CN106598122A - 一种自主走航式水产养殖区水温监控装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露一种解决夏季水产养殖区表层水温过高问题的装置和方法，即及时监测与调控水产养殖区池水的表层水温，从而减小或避免夏季表层水温过高给水产养殖带来的危害。本发明的自主走航式水产养殖区水温监控装置包括无人艇、水体监测制冷装置、抽水泵和岸基控制系统。无人艇包括艇体模块、推进器模块、无人艇控制模块、无人艇通讯模块、定位模块、距离传感器，其中，推进器模块、无人艇控制模块、无人艇通讯模块、定位模块、距离传感器都安装于艇体模块上。本发明可以移动制冷，只需要一台或两台该装置就可以实现大范围均匀制冷海水且成本较低。本发明可以按照给定路线自主航行，养殖人员不必随船航行，既保证了工作质量，又节约了人力资源。

Description

一种自主走航式水产养殖区水温监控装置和方法

技术领域

本发明涉及水产养殖，具体是一种自主走航式水产养殖区水温监控装置以及使用该装置的监控方法。

背景技术

夏季阳光强烈，导致水产养殖区上层水的温度比下层水的温度高，使上下水混合的阻力增加，从而形成“温跃层”，继而引发“底热”现象。“底热”现象一直是水产养殖亟待解决的一个严重的问题，而消除“底热”现象的根本方法是打破“温跃层”，即降低上层水的温度。而目前通过降低表层水温以消除“底热”现象主要有以下方法：

（1）深挖池塘，将池塘水体的深度控制在1.2-1.5米，以促使水体上下自行对流，降低表层水温，防止池水在高温季节出现分层现象，从而避免“底热”现象的发生。但是，池塘的深度只能在挖池塘的时候改变，并且，池塘的深度受多种因素制约，最好控制在1.2-1.5米。即使池塘深度达到1.5米，但是这种自行对流的效率很低，也依然会产生“底热”现象。

（2）晴天中午多开增氧机，促使水体上下对流，降低表层水的温度，使水体中的溶氧分布均匀。但是，增氧机只能促使增氧机周围水域水体的上下对流，并不能使整个池塘的水体上下对流，降低表层水温的效果并不佳，所以，即使开了增氧机也极易产生“底热”现象。

综合来看，夏季表层水温过高会对水产养殖产生一系列不利的影响，现有的常用措施都有各自的局限性，指标不治本。为了解决表层水温过高问题，本专利提出了一种自主走航式水产养殖区水温监控装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决夏季水产养殖区表层水温过高问题的装置和方法，即及时监测与调控水产养殖区池水的表层水温，从而减小或避免夏季表层水温过高给水产养殖带来的危害。本发明主要有两个技术组成：1）一种自主走航式水产养殖区水温监控装置；2）一种自主走航式水产养殖区水温监控方法。

