CN109997739A - 一种声波围网养殖系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种声波围网养殖系统及方法，主要涉及围网水产养殖领域。实体状态的围网更换不便，对不规则的地形和水底面，实体状态的网很不好布置。本发明旨在提供一种声波围网养殖系统，利用声波发生模块组成一个空间封闭的“声波围网”来进行水产养殖。包括系统控制模块、声波发生模块、电源模块和锚泊系统；系统控制模块用于控制声波发生模块的声波频率、声波强度和声波波形。声波发生模块具有若干个声波发生单元共同组成一个封闭的声波围网或组成一面声波墙并与周围地形一起组成声波围网。本发明还提供一种声波围网养殖方法：利用声波围网，设定与养殖鱼类相匹配的声敏感频率、波形、声压，然后利用声波围网的内部水体进行水产养殖。

Description

一种声波围网养殖系统及方法

技术领域

本发明涉及一种声波围网养殖系统及方法，主要涉及围网水产养殖领域。

背景技术

围网养殖是将鱼类圈养在水环境中养殖的模式。现有技术中，围网养殖均有一个实体状态的网，以便将养殖物限制在一定范围内。但这种实体状态的网毕竟具有网眼，针对不同大小的养殖物对应不同网眼大小的围网，而养殖物的种类，大小会随时变化，这就需要更换不同网眼大小的围网，还有实体状态的网破损率高，需要不定期更换，这些都增加了工作内容。此外，对于不规则的地形和水底面，实体状态的网空间上很不好布置。实体围网的存在也影响着围网内局部水环境和周围大的水环境的水体自由流动，不利于围网内污染物的扩散等。

1983年出版的期刊《海洋湖沼通报》中的文章“鱼类的发声、听觉及其在渔业上的应用”说到不同鱼类对一些特定音质、特定频率范围、特定强度范围的声音具有逃离和回避的行为反应。此外，2014年2月出版的期刊《应用海洋学学报》中的文章“大黄鱼的声刺激行为研究”提到不同年龄段的大黄鱼在一定声压范围且一定频率范围内具有敏感性，能够对声波发生条件反应，即具有避开声源位置的行为发生。还提到不同的波形对大黄鱼的不同影响，比如脉冲波比连续的正弦波对大黄鱼的刺激更强烈，大黄鱼的反应也更为强烈。

发明内容

针对上述问题，结合鱼类对一定性质的声源具有避开的行为，本发明旨在提供一种声波围网养殖系统，利用声波发生模块组成一个空间封闭的“声波围网”来进行水产养殖。该声波围网养殖系统包括系统控制模块、声波发生模块、电源模块和锚泊系统；声波发生模块与系统控制模块信号连接。系统控制模块用于控制声波发生模块的声波频率、声波强度和声波波形。各模块均固定在锚泊系统上。各模块分别与电源模块连接供电。声波发生模块具有若干个声波发生单元共同组成一个封闭的声波围网或组成一面声波墙并与周围地形一起组成一个封闭的声波围网。

优选地，锚泊系统为若干个单独的锚链、锚桩系统或组网的锚链、锚桩系统等。

优选地，该系统还具有工作监控模块、通信模块和终端模块，工作监控模块、通信模块和终端模块均固定在锚泊系统上，工作监控模块、通信模块与电源模块连接供电。工作监控模块、通信模块分别与系统控制模块信号连接，并能够将监控信息通过系统控制模块传递给通信模块继而传递给终端模块。终端模块可实时显示声波信息和养殖工作信息并能够通过通讯模块、系统控制模块依据工作人员的指令控制调整声波发生模块的声波频率、声波强度和声波波形。

