CN110072386B - 远海水产养殖系统 - Google Patents

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Abstract

提供了远海水产养殖系统和方法，其采用具有竖直立柱的半潜式平台，具有用于支持水产养殖的存储和维护设施。系统包括水产养殖笼的刚性组件，刚性组件具有竖直空腔，竖直空腔具有被配置成接纳半潜式平台的对应的竖直立柱的形式。刚性组件在以下操作位置机械地连接到半潜式平台：(i)升高的位置，在升高的位置，刚性组件将对应的竖直立柱封闭在竖直空腔中，以限制刚性组件的水平移动，以及(ii)降低的位置，在降低的位置，刚性组件在对应的竖直立柱下方。系统还包括控制单元，该控制单元被配置为控制机械位置控制机构，以在出现特定的恶劣海洋条件时或在任何有需要的时候降低刚性组件，并在特定条件下升高刚性组件。

Description

远海水产养殖系统
发明背景
1.技术领域
本发明涉及水产养殖领域，并且更具体地，涉及海上水产养殖(offshoreaquaculture)。
2.相关技术的讨论
海上水产养殖正在经历扩张，但相比于更传统的近岸水产养殖，必须应付更恶劣的海洋条件。
英国专利第GB 2,501,879号公开了一种基于半潜式平台与附接的框架的海上水产养殖系统，该半潜式平台具有用于支持水产养殖的存储和维护设施，覆盖刚性水产养殖笼的网可移动地连接到该框架，并根据海洋条件可控地定位，该英国专利通过引用以其整体并入本文。笼可以相对于框架降低或升高，以保护水产养殖产品，以及所有维护和投喂由平台上的工作人员进行。
发明概述
以下是简要概述，该简要概述提供了对本发明的初始理解。该概述不一定确定关键要素，也不限制本发明的范围，而仅作为对以下描述的介绍。
本发明一个方面提供了一种远海水产养殖系统(open-sea aquaculturesystem)，该远海水产养殖系统包括：具有用于支持水产养殖的存储和维护设施的半潜式平台，该半潜式平台包括多个竖直立柱；水产养殖笼的刚性组件，该刚性组件包括多个竖直空腔，该竖直空腔具有配置成接纳半潜式平台的对应的竖直立柱(vertical columns)的形式；机械位置控制机构，该机械位置控制机构配置为将刚性组件机械地连接到半潜式平台，并控制刚性组件和半潜式平台之间的相对位置，以提供以下至少两个操作位置：(i)升高的位置，在升高的位置，刚性组件将对应的竖直立柱封闭在竖直空腔中，以限制刚性组件的水平移动，以及(ii)降低的位置，在降低的位置，刚性组件在对应的竖直立柱下方；以及控制单元，该控制单元被配置为控制机械位置控制机构，以在出现特定的恶劣海洋条件时或在任何有需要的时候，将刚性组件从升高的位置移动到降低的位置，并且在特定条件下将刚性组件从降低的位置移动到升高的位置。
本发明的这些、另外的和/或其他的方面和/或优点，在下面的详细描述中陈述；可能地从详细描述可推断出；和/或通过本发明的实践可获得。
附图简述
为了更好地理解本发明的实施方案并且示出实施方案可以如何实行，现在仅通过示例的方式参考附图，在附图中相似的标记始终标示对应的元件或部分。
在附图中：
图1A-1G是根据本发明的一些实施方案的远海水产养殖系统的高层级示意性图示。
图2A是根据本发明的一些实施方案的远海水产养殖系统的高层级示意性框图。
图2B和图2C是根据本发明的一些实施方案的远海水产养殖系统的位置和可能的移动的高层级示意性图示。
图3A-3O是根据本发明的一些实施方案的远海水产养殖系统中机械位置控制机构的高层级示意性图示。
图4A-4D是根据本发明的一些实施方案的刚性笼组件中笼的配置的高层级示意性图示。
图5是根据本发明的一些实施方案的用于远海水产养殖系统中的鱼类处理的可移动笼基底(movable cage floor)的高层级示意性图示。
图6是根据本发明的一些实施方案的说明远海水产养殖方法的高层级流程图。
发明的详细描述