本发明通过如下技术方案实现：

为了达到所述目的，本发明提供一种自主走航式水产养殖区水温监控装置，包括以下部分：无人艇、水体监测制冷装置、抽水泵和岸基控制系统。无人艇包括艇体模块、推进器模块、无人艇控制模块、无人艇通讯模块、定位模块、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器，其中，推进器模块、无人艇控制模块、无人艇通讯模块、定位模块、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器都安装于艇体模块上，无人艇控制模块依据定位模块、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器采集的信息实时控制推进器模块，从而实现无人艇按照给定路线实现自主走航；水体监测制冷装置包括第一温度传感器、第二温度传感器（第一温度传感器安装在第一管道伸进水里的部分，第二温度传感器安装在第五制冷容器内部的底面）、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门（第一阀门安装在第一管道上，第二阀门安装在第六管道上，第三阀门安装在第七管道上，第四阀门安装在第八管道上，第五阀门安装在第九管道上，第六阀门安装在第十管道上，第七阀门安装在第十一管道上）、第一液位传感器、第二液位传感器（第一液位传感器安装在第五制冷容器内靠近顶端的侧面上，第二液位传感器安装在第五制冷容器内靠近底端的侧面上）、第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器（其中，第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器的内部结构都相同，以第一制冷容器为例。第一制冷容器最里层是一个容器，用来放置需要冷却的水体；按制冷容器的容积来确定安装半导体制冷件的片数，第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器上的半导体制冷件都串联在一起；用导冷胶将半导体制冷件的冷端面贴合容器的外表面固定住，导冷胶把半导体制冷件冷端产生的冷量传递给容器；用导热胶将散热器固定在半导体制冷件的热端面，导热胶将热端产生的热量传递给散热器；散热风扇固定在散热器上，散热风扇用来散发散热器的热量；容器上除去安装半导体制冷件的面积而剩下的面积，全部用隔热材料包裹起来）、水体监测制冷通讯模块、水体监测制冷控制模块、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、第七管道、第八管道、第九管道、第十管道、第十一管道（该水体监测制冷装置所用的所有管道在管道外面都有隔热材料包裹，这些表面包裹隔热材料的管道用来辅助抽取海水、排放海水以及将制冷容器连接起来，其中第一管道一端置于养殖区海水里，第一管道和第一阀门一起用来辅助抽水泵抽取海水，第一管道另一端与第一制冷容器的上端中点相连，第二管道将第一制冷容器上端中点与第二制冷容器上端中点相连，第三管道将第二制冷容器上端中点与第三制冷容器上端中点相连，第四管道将第三制冷容器上端中点与第四制冷容器上端中点相连，第五管道将第四制冷容器上端中点与第五制冷容器上端中点相连；第六管道与第五制冷容器上端中点相连，第六管道和第二阀门一起用来辅助维持水体监测制冷装置内的气压平衡；第七管道连接在第五制冷容器的下方，第七管道与第三阀门一起用来辅助排放第五制冷容器内冷却好的海水；第八管道连接在第四制冷容器的下方，第八管道与第四阀门一起用来辅助排放第四制冷容器内冷却好的海水；第九管道连接在第三制冷容器的下方，第九管道与第五阀门一起用来辅助排放第三制冷容器内冷却好的海水；第十管道连接在第二制冷容器的下方，第十管道与第六阀门一起用来辅助排放第二制冷容器内冷却好的海水；第十一管道连接在第一制冷容器的下方，第十一管道与第七阀门一起用来辅助排放第一制冷容器内冷却好的海水），其中，水体监测制冷控制模块根据第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器采集的信息来实时控制第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、以及第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器，从而实现实时监测与调控水产养殖区的水温；水体监测制冷装置由无人艇艇体模块供给电能，除受自身控制模块的控制外，还通过水体监测制冷通讯模块接收岸基通讯模块的传来控制指令，因此，也受岸基控制系统的控制。岸基控制系统包括人机接口、显示模块、存储模块、数据处理模块、岸基通讯模块，其中，人机接口和岸基通讯模块中的数据信息被存储到存储模块，再由数据处理模块对存储模块中的数据信息进行处理，显示模块将数据信息处理模块处理后的结果显示出来，岸基控制系统可以是手机APP。岸基控制系统远程控制无人艇的走航以及水体监测制冷装置的工作，以下为岸基控制系统控制无人艇的走航以及水体监测制冷装置的工作的过程：将水体监测制冷装置搭载在无人艇上，无人艇通讯模块、水体监测制冷通讯模块和岸基通讯模块任意二者之间进行通讯。当养殖人员通过人机接口输入一个开启第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器的信号，岸基通讯模块将该信号传递给水体监测制冷通讯模块，水体监测制冷通讯模块将该信号传送给水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块开启第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器。水体监测制冷控制模块根据第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器采集的信息，通过水体监测制冷通讯模块给无人艇通讯模块传递一个开启无人艇的命令信号，无人艇通讯模块将该命令信号传递给无人艇控制模块，无人艇控制模块根据该命令信号控制推进器模块，无人艇启动并开始航行。当无人艇按照给定路线航行，无人艇通讯模块实时将无人艇的航行信息发送给岸基通讯模块以及水体监测制冷通讯模块实时将水体监测制冷装置的工作状况发送给岸基通讯模块，岸基通讯模块将收到的信息存储在存储模块，数据处理模块将存储模块中的数据进行处理，显示模块将处理后的结果显示出来；当无人艇没有按照给定路线航行，无人艇控制模块给推进器模块一个停止工作的命令信息、报警以及通过无人艇通讯模块给水体监测制冷通讯模块发送一个停止水体监测制冷装置工作的命令信息，水体监测制冷通讯模块将该信息发送水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块停止水体监测制冷装置的工作。养殖人员收到报警信号后会通过人机接口输入一个指挥无人艇走航的命令信息，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对该命令进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将该信息发送给无人艇通讯模块，无人艇通讯模块将接收到的命令传送到无人艇控制模块，无人艇控制模块根据接收到的命令控制推进器模块，当无人艇行驶到安全区域内，养殖人员通过人机接口输入一个开启第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器的命令信息，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对该命令进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将该信息发送给水体监测制冷通讯模块，水体监测制冷通讯模块将接收到的命令传送到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块根据接收到的命令来控制阀门的开关和制冷容器的工作。

为了达到所述目的，本发明基于该自主走航式水产养殖区水温监控装置提供了一种自主走航式水产养殖区水温监控方法，该方法有以下几个步骤组成：

步骤一、通过人机接口输入一个指挥无人艇离开岸边驶入安全区域（所谓安全区域即无人艇不会搁浅的区域）的命令信号，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对该命令信息进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将该信息传送到无人艇通讯模块，无人艇通讯模块将该命令信息传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块给推进器模块一个启动信号，无人艇按接收的命令信息开始航行。在航行过程中，第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器检测无人艇到岸边的最短距离，把所述最短距离传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块判断所述最短距离是否大于安全距离（安全距离即安全区域的边界与养殖区池塘边界的最短距离）。如果所述最短距离大于安全距离，无人艇控制模块给推进器一个关闭信号，无人艇停止，等待养殖人员进一步输入命令信号。