优选地，声波发生模块的声波发生单元为定向声波发生单元101或球形声波发生单元102。如图1、图2，声波发生单元为定向声波发生单元101。定向声波发生单元101具有声波有效覆盖范围2。可见，该声波有效覆盖范围2是以定向声波发生单元101为圆心的半圆形，并具有覆盖宽度。由于各相邻声波有效覆盖范围2相互具有重叠部分，故多个这样的定向声波发生单元101分布成封闭结构就能够形成一个一周封闭的声波围网。即若干个声波发生单元的有效范围采用饱和空间覆盖方式声波围网，各声波发生单元的有效范围相互有重叠部分，且不会存在间隙。同时如图1，声波有效覆盖范围终止线A(图样标记为“A”)即各相邻声波有效覆盖范围2重叠部分的交点连线应在水底面以下，这样就能实现水面以下和水底以上的水深范围内均位于声波有效覆盖范围内，也就是说构成了一个一周封闭且上下封闭的的声波围网。

优选地，为实现一个点位的定向声波发生单元101具有更大角度的有效覆盖范围,，可以使用若干个定向声波发生单元101按覆盖角度拼接集成在一个点位上。

优选地，对于仅有一个进出水口的半包围湾区水体，则可在进出水口处设置如图4、图5所示两个定向声波发生单元101对向设置在进出水口的两侧水中，其声波有效覆盖范围2在水深范围内全覆盖构成一面声波墙，并与周围地形一起组成一个封闭的声波围网。声波有效覆盖范围终止线A(图样标记为“A”)和声波有效覆盖范围终止线B(图样标记为“B”)分别为两声波有效覆盖范围2重叠部分的上下交点连线，声波有效覆盖范围终止线A和声波有效覆盖范围终止线B位于水体范围之外。这样才能保证水体范围内均处于声波有效覆盖范围2之内。

如图6、声波发生模块的声波发生单元为球形声波发生单元102，其声波有效覆盖范围2为球形。依据上述声波围网同样的原理，各相邻声波有效覆盖范围2相互具有重叠部分，故多个这样的球形放射声波发生单元分布成封闭结构就能够形成一个一周封闭且上下封闭的声波围网。

综上，定向声波发生单元101或球形声波发生单元102均具有声波有效覆盖范围2，各相邻声波有效覆盖范围2相互重叠组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网或构成一面上下封闭的声波墙，并与周围地形一起组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网。

优选地，声波发生模块由信号源、功率放大器和作为声波发生单元的水声发射换能器组成。根据物理原理，功率放大器的功率范围可由声压范围和发射频率等推知。声波发生模块的声波发生和调节控制原理属于本领域技术人员公知技术，例如申请号为：CN201820992090.0的“一种水下甚低频声波发生器”，故这里不再复述。

优选地，声波发生模块的发射频率应与养殖鱼类的声敏感频率相匹配，从而由于产生共振而能够高效的工作，使养殖鱼类有明显的避开声源位置的行为发生，此外还节能环保。

优选地，声波发生模块的声波发射频率为200～2000Hz，声压为10pa～2000pa的正弦波或脉冲波。

优选地，系统控制模块具有微型处理器(CPU)，可按设定程序对各种鱼类发射不同性质的声波。

优选地，所述通讯模块若设置在水面以上，其为无线通信模块，可实现系统控制模块和终端模块的双向无线传输数据功能，可通过3G、4G、5G信号或WiFi信号进行无线传输。

优选地，所述通讯模块若设置在水面以下，其为声呐通信系统，可实现系统控制模块和终端模块的双向数据传输功能。

优选地，所述终端模块是智能手机、平板电脑等终端和(或)PC等监控中心，所述终端模块具有显示器和执行按钮，可用于实时显示当前养殖系统的整体信息，并可将工作人员手动操作的指令通过通信模块、系统控制模块传输至声波发生模块来调整声音的声压、频率或声音波形。

优选地，所述电源模块提供能源的是水面上的太阳能装置或外部电缆。

优选地，工作监控模块具有若干个摄像单元和若干个红外监控器组成一个监控体系，用以监控养殖鱼类对声波围网的反应情况、声波围网的有效性等信息。

本发明还提供一种声波围网养殖方法：

(1)利用若干个声波发生单元组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网或构成一面上下封闭的声波墙，并与周围地形一起组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网；