在以下描述中，描述了本发明的各个方面。出于解释的目的，具体的构造和细节被陈述以便提供对本发明的完全理解。然而，对本领域技术人员也将明显的是，本发明可以在没有本文中所提供的这些具体的细节的情况下被实践。此外，可能已经省略或简化了公知的特征，以便不使本发明模糊不清。具体地参照附图，应当强调的是，所示的细节是通过示例的方式且仅为了本发明的说明性讨论的目的，并且为了提供被确信为本发明的原理和概念性方面的最有用和易于理解的描述而呈现。在这点上，没有试图以比对本发明的基本理解所必须的细节更详细的程度来显示本发明的结构细节，结合附图的描述使得本领域技术人员明白，如何在实践中实施本发明的几种形式。
在详细解释本发明的至少一个实施方案之前，应理解本发明在其应用中不限于下面描述中陈述的或附图中示出的部件的结构和布置的细节。本发明可应用于可以以各种方式实践或执行的其他实施方案以及可应用于所公开的实施方案的组合。而且，应理解，本文中所使用的用语和术语是为了描述的目的且不应视为是限制性的。
除非另有特别规定，如从下面的讨论明显的，应认识到，在整个说明书讨论中，利用术语例如“处理”、“运算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”、“增强”等指计算机或计算系统或类似的电子计算设备的动作和/或过程，这些设备操作被表示为在计算系统的寄存器和/或存储器内的物理量例如电子量的数据和/或将表示为在计算系统的寄存器和/或存储器内的物理量例如电子量的数据转换成类似地被表示为在计算系统的存储器、寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示装置内的物理量的其他数据。所公开的模块或单元中的任何一个可以至少部分地通过计算机处理器来实现。
图1A-1G是根据本发明的一些实施方案的远海水产养殖系统100的高层级示意性图示。图1A和图1B是透视图，图1C和图1D是侧视图，图1E是俯视图，并且图1F和图1G示意性地示出了系统100的立柱和笼，图1F是海平面以下的水平横截面的俯视图且图1G是透视图。来自图1A-1G的元件可以以任何可操作的组合进行组合，并且在某些图中但没有在其他图中的某些元件的图示仅用于解释目的，并且是非限制性的。图2A是根据本发明的一些实施方案的远海水产养殖系统100的高层级示意性框图，并且图2B和图2C是根据本发明的一些实施方案的远海水产养殖系统100的位置和可能的移动的高层级示意性图示。
远海水产养殖系统100被配置为在离海岸很大距离处操作，并且能够在远海上进行水产养殖的连续操作。远海水产养殖系统100包括半潜式平台110，半潜式平台110通过其部分位于海洋表面90下方的竖直立柱115漂浮(竖直立柱115可以被构造成水密浮筒(watertight pontoons))。半潜式平台100包括操作甲板111，操作甲板111具有用于支持水产养殖的存储和维护设施和多个竖直立柱115。操作甲板111稳定地定位成在海平面90上方高(116)，并且在恶劣的海洋条件下不受或几乎不受波浪作用的影响。远海水产养殖系统100被配置成能够承受海上长时间的作业。
远海水产养殖系统100还包括水产养殖笼120A、120B等的刚性组件120(见图4A、图4D)。刚性组件120可以包括浮力机构127的至少一部分或者独立于浮力机构127。刚性组件120包括多个竖直空腔121(例如，见图1A、图1F、图3A)，多个竖直空腔121具有配置成接纳半潜式平台110的对应的竖直立柱115的形式。应注意，竖直立柱115被理解为半潜式平台110的任何结构元件，其穿过水平面90并接纳刚性笼组件120。
水产养殖笼120A、120B等的刚性组件120的尺寸和形式是不受限制的，特别地，刚性组件120可以延伸到远远超出半潜式平台110的区域以支撑大量的笼，并且可以达到几十米的深度。笼本身可以高度大于宽度，可以宽度大于高度或具有相似的高度和宽度。笼可适用于各种类型的水产养殖，例如鱼类、蛤、观赏植物等。笼可以用网(未示出)覆盖，以将养殖的生物体保持在笼内。如图1E所示，刚性笼组件120可以延伸超过平台100的侧边，并根据所需的笼体积水平地和竖直地延伸。刚性笼组件120可以封闭平台110的任何水平面穿过结构，这些水平面穿过结构在这里通常以非限制性的方式被关联为竖直立柱。