步骤二、通过人机接口输入一个开启第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器的命令信号，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对该命令信息进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将该信息传送给水体监测制冷通讯模块，水体监测制冷通讯模块将该命令信息传送给水体监测制冷控制模块。水体监测制冷控制模块启动第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器。

步骤三、第一温度传感器检测养殖区表层水温；当水体监测制冷装置的温度传感器检测到养殖区表层水温达到高温预警值时，第一温度传感器将该信息发送到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给水体监测制冷装置的第一阀门和第二阀门一个开启的命令信号，第一阀门和第二阀门开启，抽水泵辅助将海水抽到水体监测制冷装置内。

步骤四、当第五制冷容器内的第一液位传感器检测到第五制冷容器内海水的液位达到高液位值时，第一液位传感器将该信息发送到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器一个开始工作的命令信号，第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器开始制冷。

步骤五、当第五制冷容器中的第二温度传感器检测到第五制冷容器内的水温低于低温预设值，第二温度传感器将该信息传递到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器一个停止工作和第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门打开的命令信号，该水体监测制冷装置停止制冷并开始向水产养殖区里排水；与此同时；水体监测制冷控制模块通过水体监测制冷通讯模块给无人艇通讯模块传送一个启动信号，无人艇通讯模块将该信号传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块给推进器模块一个启动信号，无人艇启动并按给定路线航行。

步骤六、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器检测无人艇到岸边的最短距离，把所述最短距离传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块判断所述最短距离是否大于安全距离；如果所述最短距离不大于安全距离则进入步骤八。

步骤七、当第五制冷容器内的第二液位传感器检测到第五制冷容器内的海水的液位小于低液位值，第二液位传感器将该信息传递到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门一个关闭的信号；与此同时，水体监测制冷控制模块给水体监测制冷通讯模块发送一个停止推进器模块的命令信息，水体监测制冷通讯模块将该信息传送给无人艇通讯模块，无人艇通讯模块将该信息传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块给推进器模块一个停止工作的命令信号，无人艇停止航行。跳转到步骤三。

步骤八、无人艇控制模块给推进器模块一个停止工作的命令信号，无人艇停止航行、报警；与此同时，无人艇控制模块通过无人艇通讯模块向水体监测制冷通讯模块发送一个停止水体监测制冷装置工作的命令信息，水体监测制冷通讯模块将该信息传送给水体监测制冷控制模块，水体监测制冷装置停止工作。养殖人员收到报警信号后会通过人机接口输入一个指挥无人艇走航的命令信息，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对存储模块中的数据信息以及来自人机接口的命令信息进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将命令发送给无人艇通讯模块，无人艇通讯模块将接收到的命令传送到无人艇控制模块，无人艇控制模块根据接收到的命令控制推进器模块，无人艇启动并按养殖员指定的路线航行。当无人艇航行至安全区域时，即无人艇到岸边的最短距离大于安全距离时，跳转到步骤二。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

传统海水制冷机是固定在岸边某一位置制冷海水，如果要实现大范围制冷海水，则需要布置多台海水制冷机，而且两台海水制冷机之间的海水未必都能被制冷，不能解决均匀制冷的问题且成本较高；而本发明可以移动制冷，只需要一台或两台该装置就可以实现大范围均匀制冷海水且成本较低。

夏季高温期，室外工作环境恶劣，养殖人员驾船搭载海水制冷机实现移动制冷，养殖人员易中暑且因为工作枯燥易产生消极情绪，不能保证工作质量。而本发明可以按照给定路线自主航行，养殖人员不必随船航行，既保证了工作质量，又节约了人力资源。

附图说明

图1.为本发明提及所有装置结构示意图

图2.为本发明提及所有装置的部件的信号连接示意图

图3.为本发明提及的水体监测制冷装置结构示意图

图4.为本发明中图3中的截面A-A的剖视图

图5.为本发明监控水温工作过程流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。在本发明给出的具体实施例中使用的是双体无人艇、外观如图3所示的水体监测制冷装置以及岸基控制系统使用的是手机APP，应当理解，艇体的结构并不限于双体型、水体监测制冷装置也并不一定限于如图3所示的外观以及整个装置的布局也并不一定限于如图1所示的布局以及岸基控制系统并不一定限于手机APP，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提及所有装置示意图，包括水体监测制冷装置1、无人艇2、岸基控制系统9以及抽水泵3。在无人艇2的艇首以及两边安装第一距离传感器21、第二距离传感器22、第三距离传感器23、第四距离传感器24、无人艇通讯模块25、无人艇控制模块26、定位模块27、推进器模块28、艇体模块29（无人艇2采用双体结构，无人艇2中间用支架搭建，做成镂空的外形），将水体监测制冷装置1搭载在无人艇中间的钢架上，其中图1中，水体监测制冷装置1包括水体监测制冷通讯模块101和水体监测制冷控制模块102。岸基控制系统9包括岸基通讯模块91、存储模块92、数据处理模块93、显示模块94、人机接口95。岸基通讯模块91、无人艇通讯模块25、水体监测制冷通讯模块101两者之间相互通讯。