(2)设定各声波发生单元的发射频率、波形、声压与养殖鱼类的声敏感频率、波形、声压相匹配；

(3)利用声波围网的内部水体进行水产养殖。

本发明的有益效果为：根据鱼类对敏感声波的回避和逃避行为，利用声波发生单元组成一个封闭的声波围网来进行水产养殖，用声波围网取代实体状态的网，无需根据养殖物的种类，大小不同而更换实体围网，只需要改变、调整声波发生单元的声波频率、声波强度和声波波形就可应对不同养殖物。由于声波发生单元远距离发射声波工作的原因，还可以灵活布置以适应不规则地形等环境。同时，组成围网的声波发生单元相对较少，声波围网的锚泊系统也就不需要太多的锚链锚杆来固定，相对简洁。此外，声波围网内局部水环境和周围大的水环境的水体自由流动，有利于围网内污染物的扩散。

用户还可以通过手机、计算机等终端实时掌握养殖环境信息，及时获取异常报警信息，并可以实时调整控制设备，实现水产养殖的科学养殖与管理。

附图说明

图1、图2为本发明第一实施例示意图，图3为本发明第二实施例示意图，图4、图5为本发明第三实施例示意图，图6为本发明第四实施例示意图。

具体实施方式

第一实施例

如图1、图2，该声波围网养殖系统包括系统控制模块、声波发生模块、电源模块和锚泊系统；声波发生模块与系统控制模块信号连接。系统控制模块用于调整声波发生模块的声波频率、声波强度和声波波形。锚泊系统具有浮体和浮体锚链锚桩，声波发生模块、系统控制模块、电源模块固定在浮体上。浮体在水面上，通过浮体锚链锚桩固定于水底。声波发生模块为定向声波发生单元101，其位于水面上方并具有声波有效覆盖范围2。该声波有效覆盖范围2是以定向声波发生单元101为圆心的半圆形，并具有覆盖宽度。覆盖宽度由定向声波发生单元101的自身特性决定。由于各相邻声波有效覆盖范围2相互具有重叠部分，故多个这样的定向声波发生单元101分布成封闭结构就能够形成一个封闭的声波围网。如图1，各相邻声波有效覆盖范围2重叠部分的交点连线构成声波有效覆盖范围终止线A(图样标记为“A”)，声波有效覆盖范围终止线A应在水底面以下，这样就能实现水面以下和水底以上的水深范围内均位于声波有效覆盖范围内，也就是说构成了一个在养殖水体范围内一周封闭且上下封闭的声波围网。电源模块为太阳能板，为各模块供电。

该声波有效覆盖范围2是以定向声波发生单元101为圆心的半圆形，半圆形的形状有利于各定向声波发生单元101更高效的拼接成有效的声波覆盖范围，实现最大化利用。

第二实施例

如图3，该声波围网养殖系统包括系统控制模块、声波发生模块、电源模块和锚泊系统；声波发生模块与系统控制模块信号连接。系统控制模块用于调整声波发生模块的声波频率、声波强度和声波波形。锚泊系统具有锚链锚桩，声波发生模块、系统控制模块、电源模块固定在水底锚链上。定向声波发生单元101位于水底部并具有声波有效覆盖范围2。该声波有效覆盖范围2是以定向声波发生单元101为圆心的半圆形，并具有一定的宽度。由于各相邻声波有效覆盖范围2相互具有重叠部分，故多个这样的定向声波发生单元101分布成封闭结构就能够形成一个封闭的声波围网。声波有效覆盖范围终止线A即各相邻声波有效覆盖范围2重叠部分的交点连线。声波有效覆盖范围终止线A应在水面以上，这样就能实现水面以下和水底以上的水深范围内均位于声波有效覆盖范围内，也就是说构成了一个在养殖水体范围内无间隙即一周封闭且上下封闭的声波围网。电源模块为外部电缆，为各模块供电。

该系统还具有工作监控模块、通信模块和终端模块，工作监控模块具有若干个摄像单元和若干个红外监控器。工作监控模块、通信模块与系统控制模块信号连接，并能够将各类信息通过通信模块发给终端模块。通讯模块为声呐通信模块。终端模块可实时显示声波信息和养殖工作信息并能够通过通讯模块、系统控制模块依据工作人员的指令控制调整声波发生模块的声波频率、声波强度和声波波形。工作监控模块、通信模块和终端模块均固定在锚链锚桩上，工作监控模块、通信模块与外部电缆连接供电。