浮力机构127(例如，浮子或其他浮力机构，例如在控制单元160的控制下可以改变其浮力的可充气的管、容器或其他元件)可以在各种位置处连接到刚性笼组件120，为刚性笼组件120提供浮力并控制刚性笼组件120的浮力，尤其是在提升和降低刚性笼组件120期间。
远海水产养殖系统100包括机械位置控制机构130(见图1B、图1D)，机械位置控制机构130被配置为将刚性组件120机械地连接到半潜式平台110，以限制刚性组件120的水平移动，并控制它们之间的相对位置，以提供至少两个操作位置：升高的位置101(图1A、图1C)，在升高的位置，刚性组件120将对应的竖直立柱115封闭在竖直空腔121中；以及降低的位置102(图1B、图1D)，在降低的位置，刚性组件120在对应的竖直立柱115下方。机械位置控制机构130被配置成提升和降低刚性组件120，以相对于海平面保持笼的所需位置。机械位置控制机构130可以被配置成能够分别在升高的位置101和降低的位置102中的每一个位置处对刚性组件120的深度进行调节101A、102A，从而能够精细调节笼的深度。应注意，在刚性组件120的升高的位置101和降低的位置102，操作甲板111和海平面90之间的高度116被保持，并确保操作甲板111稳定定位，并且在恶劣的海洋条件下不受或几乎不受波浪作用的影响。
在某些实施方案中，笼120的部分可以由支撑件120A加强，如图1F中示意性示出的。竖直空腔121可以在其周界上的一个或两个点处打开，或者可以被笼120完全封闭。竖直空腔121可以被设计成稍微大于竖直立柱115的横截面，并且机械位置控制机构130可以被配置成将竖直立柱115保持在竖直空腔121的容积内，并且在竖直空腔121中防止笼120的内侧120B在笼提升和降低期间和/或在远海水产养殖系统100的正常操作期间接触竖直立柱115。引导元件132、147A可以设定在竖直立柱115和竖直空腔121的内侧120B中的任一个或两个上，以保护任一个或两个免受可能的冲击和/或引导它们的相对运动，如下面详细解释的。
在某些实施方案中，笼120可以是至少部分柔性的，并且例如由柔性网120D制成，柔性网120D可能由一个或更多个刚性笼部件120C、120E保持，如在图1G中以透视图、侧视图和俯视图方式所示意性图示的，以及在图2C中示意性图示的。机械位置控制机构130可以连接到刚性笼部件120C、120E中的至少一个，以提升和降低笼120。
远海水产养殖系统100还包括控制单元160，该控制单元160被配置为控制机械位置控制机构130，以在出现特定的恶劣海洋条件或操作要求时，分别地，将刚性组件120从升高的位置101移动到降低的位置102，并且在特定条件下，分别地，将刚性组件120从降低的位置102移动到升高的位置101(图2A-2C)。控制单元160可以被布置成控制机械位置控制机构130，并根据海洋条件或其他操作要求来确定刚性组件120相对于海平面的深度。控制单元160可以包括气象传感器，并且可以被布置成基于来自气象传感器的测量，自动地确定刚性组件120相对于测量的和预期的海洋条件的最佳深度。
例如，在平静的海洋条件下的常规操作可以在升高的位置101执行，而在风暴期间(例如，波涛汹涌的大海、巨浪、强流等)，刚性组件120可以下降到位置102，在位置102，刚性组件120仍然连接到半潜式平台110，但是保持在海中更深的位置，并且允许刚性组件120响应于，例如强流而进行一些水平移动102B，以避免在波涛汹涌的大海或强流条件下，在刚性组件120上施加的强大的力对平台110的损坏以及由刚性组件120施加的强大的力对平台110的损坏。笼的降低减少或防止了对笼中的鱼类的损害，并且还防止了在竖直立柱115和笼组件120之间施加机械力。机械位置控制机构130被配置成足够强健，以保持刚性组件120连接到半潜式平台110，同时允许一些水平移动自由度102B。在平静的海洋期间，根据生长的生物体的需求，笼组件120可以处于升高的位置101。所公开的机制和控制模式为被养殖的鱼类或其他生物体提供保护，但是需要相对较小的介入影响(interventionaleffort)——笼组件120不必水平移动(在升高的位置101)，并且不需要额外的容器和人员来保护或移动笼。此外，控制单元160的反应时间相对较短，因为在海洋变化时不需要来自海岸的干预，并且就地(而不是在海岸)测量海洋条件以提供最可靠的数据。