如图2所示，本发明提及所有装置的部件的信号连接示意图，包括无人艇2的一些基本模块，如推进器模块28、第一距离传感器21、第二距离传感器22、第三距离传感器23、第四距离传感器24、无人艇控制模块26、无人艇通讯模块25、定位模块27；水体监测制冷装置1的一些基本模块，如第一温度传感器11、第二温度传感器15、第一阀门12、第二阀门14、第三阀门16、第四阀门17、第五阀门18、第六阀门19、第七阀门110、第一液位传感器13、第二液位传感器111、第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8、水体监测制冷通讯模块101、水体监测制冷控制模块102组成；岸基控制系统9，由岸基通讯模块91、存储模块92、数据处理模块93、显示模块94、人机接口95组成。其中，双向箭头为存在双向传递信息，单箭头表示存在单向传递信息。

如图3所示，本发明提及的水体监测制冷装置的结构示意图，包括以下几个部件：第一温度传感器11，监测海水温度；第一阀门12，辅助抽水泵进海水；第一液位传感器13，检测装置内海水是否达到高液位值；第二温度传感器15，检测装置内海水是否冷却到低温预设值；第三阀门16、第四阀门17、第五阀门18、第六阀门19、第七阀门110，辅助装置排放制冷好的海水；第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8，用来冷却海水；第一管道121、第二管道122、第三管道123、第四管道124、第五管道125、第六管道141、第七管道161、第八管道171、第九管道181、第十管道191、第十一管道1101，用来辅助抽取海水、排放海水以及将制冷容器连接起来；水体监测制冷通讯模块101，与岸基通讯模块91进行通讯，将自身的工作信息发送给岸基通讯模块91，并接收来自岸基通讯模块91的命令信息；水体监测制冷控制模块102，对第一温度传感器11、第二温度传感器15、第一液位传感器13、第二液位传感器111采集的信息以及对水体监测制冷通讯模块101接收来自岸基通讯模块25的信息进行处理，并发出相应地控制命令。

如图4所示，本发明提及图3中的截面A-A的剖视图，包括以下几个部分：容器40，用来放置需要冷却的水体；半导体制冷件41通电后用来降低水温；导冷胶411，将半导体制冷件41固定在容器40的表面，同时把半导体制冷件41冷端产生的冷量传递给容器40，以冷却容器40里的水体；导热胶412，将散热器42固定在半导体制冷件41的热端，将热端产生的热量传递给散热器42；散热器42，用来散发导热胶412传递来的热量；散热风扇43，用来散发散热器的热量；隔热材料44，包裹在容器的三个侧面以及另一个侧面除去半导体制冷件所占面积而剩下面积，如剖视图所示。

如图5所示，本发明监控水温工作过程如下：（1）通过手机APP给水体监测制冷装置一个启动各传感器的信号；（2）当第一温度传感器11检测水温达到高温预警值时，第一阀门12、第二阀门14打开，抽水泵3开始工作；（3）当第一液位传感器13检测水位达到预设值时，抽水泵3停止工作，第一阀门12、第二阀门14关闭，第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8上电工作；（4）当第二温度传感器15检测到温度低于低温预设值，第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8停止工作，阀门16、阀门17、阀门18、阀门19、阀门110同时打开，无人艇2启动，按给定路线航行；（5）液位传感器111检测水位小于低液位值，无人艇2停止。继续重复步骤（2）（3）（4）（5）。从无人艇2启动到停止的过程中，第一距离传感器21、第二距离传感器22、第三距离传感器23、第四距离传感器24检测到离岸边距离必须始终大于安全距离。否则，无人艇停止航行并报警，所有装置停止工作。此时，无人艇控制模块通过通讯模块向养殖人员的手机APP发送一个报警信号，并等待养殖人通过手机APP下达指挥无人艇走航的指令。当无人艇航行至安全区域时，继续重复步骤（1）（2）（3）（4）（5）。