第三实施例

对于仅有一个进出水口的半包围湾区地形的情况，采用如图4、图5的实施例，其中图4为养殖区域俯视图，图5为定向声波发生单元101及声波有效覆盖范围2的正视图。

该声波围网养殖系统包括系统控制模块、声波发生模块、电源模块和锚泊系统；声波发生模块与系统控制模块信号连接。系统控制模块用于调整声波发生模块的声波频率、声波强度和声波波形。锚泊系统为立于水中的安装塔，声波发生模块、系统控制模块、电源模块固定在安装塔上。两个定向声波发生单元101对向设置在进出水口的两侧水中。声波有效覆盖范围2是以定向声波发生单元101为圆心的半圆形。由于各相邻声波有效覆盖范围2相互具有重叠部分，故两个定向声波发生单元101在半包围地形进出水口处组成一面声波墙。声波有效覆盖范围终止线A和声波有效覆盖范围终止线B分别为两声波有效覆盖范围2重叠部分的上下交点连线。声波有效覆盖范围终止线位于水体范围之外即声波有效覆盖范围终止线A应在水面以上且声波有效覆盖范围终止线B应在水面以下，这样就能实现水面以下和水底以上的水深范围内均位于声波有效覆盖范围内，也就是说声波墙与周围的半包围地形一起构成一个一周封闭且上下封闭的声波围网。电源模块为外部电缆，为各模块供电。

当然，当进出水口的空间尺寸较大时，两个定向声波发生单元101可能不足以形成有效的覆盖整个进出水口。为此，可以采用实施例1或实施例2所述的声波发生模块布置形式，区别仅为由一周封闭的且上下封闭的声波围网变为若干个定向声波发生单元101组成一面声波墙，并与周围的半包围地形一起构成一个一周封闭且上下封闭的声波围网声波围网。

第四实施例

该声波围网养殖系统包括系统控制模块、声波发生模块、电源模块和锚泊系统；声波发生模块与系统控制模块信号连接。系统控制模块用于调整声波发生模块的声波频率、声波强度和声波波形。声波发生模块具有若干个球形声波发生单元102共同组成封闭的声波围网。各模块均固定在锚泊系统上。各模块分别与电源模块连接供电。锚泊系统为组网的锚链、锚桩系统，锚泊系统还具有安装塔。安装塔位于声波围网内的中部，安装塔下部立于水底，上部高于水面，无线通信模块安装在水面以上。

如图6，该声波围网养殖系统具有球形声波发生单元102、声波有效覆盖范围2、浮体锚泊拉链301、声波发生单元锚泊拉链302、底部锚链及锚桩303以及浮体4。

各球形声波发生单元102的整体布局为三角形点位布置，通过声波发生单元锚泊拉链302彼此连接，各声波发生单元固定于声波发生单元锚泊拉链302的各节点上。由于三角形具有稳定性，故各声波发生单元的相对位置是固定的。浮体锚泊拉链301上端连接浮体4，下端连接在声波发生单元锚泊拉链302的节点上。底部锚链及锚桩303上端连接在声波发生单元锚泊拉链302的节点上，下端固定在水底部。

优选地，上述三角形为正三角形，这样各球形声波发生单元102的有效范围组成的重叠部分面积均相等，整体声压大小分布均匀，并且整体上各声波发生单元锚泊拉链302的受力均匀。

优选地，三角形为正三角形并且各球形声波发生单元102的有效范围组成的重叠部分的两端点的连线为声波有效覆盖范围2的内切正六边形的一条边，这样由于三个上述重叠部分的一个端点共点，故其整体重叠面积最小，从而使得声波发生单元的使用效率最高还不会存在间隙。