对刚性笼组件120进行浮力控制的浮子127可以是机械位置控制机构130的一部分，例如作为漂浮单元137，并且可以由控制单元160控制以支持刚性笼组件120的提升和降低。刚性笼组件120本身可以是半潜式的，其中浮子127提供浮力机构，该浮力机构可以独立于和/或相对于半潜式平台110的浮力进行控制。在某些实施方案中，半潜式平台110和笼120可以是独立的半潜式子系统，它们由机械位置控制机构130关联，其中竖直立柱115和浮子127提供各自的独立浮力机构(可能具有各自的一个或更多个控制单元来控制它们的浮力)。
远海水产养殖系统100还可以包括引导结构165，该引导结构165被配置成在竖直立柱115接合到竖直空腔121中的期间，当从降低的位置102移动到升高的位置101时，引导刚性组件120。引导结构165可以至少部分地与机械位置控制机构130集成，即，机械位置控制机构130可以被配置成在将刚性组件120从降低的位置102提升到升高的位置101时，提供竖直空腔121的至少近似合适的定位，该竖直空腔121位于竖直立柱115正下方(示意性地见图2B和图2C)。引导结构165可以进一步被配置成在提升和降低笼期间和/或在远海水产养殖系统100的操作期间，保护竖直立柱115和/或竖直空腔121和笼120。
机械位置控制机构130可以包括多个链条140，多个链条140将刚性组件120连接到平台110上的至少一个马达单元135，该马达单元135被配置成在控制单元160的控制下释放和收起链条140。马达单元135可以是电动的、液压的或适用于所需力的任何类型的。马达单元135可以由半潜式平台110上的起重机替换和/或辅助。
图3A-3O是根据本发明的一些实施方案的远海水产养殖系统100中的机械位置控制机构130的高层级示意性图示。机械位置控制机构130可以包括多个链条140，多个链条140将刚性组件120连接到在平台110上(例如，在竖直立柱115上)的至少一个马达单元135(包括马达、滑轮等，非常示意性地示出)，马达单元135被配置成通过控制单元160可控地释放和收起链条140(见图2B、图2C)。各种配置的引导元件132、139(见下面的非限制性示例)可用于引导竖直立柱115和竖直空腔121的相对运动，并防止它们在各种海洋条件和操作需求下操作远海水产养殖系统100期间损坏。来自图3A-3G的元件可以以任何可操作的组合进行组合，并且在图1A-1G、图2A-2C、图4A-4D和图5所图示的任何公开的系统配置的范围内操作。在某些图中而不是在其他图中对某些元件的说明仅仅是为了解释的目的，且是非限制性的。
链条140可以由一个或更多个引导件131、139(图3B)沿着竖直立柱115引导。链条140可以在对应的多个附接位置146A连接到刚性组件120，链条140可能由附加的连接结构146(图3C)稳定和支撑。附接位置146A可以被选择，以当通过马达单元135拉动链条140将刚性组件120从降低的位置102提升到升高的位置101时，将刚性组件120的竖直空腔121的顶部开口抵靠半潜式平台110的对应的竖直立柱115的底部定位。
链条140可以沿着半潜式平台110的对应的竖直立柱115的至少下部部分被引导，例如分别通过顶部引导元件131和底部引导元件139(图3B)来控制链条的移动和由链条传送的力的方向。链条140可以沿着竖直立柱115平行引导，并且可以通过连接和/或引导构件144A、144B(图3D、图3E)来稳定，和/或链条140可以沿着竖直立柱115一起引导，并且然后在连接到刚性组件120之前分成多个链条140A(图3F)。