本发明提供一种自主走航式水产养殖区水温监控装置，包括以下部分：无人艇2、水体监测制冷装置1、抽水泵3和岸基控制系统9。无人艇2包括艇体模块29、推进器模块28、无人艇控制模块26、无人艇通讯模块25、定位模块27、第一距离传感器21、第二距离传感器22、第三距离传感器23、第四距离传感器24组成，其中，推进器模块28、无人艇控制模块26、无人艇通讯模块25、定位模块27、第一距离传感器21、第二距离传感器22、第三距离传感器23、第四距离传感器24都安装于艇体模块29上，无人艇控制模块26依据定位模块27和第一距离传感器21、第二距离传感器22、第三距离传感器23、第四距离传感器24采集的信息实时控制推进器模块28，从而实现无人艇2按照给定路线实现自主走航；水体监测制冷装置1包括第一温度传感器11、第二温度传感器15(第一温度传感器11安装在第一管道121伸进水里的部分，第二温度传感器15安装在第五制冷容器8内部的底面)，第一阀门12、第二阀门14、第三阀门16、第四阀门17、第五阀门18、第六阀门19、第七阀门110（第一阀门12安装在第一管道121靠近海水的一端上，第二阀门14安装第六管道141上，第三阀门16安装在第七管道161上，第四阀门17安装在第八管道171上，第五阀门18安装在第九管道181上，第六阀门19安装在第十管道191上，第七阀门110安装在第十一管道1101上）、第一液位传感器13、第二液位传感器111（第一液位传感器13安装在第五制冷容器8内靠近顶端的侧面上，第二液位传感器111安装在第五制冷容器8内靠近底端的侧面上）、第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8（其中，第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8的内部结构都相同，以第一制冷容器4为例。第一制冷容器4最里层是一个容器40，用来放置需要冷却的水体；按制冷容器的容积来确定安装半导体制冷件41的片数，第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8上的半导体制冷件41都串联在一起；用导冷胶411将半导体制冷件41的冷端面贴合容器的外表面固定住，导冷胶411把半导体制冷件41冷端产生的冷量传递给容器40；用导热胶412将散热器42固定在半导体制冷件41的热端面，导热胶412将热端产生的热量传递给散热器42；散热风扇43固定在散热器42上，散热风扇43用来散发散热器42的热量；容器40上除去安装半导体制冷件41的面积而剩下的面积，全部用隔热材料包裹起来）、水体监测制冷通讯模块101、水体监测制冷控制模块102、第一管道121、第二管道141、第三管道161、第四管道171、第五管道181、第六管道191、第七管道1101组成（第一管道121一端置于养殖区海水里，第一管道121和第一阀门12一起用来辅助抽水泵3抽取海水，第一管道121另一端与第一制冷容器4的上端中点相连，第三管道122将第一制冷容器4上端中点与第二制冷容器5上端中点相连，第四管道123将第二制冷容器5上端中点与第三制冷容器6上端中点相连，第五管道124将第三制冷容器6上端中点与第四制冷容器7上端中点相连，第六管道125将第四制冷容器7上端中点与第五制冷容器8上端中点相连；第二管道141与第五制冷容器8上端中点相连，第二管道141和第二阀门14一起用来辅助维持水体监测制冷装置内的气压平衡；第七管道161连接在第五制冷容器8的下方，第七管道161与第三阀门16一起用来辅助排放第五制冷容器8内冷却好的海水；第八管道171连接在第四制冷容器7的下方，第八管道171与第四阀门17一起用来辅助排放第四制冷容器7内冷却好的海水；第九管道181连接在第三制冷容器6的下方，第九管道181与第五阀门18一起用来辅助排放第三制冷容器6内冷却好的海水；第十管道191连接在第二制冷容器5的下方，第十管道191与第六阀门19一起用来辅助排放第二制冷容器5内冷却好的海水；第十一管道1101连接在第一制冷容器4的下方，第十一管道1101与第七阀门110一起用来辅助排放第一制冷容器4内冷却好的海水），其中，水体监测制冷控制模块102根据第一温度传感器11、第二温度传感器15和第一液位传感器13、第二液位传感器111采集的信息来实时控制第一阀门12、第二阀门14、第三阀门16、第四阀门17、第五阀门18、第六阀门19、第七阀门110以及第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8，从而实现实时监测与调控水产养殖区的水温；水体监测制冷装置1由无人艇2的艇体模块供给电能，除受水体监测制冷控制模块102的控制外，还通过水体监测制冷通讯模块101接收岸基通讯模块91的传来控制指令，因此，也受岸基控制系统9的控制。岸基控制系统9包括岸基通讯模块91、存储模块92、数据处理模块93、显示模块94、人机接口95，其中，人机接口95和岸基通讯模块91中的数据信息被存储到存储模块92，再由数据处理模块93对存储模块92中的数据信息进行处理，显示模块94将数据信息处理模块93处理后的结果显示出来，岸基控制系统9可以是手机APP。该岸基控制系统9可以远程控制无人艇2的走航以及水体监测制冷装置1的工作，以下为岸基控制系统9控制无人艇2的走航以及水体监测制冷装置1的工作的过程：将水体监测制冷装置1搭载在无人艇上，无人艇通讯模块25实时与岸基通讯模块91进行通讯，同时，水体监测制冷通讯模块101也实时与岸基通讯模块91进行通讯。当养殖人员通过人机接口95输入一个开启第一温度传感器11、第二温度传感器15和第一液位传感器13、第二液位传感器111的信号，岸基通讯模块91将该信号传递水体监测制冷通讯模块101，水体监测制冷通讯模块101将该信号传送给水体监测制冷控制模块102，水体监测制冷控制模块102开启第一温度传感器11、第二温度传感器15、第一液位传感器13和第二液位传感器111。水体监测制冷控制模块102根据第一温度传感器11、第二温度传感器15、第一液位传感器13和第二液位传感器111开始采集信息，通过水体监测制冷通讯模块101给无人艇通讯模块25传递一个开启无人艇2的命令信号，无人艇通讯模块25将该命令信号传递给无人艇控制模块26，无人艇控制模块26根据该命令信号控制推进器模块28，无人艇2启动并开始航行。当无人艇2按照给定路线航行，无人艇通讯模块25实时将无人艇2的航行信息发送给岸基通讯模块91以及水体监测制冷通讯模块101实时将水体监测制冷装置1的工作状况发送给岸基通讯模块91，岸基通讯模块91将收到的信息存储在存储模块92，数据处理模块93将存储模块92中的数据进行处理，显示模块94将处理后的结果显示出来；当无人艇2没有按照给定路线航行，无人艇控制模块26给推进器模块28一个停止工作的命令信息、报警以及通过无人艇通讯模块25给水体监测制冷通讯模块101发送一个停止水体监测制冷装置1工作的命令信息，水体监测制冷通讯模块101将该信息发送水体监测制冷控制模块102，水体监测制冷控制模块102停止水体监测制冷装置1的工作。养殖人员收到报警信号后会通过人机接口95输入一个指挥无人艇2走航的命令信息，该信息被存储到存储模块92，数据处理模块93对该命令进行处理，数据处理模块93命令岸基通讯模块91将该信息发送给无人艇通讯模块25，无人艇通讯模块25将接收到的命令传送到无人艇控制模块26，无人艇控制模块26根据接收到的命令控制推进器模块28，当无人艇2行驶到安全区域内，养殖人员通过人机接口95输入一个开启第一温度传感器11、第二温度传感器15、第一液位传感器13和第二液位传感器111的命令信息，该信息被存储到存储模块92，数据处理模块93对该命令进行处理，数据处理模块93命令岸基通讯模块91将该信息发送给水体监测制冷通讯模块101，水体监测制冷通讯模块101将接收到的命令传送到水体监测制冷控制模块102，水体监测制冷控制模块102根据接收到的命令来控制第一阀门121、第二阀门141、第三阀门161、第四阀门171、第五阀门181、第六阀门191、第七阀门1101的开关和第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8的工作。

