控制器控制M个制氧机工作，制氧机产生的氧气通过输气管及各个出气管进入水中；
(6-4)控制器控制各个电机工作，调整Z阶木船方阵、Z1阶木船方阵之间的间距：
利用SNR′检索对应关系表TB2，检索到对应关系表TB1中与SNR′最接近的输出信噪比SNR′h.并得到与SNR′h相对应的间距h；
控制器控制各个电机同步工作，使Z阶木船方阵、Z1阶木船方阵之间距离为h。
7.根据权利要求6所述的浮船礁群的控制方法，所述Z1阶木船方阵上还设有水温传感器，Z阶木船方阵上还设有热水器和水泵；Z阶木船方阵的各个木船内侧均设有喷头，各个喷头通过出水管与热水器的出水口相连通，水泵与伸入水中的进水管相连接，进水管上端与热水器进水口相连通；水温传感器、热水器和水泵均与控制器电连接；其特征是，包括如下步骤：
(7-1)存储器中设有与检测的水温相关的出水温度对应表TB′和加热阈值L，控制器控制水泵工作，使热水器中始终保持固定的容量的水；
(7-2)水温传感器检测水温V且V≤L，控制器在当前时刻T0根据检测的水温查询对应表TB′，得到与水温V对应的开始放水温度阈值Wv，控制器调节热水器的加热温度至Wv；
(7-2-1)当热水器中的水温达到Wv，控制器控制热水器放水；
(7-2-2)当热水器中的水温达到停止放水温度阈值Wv′时，控制器控制热水器停止放水，其中
(7-3)经过时间间隔T后，返回步骤(7-2)。
8.根据权利要求6所述的浮船礁群的控制方法，其特征是，所述对应关系表TB1中，风速信噪比SNR′和制氧机数量之间呈反比。
9.根据权利要求7所述的浮船礁群的控制方法，其特征是，所述出水温度对应表TB′中检测的水温与出水温度之间成反比。
10.根据权利要求7或9所述的浮船礁群的控制方法，其特征是，时间间隔T为6至12分钟，
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