CN104914903A - 一种智能化网箱养殖系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种智能化网箱养殖系统及其使用方法，本系统嵌入式微处理器MPU连接溶氧传感器、温度传感器、水流速传感器，并连接饵料投放控制器控制饵料投放，连接高压水枪控制器控制高压水枪喷射及方法。MPU还连接摄像头和探照灯。安装有超声波传感器和/或高压气管网。使用方法为根据温度与溶氧量适时投放饵料。根据网箱内外水流速差值启动高压水枪转动和俯仰冲洗网箱。按设置或岸上管理系统的指令启动各摄像头和探照灯，对网箱内的水产品录像，传送到岸上供监测。本发明根据信号自动按需投放饵料，清洗网箱，实现智能化网箱维护；自动摄像装置实现远程视频监测并可远程管控；自动声光报警提高网箱养殖的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及网箱养殖技术，尤其是一种智能化网箱养殖系统及使用方法。
背景技术
目前利用网箱进行渔业养殖正在日益推广，网箱内养殖的水产品可实现科学合理的管理，且由于网箱放置于海洋或湖泊之中，其中养殖的水产品获得与野生环境相近的生存条件，保证了养殖水产品的品质。但是随着工业的迅速发展，人类活动领域不断拓展，近海的海水污染程度越来越高，导致近海的网箱养殖水产品质量和产量急剧下降。此外还有一些水产品必须在深水环境中才能够有效的进行养殖。因此，目前开发和设计可应用于深水环境的网箱养殖系统，具有十分巨大的市场前景。
但是深水网箱养殖系统远离岸边，养殖户不可能经常地处于网箱养殖系统附近，因此无法对网箱养殖系统进行日常的监测维护和管理，既无法为网箱中水产品适时添加饵料，也无法时时观察水产品的生产情况、健康状态，更无法在深水网箱受到其它水内大形生物攻击时提供保护。为了实现在远离岸边的深水进行水产品的网箱养殖，需要设计一种能够远程监测远程精确操作的智能化的深水网箱养殖系统。
发明内容
本发明的目的是设计一种智能化网箱养殖系统，其嵌入式微处理器连接多个传感器，连接控制饵料投放器、高压水枪。
本发明的另一目的是设计一种智能化网箱养殖系统的使用方法，嵌入式微处理器根据各传感器的信号，启动饵料投放器适时投放饵料，或启动高压水枪冲洗网箱内的污垢，保证网箱内水产品的正常生长。
本发明设计的一种智能化网箱养殖系统，包括养殖水产品的带有框架的网箱，安装于网箱框架的饵料投放器，还包括安装于水密箱体内的嵌入式微处理器及蓄电池，蓄电池为本系统的各部件供电，安装于网箱内的溶氧传感器信号线连接嵌入式微处理器溶氧信号输入端，安装于网箱内的温度传感器信号线连接嵌入式微处理器温度信号输入端。
嵌入式微处理器的投饵信号输出端连接饵料投放控制器，饵料投放控制器连接饵料投放器，所述饵料为调制的糊状饵料，饵料投放器包括连接饵料贮罐的浆料泵，饵料投放控制器控制浆料泵的启停。
所述网箱内、外分别安装水流速传感器，其信号各接入嵌入式微处理器的内、外流速信号输入端，嵌入式微处理器的清洗信号输出端连接高压水枪控制器；网箱框架上固定安装至少2台高压水枪，所述高压水枪连接高压水泵，高压水枪控制器连接高压水泵的开关、控制其启停。
高压水枪安装于水枪云台上，高压水枪控制器连接水枪云台控制端，控制云台的转动角度和俯仰角度。