远海水产养殖系统100还可以包括引导结构165(在图2A中示意性示出，并使用图3A-3O中的各种构件，例如构件144A、144B、146等来实现)。引导结构165可以被配置成在将刚性组件120从降低的位置102提升到升高的位置101时，将刚性组件120的竖直空腔121的顶部开口朝向半潜式平台110的对应的竖直立柱115的底部引导(见图3K中的示意性解释和图3A-3O中的各种实施方案)。引导结构165可以包括多个构件，该多个构件几何布置并且相对于所施加的力使得当通过马达单元135向上拉动链条140时，竖直空腔121的顶部开口进入对应的竖直立柱115的底部下方的正确位置(见图3K中的示意性解释和图3A-3O中的各种实施方案)。例如，引导结构165可以包括如下配置：链条140A、将链条140A连接到刚性笼组件120的连接结构146、竖直立柱115上的顶部引导元件131和底部引导元件139和边缘引导元件144、以及竖直立柱115上的引导元件132和可能在空腔121(未示出)的内侧上的引导元件132，引导元件132配置成吸收机械冲击并在竖直移动101A中沿着竖直立柱115向上和向下引导移动着的刚性笼组件120(同样见图3B和图3C)。引导结构165可以被配置成在笼120的提升和降低期间，平衡侧向操作的力，以减少或防止笼120相对于立柱115的侧向移动，并且将竖直立柱115差不多保持在竖直空腔121的中心，并且防止竖直立柱115和笼120的内侧120B在竖直空腔121中的相互冲击。
图3E示意性地图示了根据本发明的一些实施方案的机械位置控制机构130。图3E示意性地以侧视图示出了立柱115中的一个立柱上的处于降低的位置102和升高的位置101的机械位置控制机构130，以及机械位置控制机构130中的引导元件的细节。机械位置控制机构130可以包括平行的链条140，平行的链条140沿着竖直立柱115(例如，通过引导元件139、144、144A)被引导，例如沿着立柱115的边缘。引导元件139、144和/或144A可以被配置成在机械位置控制机构130的操作期间稳定链条140并保持链条140的平行配置。特别地，在立柱115的横截面中详细示出的引导元件144A可以被构造成保持链条140的相对位置，最小化刚性笼组件120的水平移动和/或最小化笼组件120和竖直立柱115之间的相对运动，如下文更详细解释的。平行的链条140可以通过在沿着刚性笼组件120的不同高度处的连接结构146连接到刚性笼组件120，连接结构146被选择为确保刚性笼组件120在降低的位置102的稳定性，并简化刚性笼组件120从降低的位置102到升高的位置101的提升，其中空腔121封闭立柱115。
图3F示意性地示出了根据本发明的一些实施方案的在机械位置控制机构130中多个链条140A的使用。在一些实施方案中，链条140可以被分成多个链条140A，链条140A锚定在笼120上，提升和降低笼120，并保持竖直立柱115在竖直空腔121中的相对位置。引导件139、142可以被配置成在系统100的操作期间引导和控制链条140A的路径。
图3G-3J示意性图示了根据本发明的一些实施方案的机械位置控制机构130的各种元件。一个或更多个链条组件可以定位在竖直立柱115的拐角处。图3G-3J举例说明了这种链条组件，链条组件可能沿着竖直立柱115的相应外部边缘定位。引导件139、147A可以被配置成沿着竖直立柱115引导链条140和/或沿着与竖直立柱115保持距离的路径引导一条或更多条链条140B，以改善笼120的施力模式，如下所述。引导件139可以是固定的顶板引导件，并且引导件147A可以是沿着支撑件147B被引导的可移动的中心板。另外的引导件147D可用于在提升和降低笼120时确保链条140B的正确运动，并且支撑件147B(例如，作为工字梁引导件)可被提供以机械地稳定机械位置控制机构130，并且可能使得引导件147A能够沿着竖直立柱115移动。减震器147E可以位于不同的位置(作为靠近链条140B与构件147C的连接的示例示出，可能类似于连接结构146)，以减弱对机械位置控制机构130的震动。边缘引导元件144可以定位在可移动支撑件147A的下方，并且另外可能起到止动件的作用(参见图3J)。可移动支撑件147A可以通过各种方式沿着支撑件147B被引导。一个或更多个链条140可以由杆和/或缆绳和/或任何其他张力施加构件代替。