所述电源模块提供能源的是水面上的太阳能装置，其固定在浮体4上。

优选地，工作监控模块若干个摄像单元和若干个红外监控器组成一个监控体系，用以监控养殖鱼类对声波围网的反应情况等信息。

优选地，养殖鱼类为石守科鱼类，尤其是大黄鱼，声波发生模块的发射频率为400～1000Hz，声压为10pa～1000pa的冲击波。

此外，仅有一个进出水口的半包围湾区水体的情况，声波发生模块可具有若干个球形声波发生单元102共同组成一面声波墙，并与周围的半包围地形一起构成一个一周封闭且上下封闭的声波围网。

本实施例还提供一种声波围网养殖方法：

(1)利用若干个声波发生单元组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网或构成一面上下封闭的声波墙，并与周围地形一起组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网；

(2)设定各声波发生单元的发射频率、波形、声压与养殖鱼类的声敏感频率、波形、声压相匹配；

(3)利用声波围网的内部水体进行水产养殖。

Claims (10)

1.一种声波围网养殖系统，包括系统控制模块、声波发生模块、电源模块和锚泊系统，所述声波发生模块与系统控制模块信号连接，所述系统控制模块用于控制声波发生模块的声波频率、声波强度和声波波形，各模块均固定在锚泊系统上，各模块分别与电源模块连接供电；其特征在于所述声波发生模块具有若干个声波发生单元共同组成一个封闭的声波围网或组成一面声波墙并与周围地形一起组成一个封闭的声波围网。

2.根据权利要求1所述的声波围网养殖系统，其特征在于所述声波发生模块的声波发生单元为定向声波发生单元(101)或球形声波发生单元(102)。

3.根据权利要求2所述的声波围网养殖系统，其特征在于所述若干个定向声波发生单元(101)按覆盖角度拼接集成在一个点位上。

4.根据权利要求2所述的声波围网养殖系统，其特征在于所述定向声波发生单元(101)或球形声波发生单元(102)均具有声波有效覆盖范围(2)，所述各相邻声波有效覆盖范围(2)相互重叠组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网或构成一面上下封闭的声波墙，并与周围地形一起组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网。

5.根据权利要求4所述的声波围网养殖系统，其特征在于对于仅有一个进出水口的半包围地形，两个所述定向声波发生单元(101)对向设置在进出水口的两侧水中；声波有效覆盖范围终止线A和声波有效覆盖范围终止线B分别为两声波有效覆盖范围(2)重叠部分的上下交点连线，所述声波有效覆盖范围终止线位A和声波有效覆盖范围终止线B位于水体范围之外。

6.根据权利要求4所述的声波围网养殖系统，其特征在于所述该声波有效覆盖范围(2)是以定向声波发生单元(101)为圆心的半圆形，并具有覆盖宽度。

7.根据权利要求4所述的声波围网养殖系统，其特征在于该系统具有球形声波发生单元(102)、声波有效覆盖范围(2)，该系统还具有浮体锚泊拉链(301)、声波发生单元锚泊拉链(302)、底部锚链及锚桩(303)以及浮体(4)，所述各球形声波发生单元(102)的整体布局为三角形点位布置。

8.根据权利要求7所述的声波围网养殖系统，其特征在于所述三角形为正三角形并且各球形声波发生单元(102)的有效范围组成的重叠部分的两端点的连线为声波有效覆盖范围(2)的内切正六边形的一条边。

9.根据权利要求1所述的声波围网养殖系统，其特征在于该系统还具有工作监控模块、通信模块和终端模块，工作监控模块、通信模块和终端模块均固定在锚泊系统上，工作监控模块、通信模块与所述电源模块连接供电，其特征在于所述工作监控模块、通信模块分别与系统控制模块信号连接，并能够将监控信息通过系统控制模块传递给通信模块继而传递给终端模块。

10.一种声波围网养殖方法，其特征在于所述方法为：

(1)利用若干个声波发生单元组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网或构成一面上下封闭的声波墙，并与周围地形一起组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网；

(2)设定各声波发生单元的发射频率、波形、声压与养殖鱼类的声敏感频率、波形、声压相匹配；

(3)利用声波围网的内部水体进行水产养殖。