CN107173286B - 鲍鱼海水养殖平台和监控鲍鱼养殖过程的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种鲍鱼海水养殖平台，由若干用于常规养殖的浮力装置连接组成网格状而形成，处于该平台不同位置的浮力装置的边侧搭载若干电子设备以构成浮力装置从体和主体；该平台包括为所述电子设备供电的太阳能板；设于主体上的用于向远程基站传输数据的远程数据模块；用于从体和主体上通讯的WIFI模块；用于采集水下环境或水面气象信息的传感器；及执行如下步骤的程序：从体对所搭载的传感器进行信息采集后存储数据；经由WIFI模块发送该数据；主体通过WIFI模块读取传感器数据；采集自身搭载的传感器信息并存储；通过远程数据模块向远程基站传输传感器数据信息。本发明可以实现对养殖区域的环境信息的及时监测及作业人员监控。

Description

鲍鱼海水养殖平台和监控鲍鱼养殖过程的方法

技术领域

本专利涉及一种海水养殖浮力装置，尤其涉及一种应用于鲍鱼养殖的平台和监控鲍鱼养殖过程的方法。

背景技术

鲍鱼作为一种高端商品化水产品，目前其常规的养殖方法可分为工厂化养殖、挖渠养殖及海水养殖三种，其中海水养殖因其铺设范围广、鲍鱼成活率高等优势被广泛应用在我国沿海水域。因其成长状况受到海域气象、水质等因素的影响与制约，鲍鱼的养殖过程需要进行持续而有效的监控。

然而当前的相关监控活动均是由专人定期驾船到特定水域进行，包括测试水样的步骤，其过程中需消耗大量的人力、物力成本，且效能较低，实时性与及时性均难以满足优质鲍鱼生产的需求。

与此同时，鉴于鲍鱼的经济价值与海水养殖装置的离岸性，鲍鱼盗窃行为时有发生，对养殖户造成了一定程度的经济损失。

为此，如何设计实现一款能有效对鲍鱼养殖环境进行有效监测，并对海水养殖装置提供有效安全防盗监控的智能化远程终端，成为新型、商品化鲍鱼养殖过程中亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种鲍鱼海水养殖平台和监控鲍鱼海水养殖过程的方法，它们可以实现对养殖区域的环境信息进行及时监测。

一方面，本发明提供了鲍鱼海水养殖平台，由若干用于常规养殖的浮力装置连接组成网格状而形成，其特征是：处于该平台不同位置的浮力装置的边侧搭载若干电子设备以构成浮力装置从体和浮力装置主体；该平台包括为所述电子设备供电的太阳能板；设于浮力装置主体上的用于向远程基站传输数据的远程数据模块；设于浮力装置从体和浮力装置主体上的WIFI模块；及用于采集水下环境或水面气象信息的传感器；