嵌入式微处理器还连接无线通讯模块，与岸上的管理系统远程无线连接，网箱框架上固定安装1～4台摄像头，各摄像头连接嵌入式微处理器摄像信号输出端，固定安装于网箱框架的探照灯连接嵌入式微处理器的照明信号输出端。各摄像头的输出端接入嵌入式微处理器的视频输入端。各摄像头安装于摄像头云台上，摄像头云台的控制端与嵌入式微处理器摄像云台控制信号输出端连接。
嵌入式微处理器连接GPS模块，该网箱的GPS信号传送到嵌入式微处理器，嵌入式微处理器经无线通讯模块远程发送到岸上的管理系统。网箱不能完全固定，掌握其GPS信号以利于监管，在台风等自然灾害发生时，也可避免损失。
网箱的框架外还安装有超声波传感器和声光报警装置，多个超声波传感器探头的探测区覆盖网箱的外表面，各超声波传感器的信号线连接嵌入式微处理器的超声波信号输入端，嵌入式微处理器的报警信号输出端连接声光报警装置。
和/或，网箱的框架外安装有声光报警装置，并有高压气管网包在网箱外，高压气管网管内压力大于网箱所处位置的水压，高压气管网连接压力传感器，压力传感器的信号线连接嵌入式微处理器的气压信号输入端，嵌入式微处理器的报警信号输出端连接声光报警装置。
本发明设计的一种智能化网箱养殖系统的使用方法如下，一定温度下，网箱内的饵料量与网箱内水体的溶氧量直接相关，根据实验可得网箱内饵料量与不同温度下水体溶氧量的关系曲线，确定对应适当饵料量的不同温度溶氧量最高和最低阈值，存于嵌入式微处理器。在所测温度下当溶氧传感器信号值达到最高阈值，嵌入式微处理器发出信号到饵料投放控制器，启动浆料泵，从饵料贮罐中泵出饵料，投放到网箱内，当溶氧传感器信号值达到最低阈值，嵌入式微处理器发出信号到饵料投放控制器，关停浆料泵，停止投放饵料。
当网箱网壁上积累的污垢过多时，网箱内的水流速度将减慢，嵌入式微处理器根据网箱内外水流速传感器的信号，计算得到网箱内外水流速的差，当此差值达到流速差阈值时，嵌入式微处理器判断为污垢过多，发出清洗信号到高压水枪控制器，启动高压水泵，高压水枪射出水流对网箱进行冲洗，高压水枪控制器按事先设定的程序，控制水枪云台转动和俯仰，在程序设定的冲洗时间内高压水枪射出水流冲洗网箱的各面。冲洗时间和水枪云台的动作角度按网箱的形状和养殖水产的不同情况进行设定。
嵌入式微处理器按设置的时间或者根据接收到的岸上管理系统的指令，发出摄像信号到各摄像头，同时发出照明信号到探照灯，探照灯开启，各摄像头对网箱内的水产品录像，持续3～6分钟，嵌入式微处理器关闭探照灯并关停各摄像头。各摄像头所得视频数据送入嵌入式微处理器，经无线通讯模块传送到岸上的管理系统。技术人员根据网箱各个角度拍摄的视频，即可实时观察网箱内的状态，特别是可对养殖的水产品进行健康状况进行监测。
当安装有超声波传感器时，嵌入式微处理器根据各超声波传感器的信号得到靠近网箱的生物的体积和运动方向，当所测生物体积超过危险阈值、且其运动方向是朝向网箱，嵌入式微处理器启动声光报警装置2～5分钟，闪烁强光和异常声响将吓退驱赶闯近网箱的生物。
当有大形生物侵扰网箱时，当安装有高压气管网时，侵扰的生物先破坏高压气管网才会达到网箱，高压气管网被破坏气压将突然下降。嵌入式微处理器根据气压信号突降判断有生物侵扰高压气管网被破坏，嵌入式微处理器启动声光报警装置2～5分钟，强光和声响将吓退闯近网箱的生物。