本发明基于该自主走航式水产养殖区水温监控装置提供了一种自主走航式水产养殖区水温监控方法，该方法有以下几个步骤组成：

步骤一、通过人机接口95输入一个指挥无人艇2离开岸边驶入安全区域（所谓安全区域即无人艇不会搁浅的区域）的命令信号，该信息被存储到存储模块92，数据处理模块93对该命令信息进行处理，数据处理模块93命令岸基通讯模块91将该信息传送到无人艇通讯模块25，无人艇通讯模块25将该命令信息传送给无人艇控制模块26，无人艇控制模块26给推进器模块28一个启动信号，无人艇2按接收的命令信息开始航行。在航行过程中，第一距离传感器21、第二距离传感器22、第三距离传感器23、第四距离传感器24检测无人艇到岸边的最短距离，把所述最短距离传送给无人艇控制模块26，无人艇控制模块26判断所述最短距离是否大于安全距离（安全距离即安全区域的边界与养殖区池塘边界的最短距离）。如果所述最短距离大于安全距离，无人艇控制模块26给推进器模块28一个关闭信号，无人艇2停止，等待养殖人员进一步输入命令信号。

步骤二、通过人机接口95输入一个开启第一温度传感器11、第二温度传感器15、第一液位传感器13和第二液位传感器111的命令信号，该信息被存储到存储模块92，数据处理模块93对该命令信息进行处理，数据处理模块93命令岸基通讯模块91将该信息传送给水体监测制冷通讯模块101，水体监测制冷通讯模块101将该命令信息传送给水体监测制冷控制模块102。水体监测制冷控制模块102启动第一温度传感器11、第二温度传感器15、第一液位传感器13和第二液位传感器111。

步骤三、第一温度传感器11检测养殖区表层水温；当水体监测制冷装置1的第一温度传感器11检测到养殖区表层水温达到高温预警值时，第一温度传感器11将该信息发送到水体监测制冷控制模块102，水体监测制冷控制模块102给水体监测制冷装置1的第一阀门12、第二阀门14一个开启的命令信号，第一阀门12、第二阀门14开启，抽水泵3辅助将海水抽到水体监测制冷装置1内。

步骤四、当第五制冷容器8内的第一液位传感器13检测到第五制冷容器8内海水的液位达到高液位值时，第一液位传感器13将该信息发送到水体监测制冷控制模块102，水体监测制冷控制模块102给第五制冷容器8一个开始工作的命令信号，第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8开始制冷。

步骤五、当第五制冷容器8中的第二温度传感器15检测到第五制冷容器8内的水温低于低温预设值，第二温度传感器15将该信息传递到水体监测制冷控制模块102，水体监测制冷控制模块102给第一制冷容器4、第二制冷容器5、第三制冷容器6、第四制冷容器7、第五制冷容器8一个停止工作和第三阀门161、第四阀门171、第五阀门181、第六阀门191、第七阀门110打开的命令信号，该水体监测制冷装置1停止制冷并开始向水产养殖区里排水；与此同时；水体监测制冷控制模块102通过水体监测制冷通讯模块101给无人艇通讯模块25传送一个启动信号，无人艇通讯模块25将该信号传送给无人艇控制模块102，无人艇控制模块102给推进器模块28一个启动信号，无人艇2启动并按给定路线航行。