还包括内嵌于从体浮力装置的执行如下步骤的程序：对所搭载的传感器进行信息采集后存储数据；经由WIFI模块发送该数据；

还包括内嵌于浮力装置主体的执行如下步骤的程序：通过WIFI模块读取传感器数据；采集自身搭载的传感器信息并存储；通过远程数据模块向远程基站传输传感器数据信息。

优选地，该平台还包括设于浮力装置从体和浮力装置主体上的内置云台的摄像装置；热红外传感器；激光雷达；红外对管；及执行如下步骤的程序：

浮力装置从体和浮力装置主体对其搭载的摄像装置、热红外传感器、激光雷达及红外对管进行信息采集以探测当前平台上的对象；

浮力装置从体和浮力装置主体控制云台以调整角度跟踪拍摄；

浮力装置主体通过WIFI模块获取浮力装置从体摄像装置对目标拍摄的影像信息并存储；

浮力装置主体通过远程数据模块向远程基站传输视频数据信息。

优选地，该平台还包括当系统在非授权时段检测到海水养殖平台存在作业人员时发布警告的声光报警装置。

优选地，所述远程数据模块包括用于传输传感器数据的4G模块；

当4G网络信号缺失时启用的北斗模块；

和传输摄像装置采集的图像信息的视频传输模块。

所述传感器包括位于水面下的温度传感器、氨氮传感器、盐度传感器及PH传感器；和用于采集养殖环境的气象信息的气象模块。

单一的浮力装置从体或浮力装置主体上的红外对管共有四组，以900夹角分列在同一水平面内。

另一方面，本发明提供了监控鲍鱼养殖的方法，其特征是包括如下步骤：

浮力装置从体对所搭载的传感器进行信息采集后存储数据；并经由WIFI模块向浮力装置主体发送该数据；

浮力装置主体通过WIFI模块获取传感器数据，及采集自身搭载的传感器信息并存储数据；

浮力装置主体通过远程数据模块向远程基站传输传感器数据信息。

优选地，该方法还包括如下步骤：

浮力装置从体或浮力装置主体对其搭载的摄像装置、热红外传感器、激光雷达及红外对管进行信息采集以探测当前平台上的对象；

浮力装置从体或浮力装置主体控制云台以调整角度跟踪拍摄；

浮力装置主体通过WIFI模块获取浮力装置从体摄像装置对目标拍摄的影像信息并存储；

浮力装置主体通过远程数据模块向远程基站传输视频数据信息。

本发明的有益效果是这样实现的：通过太阳能板对浮力装置所搭载的电子设备进行供电；通过WIFI模块实现一定海域内所有浮力装置的数据通信；通过激光雷达、热红外传感器、红外对管及摄像装置实现对养殖网格上的作业人员检测；通过4G网络或北斗模块实现浮力装置上搭载的各类传感器信息的远程传输；通过远距离视频传输模块实现对浮力装置上搭载的摄像装置所采集到的图像信息进行远距离传输；通过搭载的声光报警装置对于非工作时间处在养殖网格上的人员进行报警。本发明通过对构成传统鲍鱼海水养殖网格的浮力装置进行电子信息化改造升级，来实现对养殖区域的环境信息的及时监测及作业人员监控。

附图说明

图1是本发明的浮力装置的结构示意图。

图2是本发明的鲍鱼海水养殖平台的结构示意图。

图3是本发明的鲍鱼海水养殖平台的工作程序流程图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

结合图1，其中浮力装置F1所示为本发明的浮力装置，浮力装置F2、F3及F4为常规的网格养殖浮力装置。本发明的浮力装置是常规的网格养殖浮力装置配以电子设备改造而成，通过对多个常规网格养殖浮力装置与多个本发明所述浮力装置进行有效连接，即可构成区域化的鲍鱼海水养殖平台(亦称作渔排)，请参看图2。所述的各种电子设备均搭载在浮力装置的边侧，不会影响到作业人员的鲍鱼养殖及正常行走。需要说明的是，针对所处于鲍鱼养殖平台的不同位置及其功能需求，本发明所述浮力装置上搭载的电子设备在实际搭载过程中存在一定的删减。具备远程数据传输功能模块(视频传输模块、4G模块及北斗模块)的浮力装置被标注为浮力装置主体，不具备的被标注为浮力装置从体。

图1中，本发明的浮力装置主体包括温度传感器S1、氨氮传感器S2、盐度传感器S3及PH传感器S4组成的水下传感器组；气象信息采集模块S5，用以探测鲍鱼养殖环境的温度、风速、风向信息；WIFI模块T1，用以连接区域内所有WIFI模块并进行有效的数据传输；视频传输模块T2，用以向远程基站传输摄像装置采集到的影像信息；4G模块T3，用以周期性的传输各传感器采集到的数据信息，并传输非作业时间位于养殖平台上的异常人员信号；北斗模块T4，用以确定当前养殖平台的位置信息，并在4G模块信号接收故障情况下，向远程终端发布各传感器采集到的数据信息，及异常人员报警信息；太阳能板P1、P2，用以为所述电子设备进行有效供电。需要说明的是，通过有效计算评估装置能耗。I1、I2所示各为一组红外对管，需要说明的是，该发明所述对于单一浮力装置上的红外对管共有四组，以90o夹角分列在同一水平面内，当有人员途径红外发射线路时，信号被反射入接收端，进而实现人员感知。热红外传感器S6，用以感知一定范围内的人员活动情况；声光报警装置C2，当系统在非授权时段检测到海水养殖平台存在作业人员时，发布警告；内置有水平转动云台的摄像装置C1，用以拍摄360o影像资料；激光雷达模块L1，用以探测平面内的空间信息，亦可实现对一定范围内人员走动的判定。