本发明一种智能化网箱养殖系统及使用方法的优点为：1、本网箱养殖系统内安装嵌入式微处理器，根据溶氧和温度信号自动根据需要投放饵料，根据网箱内外水流速差值自动对网箱污垢进行清洗，实现了对网箱的智能化日常维护管理；2、定时或根据指令开启探照灯，启动摄像头清晰地拍摄网箱内部的实时状况，使远程的管理者实时视频监测远离岸边的深水网箱养殖系统内部情况，及时掌握网箱中的水产品健康状况，生长情况等信息，有利于进一步分析改进网箱养殖的条件；3、网箱与岸上的管理中心可进行无线通讯数据交换，管理者可对网箱发送指令进行远程管理和控制；4、网箱遭到外部生物侵扰时，自动启动声光报警装置，提高深水网箱养殖的安全性；5、为水产品养殖提供了一个稳定安全的生长环境，保证远离岸边的深水养殖的成功。
附图说明
图1为本智能化网箱养殖系统实施例结构框图。
具体实施方式
智能化网箱养殖系统实施例
本智能化网箱养殖系统实施例包括养殖水产品的带有框架的网箱，安装于网箱框架的饵料投放器，还包括安装于水密箱体内的嵌入式微处理器及蓄电池，蓄电池为本系统的各部件供电，其结构框图如图1所示，安装于网箱内的溶氧传感器信号线连接嵌入式微处理器溶氧信号输入端，安装于网箱内的温度传感器信号线连接嵌入式微处理器温度信号输入端，网箱内、外分别安装水流速传感器，其信号各接入嵌入式微处理器的内、外流速信号输入端。
本例饵料投放器包括连接饵料贮罐的浆料泵，饵料投放控制器连接饵料投放器浆料泵，控制浆料泵的启停。
本例网箱框架上固定安装4台高压水枪，高压水枪连接高压水泵，高压水枪安装于水枪云台上。嵌入式微处理器的清洗信号输出端连接高压水枪控制器。高压水枪控制器连接高压水泵的开关、控制其启停；高压水枪控制器连接水枪云台控制端，控制云台的转动角度和俯仰角度。
嵌入式微处理器还连接无线通讯模块，与岸上的管理系统远程无线连接，固定于网箱框架的4台摄像头连接嵌入式微处理器摄像信号输出端，固定于网箱框架的探照灯连接嵌入式微处理器的照明信号输出端。各摄像头的输出端接入嵌入式微处理器的视频输入端。各摄像头安装于摄像头云台上，摄像头云台的控制端与嵌入式微处理器摄像云台控制信号输出端连接。
嵌入式微处理器连接GPS模块。
网箱的框架外还安装有超声波传感器，多个超声波传感器探头的探测区覆盖网箱的外表面，各超声波传感器的信号线连接嵌入式微处理器的超声波信号输入端。本例还有高压气管网包在网箱外，高压气管网管内压力大于网箱所处位置的水压，高压气管网连接压力传感器，压力传感器的信号线连接嵌入式微处理器的气压信号输入端。网箱的框架外安装有声光报警装置，嵌入式微处理器的报警信号输出端连接声光报警装置。
智能化网箱养殖系统的使用方法实施例
本智能化网箱养殖系统的使用方法采用上述智能化网箱养殖系统实施例。根据实验得网箱内饵料量与不同温度下水体溶氧量的关系曲线，确定对应适当饵料量的不同温度溶氧量最高和最低阈值，存于嵌入式微处理器。在所测温度下当溶氧传感器信号值达到最高阈值，嵌入式微处理器发出信号到饵料投放控制器，启动浆料泵，从饵料贮罐中泵出饵料，投放到网箱内，当溶氧传感器信号值达到最低阈值，嵌入式微处理器发出信号到饵料投放控制器，关停浆料泵，停止投放饵料。
嵌入式微处理器根据网箱内外水流速传感器的信号，计算得到网箱内外水流速的差，当此差值达到流速差阈值时，嵌入式微处理器判断为污垢过多，发出清洗信号到高压水枪控制器，启动高压水泵，高压水枪射出水流对网箱进行冲洗，高压水枪控制器按事先设定的程序，控制水枪云台转动和俯仰，在程序设定的冲洗时间内高压水枪射出水流冲洗网箱的各面。冲洗时间和水枪云台的动作角度按网箱的形状和养殖水产的不同情况进行设定。