图3K是根据本发明的一些实施方案的通过马达单元135和通过笼120在链条140上施加力的高层级示意性示例。机械位置控制机构130被配置为提升和降低笼120，同时保持链条140的相对位置，并且当笼120沿着竖直立柱115被引导时，最小化笼120的水平移动。特别地，机械位置控制机构130被配置成控制和执行在升高的位置101和降低的位置102之间的转换，其中在升高的位置，笼120沿着竖直立柱115移动(移动101A)，以及在降低的位置，笼120自由地连接到竖直立柱115，并且可以在不影响它们的情况下在竖直立柱下方水平地移动(移动102B)，如图2A-图2C示意性图示的。在使自身转换的期间，机械位置控制机构130被配置成以精确的方式施加力，以将笼120接合到立柱115上(102→101)，从而将立柱115配合到空腔121中，而不会在施加执行该转换所需的巨大的力时损坏它们中的任何一个。机械位置控制机构130还被配置成执行相反的转换(101→102)，同时避免损坏笼120和立柱115。在示例性计算中，图3K中标记为Fc的力达到600-1200吨之间，并且可移动支撑件147A上的竖直力的竖直分量可以达到300-700吨。机械位置控制机构130可以相应地构造成能够可靠地和精确地施加如此大的力。需要强调的是，可以保持正确的角度，以防止笼120对立柱115的冲击。
图3L示意性地图示了根据本发明的一些实施方案的用于控制可移动引导件147A的位置的定位机构134。图示的定位机构134可以被配置成将可移动引导件147A定位在适合于防止笼120和竖直立柱115之间接触的高度，例如从上图3K示意性图示的力的计算、实时测量、模拟等得出。例如，定位机构134可以被配置成将可移动引导件147A定位在笼120上方的恒定高度，即，当笼120被提升时提升可移动引导件147A，以及当笼120被降低时降低可移动引导件147A。定位机构134可以包括马达单元136(例如，独立于马达单元135)和闭合链条环141(作为非限制性示例)，以控制可移动引导件147A沿竖直立柱115的高度。
图3M-3O示意性图示了根据本发明的一些实施方案的机械位置控制机构130的元件。在一些实施方案中，机械位置控制机构130可以被配置成使用缆绳140(例如，多线缆绳)，可能与槽轮系统(sheave system)一起使用，替代或附加于链条140。使用对应的绞盘将缆绳140锚定在笼120上，例如通过升沉补偿器149B，多根缆绳可以相对于Fc减小每根缆绳中的力。笼120可以使用引导件147B和可能的夹具和/或制动器149A作为运动限制器，沿着立柱115被引导。引导件147B可以通过可移动组件149C与笼120相关联，可移动组件149C可以包括轴(具有径向和/或轴向轴承)，轴带有减震器149D(例如，液压减震器，可能通过链条传动和/或滑轮系统(未示出)连接和移动)，减震器149D通过接头149E，例如万向接头，连接到立柱115和笼120。例如，图3N示意性地图示了根据本发明的某些实施方案的可移动组件149C的配置，其是从标记为“A-A”的表面的侧视图和顶部平面图。图3O示意性地图示了可移动组件149C的替代配置，可移动组件149C由引导件和辊147F沿着引导件147B移动。