以图2为例，其中B1、B2、B3为鲍鱼养殖网箱，各浮力装置组成网格，并最终构成养殖平台。图中浮力装置Pn1、Pn2、Pn3、Pn4及Pn0为本发明的具有水质监测及视频监控功能的鲍鱼养殖用浮力装置，其因位置不同搭载的组件有所删减。Pn0为浮力装置主体，Pn1、Pn2、Pn3及Pn4均为浮力装置从体。

其中Pn0涵盖本发明所述所有组件，其编号形式如图1所述；

Pn1搭载有①WIFI模块T13，②声光报警装置C12，③摄像装置C11，④热红外传感器S16；

Pn2搭载有①水下传感器组包含温度传感器S21、氨氮传感器S22、盐度传感器S23及PH传感器S24，②WIFI模块T23，③声光报警装置C22，④摄像装置C21，⑤热红外传感器S26；

Pn3搭载有①WIFI模块T33，②声光报警装置C32，③热红外传感器S36，④摄像装置C31，⑤红外对管I31，⑥红外对管I32；

Pn4搭载有①水下传感器组包含温度传感器、氨氮传感器、盐度传感器(S43)及PH传感器S44，②WIFI模块T43，③激光雷达(L41)。

需要说明的是对于编号为PnX(X为装置ID)的浮力装置，其拍摄云台旋转角度表示为γX，拍摄延伸拓展平面表示为αX、热成像传感器探测平面表示为βX，激光雷达探测平面表示为δX；对于红外对管IXn(X为装置ID,n为红外对管ID)，其信号发射路径用LSXn表示，接收信号路径用LDXn表示，如图2中的γ2、α2、β1、δ4、LS31、LS32、LD31。

本发明提供了四种同时运行的防盗检测方案，即红外对管、热红外及激光雷达检测及基于摄像影像分析的移动对象(人员)图像识别。通过合理搭载、选取上述电子设备，当有人员(或禽类)到达养殖平台(简化为垂面φm)时，若φm与βX或δX相切，则与之对应的热红外传感器或激光雷达即可探测该对象；若φm位于红外对管IXn的探测范围内，发送信号LSXn被反射生成信号LDXn，并被红外对管接收端接收，从而完成对对象的探测；若φm处于摄像装置拍摄拓展平面αX内，通过模式识别策略，该对象亦可被有效识别。

对于平台内各WIFI模块，系统将进行有效组网，并将处所搭载传感器的数据信息汇总至载有4G模块的浮力装置上，并进行统一存储与远程传输，当4G网络信号缺失时，上述信息将传输至载有北斗数据传输模块的浮力装置上；对于平台内各摄像装置所采集到的视频图像信息，系统将通过WIFI网络将其数据流传输至搭载有视频传输模块的浮力装置上。

如图3所示，为本发明的平台的程序流程图，为体现其功能性，在此以全面模块搭载的设定进行阐述，其步骤如下：

步骤1，初始化，完成后进入步骤2；

步骤2，读取预存信息，该信息包括PnX所处鲍鱼养殖平台内所有浮力装置(包含自身)的数量、位置及其所搭载的模块类型，正常作业时段，当前时间，水体监测周期，指令发送周期等，完成后进入步骤3；

步骤3，故障检测，运行内嵌的故障检测程序，运行后进入步骤4；

步骤4，判断，系统是否正常工作，若当前装置PnX正常工作且属于浮力装置从体(条件标注为Q2类)，则进入步骤9，若当前装置PnX正常工作且属于浮力装置主体(条件标注为Q1)，则进入步骤,18，若当前装置工作异常，则进入步骤5；

步骤5，容错控制，装置内嵌的容错控制策略程序，运行后进入步骤6；

步骤6，判断，若装置属于浮力装置主体装置且功能恢复正常(条件标注为Q3)，则进入步骤18，若装置属于浮力装置从体且功能恢复正常(条件标注为Q6)，则进入步骤9，若系统仍然无法正常工作且故障点涉及自身功能实现即不为北斗模块、4G模块或视频传输模块(条件标注为Q5)，则进入步骤7，若系统属于仍然无法正常工作的浮力装置主体装置且故障点为北斗模块、4G模块或视频传输模块(条件标注为Q4)，则进入步骤8；