嵌入式微处理器按设置的时间或者根据接收到的岸上管理系统的指令，发出摄像信号到各摄像头，同时发出照明信号到探照灯，探照灯开启，各摄像头对网箱内的水产品录像，持续3～6分钟，嵌入式微处理器关闭探照灯并关停各摄像头。各摄像头所得视频数据送入嵌入式微处理器，经无线通讯模块传送到岸上的管理系统。
嵌入式微处理器根据各超声波传感器的信号得到侵扰网箱的生物的体积和运动方向，当所测生物体积超过危险阈值、且其运动方向是朝向网箱，嵌入式微处理器启动声光报警装置2～5分钟，闪烁强光和异常声响将吓退驱赶闯近网箱的生物。
嵌入式微处理器根据气压信号突降，判断有侵扰生物破坏高压气管网，嵌入式微处理器启动声光报警装置2～5分钟，强光和声响将吓退闯近网箱的生物。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能化网箱养殖系统，包括养殖水产品的带有框架的网箱，安装于网箱框架的饵料投放器，还包括安装于水密箱体内的嵌入式微处理器及蓄电池，蓄电池为本系统的各部件供电，其特征在于：
安装于网箱内的溶氧传感器信号线连接嵌入式微处理器溶氧信号输入端，安装于网箱内的温度传感器信号线连接嵌入式微处理器温度信号输入端；
嵌入式微处理器的投饵信号输出端连接饵料投放控制器，饵料投放控制器连接饵料投放器，所述饵料为调制的糊状饵料，饵料投放器包括连接饵料贮罐的浆料泵，饵料投放控制器控制浆料泵的启停。
2.根据权利要求1所述的智能化网箱养殖系统，其特征在于：
所述网箱内、外分别安装水流速传感器，其信号各接入嵌入式微处理器的内、外流速信号输入端，嵌入式微处理器的清洗信号输出端连接高压水枪控制器；网箱框架上固定安装至少2台高压水枪，高压水枪连接高压水泵，高压水枪控制器连接高压水泵的开关、控制其启停；高压水枪安装于水枪云台上，高压水枪控制器连接水枪云台控制端，控制云台的转动角度和俯仰角度。
3.根据权利要求1或所述的智能化网箱养殖系统，其特征在于：
所述嵌入式微处理器还连接无线通讯模块，与岸上的管理系统远程无线连接；网箱框架上固定安装1～4台摄像头，各摄像头连接嵌入式微处理器摄像信号输出端，固定安装于网箱框架的探照灯连接嵌入式微处理器的照明信号输出端；各摄像头的输出端接入嵌入式微处理器的视频输入端；各摄像头安装于摄像头云台上，摄像头云台的控制端与嵌入式微处理器摄像云台控制信号输出端连接。
4.根据权利要求1或2所述的智能化网箱养殖系统，其特征在于：
所述嵌入式微处理器连接GPS模块。
5.根据权利要求1或2所述的智能化网箱养殖系统，其特征在于：
所述网箱的框架外还安装有超声波传感器和声光报警装置，多个超声波传感器探头的探测区覆盖网箱的外表面，各超声波传感器的信号线连接嵌入式微处理器的超声波信号输入端，嵌入式微处理器的报警信号输出端连接声光报警装置；
和/或，网箱的框架外安装有声光报警装置，并有高压气管网包在网箱外，高压气管网管内压力大于网箱所处位置的水压，高压气管网连接压力传感器，压力传感器的信号线连接嵌入式微处理器的气压信号输入端，嵌入式微处理器的报警信号输出端连接声光报警装置。
6.根据权利要求1所述的智能化网箱养殖系统的使用方法，其特征在于：