步骤六、第一距离传感器21、第二距离传感器22、第三距离传感器23、第四距离传感器24检测无人艇2到岸边的最短距离，把所述最短距离传送给无人艇控制模块102，无人艇控制模块102判断所述最短距离是否大于安全距离；如果所述最短距离不大于安全距离则进入步骤八。

步骤七、当第五制冷容器8内的第二液位传感器111检测到第五制冷容器8内的海水的液位小于低液位值，第二液位传感器111将该信息传递到水体监测制冷控制模块102，水体监测制冷控制模块102给第三阀门161、第四阀门171、第五阀门181、第六阀门191、第七阀门110一个关闭的信号；与此同时，水体监测制冷控制模块102给水体监测制冷通讯模块101发送一个停止推进器模块28的命令信息，水体监测制冷通讯模块101将该信息传送给无人艇通讯模块25，无人艇通讯模块25将该信息传送给无人艇控制模块26，无人艇控制模块26给推进器模块28一个停止工作的命令信号，无人艇2停止航行。跳转到步骤三。

步骤八、无人艇控制模块102给推进器模块28一个停止工作的命令信号，无人艇2停止航行、报警；与此同时，无人艇控制模块102通过无人艇通讯模块101向水体监测制冷通讯模块101发送一个停止水体监测制冷装置1工作的命令信息，水体监测制冷通讯模块101将该信息传送给水体监测制冷控制模块102，水体监测制冷装置1停止工作。养殖人员收到报警信号后会通过人机接口95输入一个指挥无人艇2走航的命令信息，该信息被存储到存储模块92，数据处理模块93对存储模块92中的数据信息以及来自人机接口95的命令信息进行处理，数据处理模块93命令岸基通讯模块91将命令发送给无人艇通讯模块25，无人艇通讯模块25将接收到的命令传送到无人艇控制模块26，无人艇控制模块26根据接收到的命令控制推进器模块28，无人艇2启动并按养殖员指定的路线航行。当无人艇2航行至安全区域时，即无人艇2到岸边的最短距离大于安全距离时，跳转到步骤二。

Claims (2)

1.一种自主走航式水产养殖区水温监控装置，其特征在于由无人艇、水体监测制冷装置、岸基控制系统组成；无人艇包括艇体模块、推进器模块、无人艇控制模块、无人艇通讯模块、定位模块、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器，其中，推进器模块、无人艇控制模块、无人艇通讯模块、定位模块、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器都安装于艇体模块上，无人艇控制模块依据定位模块、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器采集的信息实时控制推进器模块，从而实现无人艇按照给定路线实现自主走航；水体监测制冷装置包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第一液位传感器、第二液位传感器、第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器、水体监测制冷通讯模块、水体监测制冷控制模块、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、第七管道、第八管道、第九管道、第十管道、第十一管道，其中，第一温度传感器安装在第一管道伸进水里的部分，第二温度传感器安装在第五制冷容器内部的底面，第一阀门安装在第一管道上，第二阀门安装在第六管道上，第三阀门安装在第七管道上，第四阀门安装在第八管道上，第五阀门安装在第九管道上，第六阀门安装在第十管道上，第七阀门安装在第十一管道上，第一液位传感器安装在第五制冷容器内靠近顶端的侧面上，第二液位传感器安装在第五制冷容器内靠近底端的侧面上，第一管道至第十一管道外面都有隔热材料包裹，并用来辅助抽取海水、排放海水以及将制冷容器连接起来，其中第一管道一端置于养殖区海水里，第一管道和第一阀门一起用来辅助抽水泵抽取海水，第一管道另一端与第一制冷容器的上端中点相连，第二管道将第一制冷容器上端中点与第二制冷容器上端中点相连，第三管道将第二制冷容器上端中点与第三制冷容器上端中点相连，第四管道将第三制冷容器上端中点与第四制冷容器上端中点相连，第五管道将第四制冷容器上端中点与第五制冷容器上端中点相连；第六管道与第五制冷容器上端中点相连，第六管道和第二阀门一起用来辅助维持水体监测制冷装置内的气压平衡；第七管道连接在第五制冷容器的下方，第七管道与第三阀门一起用来辅助排放第五制冷容器内冷却好的海水；第八管道连接在第四制冷容器的下方，第八管道与第四阀门一起用来辅助排放第四制冷容器内冷却好的海水；第九管道连接在第三制冷容器的下方，第九管道与第五阀门一起用来辅助排放第三制冷容器内冷却好的海水；第十管道连接在第二制冷容器的下方，第十管道与第六阀门一起用来辅助排放第二制冷容器内冷却好的海水；第十一管道连接在第一制冷容器的下方，第十一管道与第七阀门一起用来辅助排放第一制冷容器内冷却好的海水；其中，水体监测制冷控制模块根据第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器采集的信息来实时控制第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、以及第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器，从而实现实时监测与调控水产养殖区的水温；第一温度传感器用来检测养殖区海水的温度，第二温度传感器用来监测制冷容器内海水的温度，第一液位传感器、第二液位传感器用来监测制冷容器内海水的液位高度，监测的结果决定第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门的开关以及制冷容器是否工作；其中，第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器的内部结构都相同，最里层是一个容器，用来放置需要冷却的水体；用导冷胶将半导体制冷件的冷端面贴合容器的外表面固定住，导冷胶把半导体制冷件冷端产生的冷量传递给容器；用导热胶将散热器固定在半导体制冷件的热端面，导热胶将热端产生的热量传递给散热器；散热风扇固定在散热器上，散热风扇用来散发散热器的热量；容器上除去安装半导体制冷件的面积而剩下的面积，全部用隔热材料包裹起来；岸基控制系统包括人机接口、显示模块、存储模块、数据处理模块、岸基通讯模块，其中，存储模块存储岸基通讯模块中的数据信息和人机接口的命令信息，并交由数据处理模块进行处理，显示模块将数据处理模块处理后的结果显示出来；无人艇通讯模块、岸基通讯模块、水体监测制冷通讯模块两两之间进行相互通讯；无人艇控制模块根据定位模块和距离传感器采集的数据并进一步结合从岸基通讯模块接收的通讯数据控制推进器模块；水体监测制冷控制模块根据温度传感器和液位传感器采集的数据并进一步结合从岸基通讯模块接收的通讯数据控制阀门开关以及制冷容器。