步骤7，发布报警信息，装置通过WIFI模块向平台内的浮力装置主体发布委托指令，使其接受原定分配给PnX负责的浮力装置从体数据采集及控制权限，同时装置通过北斗模块与4G模块向远程基站发布故障指令，完成后返回步骤2；

步骤8主从权限声明，由于装置仍具备正常的水质监测、目标监控能力，但不能通过通信链路将自身及各浮力装置从体的数据信息向基站发送，此时装置不再承担原定分配给PnX负责的浮力装置从体数据采集及控制权限，并降级为普通的浮力装置从体，并通过WIFI模块向平台内的其他浮力装置主体发布委托指令，将自身及原属浮力装置从体的控制权限交与其他浮力装置主体，完成后进入步骤9；

步骤9，存储传感器数据，浮力装置从体PnX对所搭载的各传感器信息进行采集，其包括温度传感器、氨氮传感器、盐度传感器、PH传感器、温度传感器、风速传感器及风向传感器，完成后进入步骤10；

步骤10，判断，若浮力装置从体PnX接收到来自其隶属浮力装置主体的任务指令则进入步骤11，若未接受到则进入步骤13；

步骤11，响应指令，浮力装置从体PnX对接收到的指令信息进行分析并响应(包括调取存储数据或拍摄云台控制)，完成后进入步骤12；

步骤12，发送浮力装置从体信息，根据既定任务指令，浮力装置从体PnX将所存储的数据信息向其浮力装置主体发送，完成后返回步骤2；

步骤13，对象检测，浮力装置从体通过对其搭载的摄像装置、热红外传感器、激光雷达及红外对管的相关信息进行采集来识别当前平台上的作业人员及禽类存在情况，采集后进入步骤14；

步骤14，若浮力装置从体识别到作业人员或禽类存在，则进入步骤15，若未识别到则返回步骤2；

步骤15，拍摄角度控制，通过对作业人员或禽类位置的判定，浮力装置从体对摄像装置上的云台进行控制，调整其拍摄角度，使目标位于拍摄视图的中心位置，并进行跟踪拍摄，完成后进入步骤16；

步骤16，发布请示，浮力装置从体PnX向其所属浮力装置主体发布目标识别报告，完成后进入步骤17；

步骤17，声光报警，浮力装置从体PnX控制声光报警装置进行警报，完成后返回步骤2；

步骤18，判断，获取指令，若获取到来自远程基站(通过北斗/4G模块)、其他浮力装置主体装置或隶属于其自身的浮力装置从体的指令信息，则进入步骤19，若未获取则进入步骤22；

步骤19，更新任务/数据集，浮力装置主体修正其所管辖浮力装置从体的数量、位置，更新传感器的采样类别、周期设置信息及当前工作情况信息，完成后进入步骤20；

步骤20，判定，若步骤18所获取的指令包含发送数据指令，则进入步骤21，若不包含则返回步骤3；

步骤21，浮力装置主体PnX通过远程数据传输功能模块(视频传输模块、4G模块及北斗模块)向远程基站传输数据信息，该传输行为源于远程基站的数据读取指令，完成后返回步骤3；

步骤22，获取浮力装置从体数据，浮力装置主体PnX通过WIFI模块读取所管辖浮力装置从体内存储的数据信息并保存，完成后进入步骤23；

步骤23，读取传感器信息，浮力装置主体PnX读取自身搭载的传感器信息，完成后进入步骤24；

步骤24，对象检测，浮力装置主体PnX通过对其搭载的摄像装置、热红外传感器、激光雷达及红外对管的相关信息进行采集来识别当前平台上的作业人员及禽类存在情况，采集后进入步骤25；

步骤25，若浮力装置主体PnX识别到作业人员或禽类存在，则进入步骤26，若未识别到则进入步骤31；

步骤26，拍摄角度控制，通过对作业人员或禽类位置的判定，浮力装置主体对摄像装置上的云台进行控制，调整其拍摄角度，使目标位于拍摄视图的中心位置，并进行跟踪拍摄，完成后进入步骤27；