根据实验得饵料量与不同温度下水体溶氧量的关系曲线，确定对应适当饵料量的不同温度溶氧量最高和最低阈值，存于嵌入式微处理器；在所测温度下当溶氧传感器信号值达到最高阈值，嵌入式微处理器发出信号到饵料投放控制器，启动浆料泵，从饵料贮罐中泵出饵料，投放到网箱内，当溶氧传感器信号值达到最低阈值，嵌入式微处理器发出信号到饵料投放控制器，关停浆料泵，停止投放饵料。
7.根据权利要求6所述的智能化网箱养殖系统的使用方法，其特征在于：
所述网箱内、外分别安装水流速传感器，其信号各接入嵌入式微处理器的内、外流速信号输入端，嵌入式微处理器的清洗信号输出端连接高压水枪控制器；网箱框架上固定安装至少2台高压水枪，高压水枪连接高压水泵，高压水枪控制器连接高压水泵的开关、控制其启停；高压水枪安装于水枪云台上，高压水枪控制器连接水枪云台控制端，控制云台的转动角度和俯仰角度；
嵌入式微处理器根据网箱内外水流速传感器的信号，计算得到网箱内外水流速的差，当此差值达到流速差阈值时，嵌入式微处理器判断为污垢过多，发出清洗信号到高压水枪控制器，启动高压水泵，高压水枪射出水流对网箱进行冲洗，高压水枪控制器按事先设定的程序，控制水枪云台转动和俯仰，在程序设定的冲洗时间内高压水枪射出水流冲洗网箱的各面。
8.根据权利要求6所述的智能化网箱养殖系统的使用方法，其特征在于：
所述嵌入式微处理器还连接无线通讯模块，与岸上的管理系统远程无线通讯连接，网箱框架上固定安装1～4台摄像头，各摄像头连接嵌入式微处理器摄像信号输出端，固定安装于网箱框架的探照灯连接嵌入式微处理器的照明信号输出端；各摄像头的输出端接入嵌入式微处理器的视频输入端；各摄像头安装于摄像头云台上，摄像头云台的控制端与嵌入式微处理器摄像云台控制信号输出端连接；
嵌入式微处理器按设置的时间或者根据接收到的岸上管理系统的指令，发出摄像信号到各摄像头，同时发出照明信号到探照灯，探照灯开启，各摄像头对网箱内的水产品录像，持续3～6分钟，嵌入式微处理器关闭探照灯并关停各摄像头；各摄像头所得视频数据送入嵌入式微处理器，经无线通讯模块传送到岸上的管理系统。
9.根据权利要求6所述的智能化网箱养殖系统的使用方法，其特征在于：
所述网箱的框架外还安装有超声波传感器和声光报警装置，多个超声波传感器探头的探测区覆盖网箱的外表面，各超声波传感器的信号线连接嵌入式微处理器的超声波信号输入端，嵌入式微处理器的报警信号输出端连接声光报警装置；
嵌入式微处理器根据各超声波传感器的信号得到靠近网箱生物的体积和运动方向，当所测生物体积超过危险阈值、且其运动方向是朝向网箱，嵌入式微处理器启动声光报警装置2～5分钟，闪烁强光和异常声响吓退驱赶闯近网箱的生物。
10.根据权利要求6所述的智能化网箱养殖系统的使用方法，其特征在于：
网箱的框架外安装有声光报警装置，并有高压气管网包在网箱外，高压气管网管内压力大于网箱所处位置的水压，高压气管网连接压力传感器，压力传感器的信号线连接嵌入式微处理器的气压信号输入端，嵌入式微处理器的报警信号输出端连接声光报警装置；
当有大形生物侵扰网箱时，嵌入式微处理器根据气压信号突降判断有生物侵扰破坏高压气管网，嵌入式微处理器启动声光报警装置2～5分钟，强光和声响吓退闯近网箱的生物。
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