2.一种自主走航式水产养殖区水温监控方法，使用如权利要求1所述的自主走航式水产养殖区水温监控装置，包括以下步骤：

步骤一、通过人机接口输入一个指挥无人艇离开岸边驶入安全区域的命令信号，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对该命令信息进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将该信息传送到无人艇通讯模块，无人艇通讯模块将该命令信息传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块给推进器模块一个启动信号，无人艇按接收的命令信息开始航行；在航行过程中，第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器检测无人艇到岸边的最短距离，把所述最短距离传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块判断所述最短距离是否大于安全距离（安全距离即安全区域的边界与养殖区池塘边界的最短距离）；如果所述最短距离大于安全距离，无人艇控制模块给推进器一个关闭信号，无人艇停止，等待养殖人员进一步输入命令信号；

步骤二、通过人机接口输入一个开启第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器的命令信号，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对该命令信息进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将该信息传送给水体监测制冷通讯模块，水体监测制冷通讯模块将该命令信息传送给水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块启动第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器；

步骤三、第一温度传感器检测养殖区表层水温；当水体监测制冷装置的温度传感器检测到养殖区表层水温达到高温预警值时，第一温度传感器将该信息发送到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给水体监测制冷装置的第一阀门和第二阀门一个开启的命令信号，第一阀门和第二阀门开启，抽水泵辅助将海水抽到水体监测制冷装置内；

步骤四、当第五制冷容器内的第一液位传感器检测到第五制冷容器内海水的液位达到高液位值时，第一液位传感器将该信息发送到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器一个开始工作的命令信号，第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器开始制冷；

步骤五、当第五制冷容器中的第二温度传感器检测到第五制冷容器内的水温低于低温预设值，第二温度传感器将该信息传递到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器一个停止工作和第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门打开的命令信号，该水体监测制冷装置停止制冷并开始向水产养殖区里排水；与此同时；水体监测制冷控制模块通过水体监测制冷通讯模块给无人艇通讯模块传送一个启动信号，无人艇通讯模块将该信号传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块给推进器模块一个启动信号，无人艇启动并按给定路线航行；

步骤六、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器检测无人艇到岸边的最短距离，把所述最短距离传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块判断所述最短距离是否大于安全距离；如果所述最短距离不大于安全距离则进入步骤八；

步骤七、当第五制冷容器内的第二液位传感器检测到第五制冷容器内的海水的液位小于低液位值，第二液位传感器将该信息传递到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门一个关闭的信号；与此同时，水体监测制冷控制模块给水体监测制冷通讯模块发送一个停止推进器模块的命令信息，水体监测制冷通讯模块将该信息传送给无人艇通讯模块，无人艇通讯模块将该信息传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块给推进器模块一个停止工作的命令信号，无人艇停止航行；跳转到步骤三；

步骤八、无人艇控制模块给推进器模块一个停止工作的命令信号，无人艇停止航行、报警；与此同时，无人艇控制模块通过无人艇通讯模块向水体监测制冷通讯模块发送一个停止水体监测制冷装置工作的命令信息，水体监测制冷通讯模块将该信息传送给水体监测制冷控制模块，水体监测制冷装置停止工作，养殖人员收到报警信号后会通过人机接口输入一个指挥无人艇走航的命令信息，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对存储模块中的数据信息以及来自人机接口的命令信息进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将命令发送给无人艇通讯模块，无人艇通讯模块将接收到的命令传送到无人艇控制模块，无人艇控制模块根据接收到的命令控制推进器模块，无人艇启动并按养殖员指定的路线航行；当无人艇航行至安全区域时，即无人艇到岸边的最短距离大于安全距离时，跳转到步骤二。