步骤27，发布浮力装置从体任务指令，根据目标所处方位，结合各浮力装置从体的位置及其搭载摄像装置的情况向相应的浮力装置从体发布云台控制指令，使多个拍摄装置对目标进行多角度跟踪拍摄，完成后进入步骤28；

步骤28，声光报警，浮力装置PnX控制声光报警装置进行警报，完成后进入步骤29；

步骤29，获取浮力装置从体数据，获取浮力装置从体摄像装置对目标所进行的拍摄影响，获取后进入步骤30；

步骤30，发送数据，浮力装置主体PnX通过远程数据传输功能模块(视频传输模块、4G模块及北斗模块)向远程基站传输数据信息，完成后返回步骤3；

步骤31，数据存储，浮力装置主体存储摄像装置获取的影像信息，完成后进入步骤32；

步骤32，判断，若到达了浮力装置主体预设的数据发送时刻，则进入步骤30，若未达到则返回步骤3。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种鲍鱼海水养殖平台，由若干用于常规养殖的浮力装置连接组成网格状而形成，其特征是：处于该平台不同位置的浮力装置的边侧按需搭载电子设备以构成浮力装置从体和浮力装置主体；该平台包括为所述电子设备供电的太阳能板；设于浮力装置主体上的用于向远程基站传输数据的远程数据模块；用于浮力装置从体与浮力装置主体通讯的WIFI模块；用于采集水下环境或水面气象信息的传感器；及执行如下步骤的程序：

浮力装置从体对所搭载的传感器进行信息采集后存储数据，经由WIFI模块发送该数据；

浮力装置主体通过WIFI模块读取传感器数据；采集自身搭载的传感器信息并存储数据；通过远程数据模块向远程基站传输传感器数据信息；

该平台还包括设于浮力装置从体和浮力装置主体上的内置云台的摄像装置；热红外传感器；激光雷达；红外对管；及执行如下步骤的程序：

浮力装置从体和浮力装置主体对其搭载的摄像装置、热红外传感器、激光雷达及红外对管进行信息采集以探测当前平台上的对象；

浮力装置从体和浮力装置主体控制云台以调整角度跟踪拍摄；

浮力装置主体通过WIFI模块获取浮力装置从体摄像装置对目标拍摄的影像信息并存储；

浮力装置主体通过远程数据模块向远程基站传输视频数据信息；

对于编号为PnX的浮力装置，X为装置ID，所述摄像装置的拍摄云台旋转角度表示为γX、拍摄延伸拓展平面表示为αX，所述热红外传感器探测平面表示为βX，所述激光雷达探测平面表示为δX；对于红外对管IXn，X为装置ID,n为红外对管ID，所述红外对管信号发射路径表示为LSXn，接收信号路径表示为LDXn，所述红外对管、热红外传感器、激光雷达及摄像装置的识别方法为：当有人员或禽类到达养殖平台浮力装置、其垂面为φm时，若φm与βX或δX相切，则热红外传感器或激光雷达可探测该对象；若φm位于红外对管IXn的探测范围内，红外对管发送端发送信号LSXn被对象反射生成信号LDXn，并被接收端接收，完成对对象的探测；若φm处于摄像装置拍摄延伸拓展平面αX内，通过模式识别策略完成对对象的有效识别。

2.如权利要求1所述的鲍鱼海水养殖平台，其特征是：该平台还包括系统在非授权时段检测到海水养殖平台存在作业人员时发布警告的声光报警装置。

3.如权利要求1所述的鲍鱼海水养殖平台，其特征是：所述远程数据模块包括用于传输传感器数据的4G模块；

当4G网络信号缺失时启用的北斗模块；

和传输摄像装置采集的图像信息的视频传输模块。

4.如权利要求1～3之一所述的鲍鱼海水养殖平台，其特征是：传感器包括位于水面下的温度传感器、氨氮传感器、盐度传感器及PH传感器；和用于采集养殖环境的气象信息的气象模块。

5.如权利要求1～3之一所述的鲍鱼海水养殖平台，其特征是：单一的浮力装置从体或浮力装置主体上的红外对管共有四组，以900夹角分列在同一水平面内。