图4A-4D是根据本发明的一些实施方案的刚性笼组件中笼的配置的高层级示意性图示。刚性笼组件120包括多个笼120A、120B、120C、120D等，由笼格栅(cage grids)126分开，笼格栅126以非限制性方式示意性示出，并且可以是刚性的或者至少部分柔性的。刚性笼组件120可以包括框架122，框架122具有提供刚性笼组件120(图4B)的主干的连接构件124，以及被配置为接纳多个笼格栅126的多个轨道124A、124B，笼格栅126界定水产养殖笼120A、120B等。笼格栅126可以被刚性或柔性网125覆盖，该刚性或柔性网125被配置成将水产养殖中的动物保持在相应的笼中。对应的框架124可以被配置成支撑轨道124A、124B等，轨道124A、124B等被配置成接纳笼格栅126，可能以模块化方式，使得能够通过将笼格栅126引入对应的轨道124A、124B等(图4C)来更改笼的容积。轨道124A、124B中的至少一些可以是双轨道124A、124B，双轨道被配置成通过在移除前笼格栅126之前引入另外的笼格栅126(图4D)，能够替换对应的笼格栅126，而无需拆卸笼120A、120B、120C、120D等。注意，在图4C中，如果需要的话，空的轨道124A准备好接纳另外的笼格栅126(未图示)，同时将前笼格栅126(图示)保持在已占用的轨道124B中。框架122、124可以被配置成在升高的位置101和降低的位置102之间机械地提升和降低整个刚性笼组件120时，以及在远海水产养殖系统100的常规海上操作期间，支撑机械刚性笼组件120和带有笼格栅126的轨道124A、124B。注意，刚性笼组件120可以以任何方式构造，模块化的或非模块化的。注意，轨道124A、124B可用于笼组件120的某些实施方案中，而其他实施方案可包括一些或所有笼格栅126的永久组件，或者以不同于上述方式的至少一些笼格栅126的组件。
图5是根据本发明的一些实施方案的用于远海水产养殖系统100中的鱼类处理的可移动笼基底150的高层级示意性图示。刚性笼组件120可以被配置成能够在至少一些笼120中进行容积改变和改进。笼120的容积和深度可以根据特定的水产养殖用途进行调整，即根据笼中生长的动物的特定类型、它们的发育阶段和所需条件(海洋条件、密度条件等)。刚性笼组件120还可以被配置成能够将水产养殖中的鱼类或其他类型的动物从笼(120A)移动(159)到笼(120B)，以支持不同的生长阶段，使能够维修笼(如果需要的话)，并以受控和安全的方式收获鱼类。至少一些水产养殖笼120A可以包括竖直可移动分隔件(verticallymovable partition)150，竖直可移动分隔件150通过分割件定位装置152连接到笼120A(例如，具有支撑构件的辊)，分割件定位装置152可以由控制单元160控制。竖直可移动分隔件150可以是水平的或倾斜的，并且在其底部处可以具有旋转门机构。竖直可移动分割件150可以使鱼类通过指定的开口(例如，可移除的笼格栅126或笼格栅部件)从一个笼移动到另一个笼。分割件150可以由马达和链条移动，可能与机械位置控制机构130相关联。分割件150的移动可以与刚性笼组件120的移动(例如，从升高的位置101到降低的位置102)相协调，以便保护鱼类并使条件的变化逐渐发生。例如，根据对波涛汹涌的大海的预测，通过分割件150可以将鱼类在笼内降低，并且在预测实现时，可以降低刚性笼组件120，同时分割件150可以暂时升高，以允许鱼类有更多的时间来适应。最终，当需要最大深度时(例如，在降低的位置102)，分割件150甚至在降低的位置102处可以降低。分割件150可以进一步用于控制每个笼内的鱼类的类型或大小。
鱼类可以用各种方法从笼里移走，如抽吸、泵送、使用起重机、使用螺杆泵等。远海水产养殖系统100还可以包括分拣系统(未示出)，该分拣系统被布置成根据鱼类随着它们生长的大小，通过大小对鱼类进行分拣，并在笼120A、120B等之间移动鱼类。维护设施111可以包括用于监测笼和鱼类的计算机化中心(视觉地、化学地和/或使用环境传感器，例如氧气传感器、温度传感器、盐度传感器等)，例如，测量鱼类的生物量，管理和控制投喂过程，检测疾病迹象，并允许工作人员持续监控水产养殖。海上远海水产养殖系统100还可以包括设施111，该设施允许工作人员昼夜不停地对水下的笼进行维护，包括拆卸和更换部件。半潜式平台110可以包括允许供给和鱼类运输的船舶停泊设施，以及直升机起落架。
图6是根据本发明的一些实施方案的说明远海水产养殖方法200的高层级流程图。方法200可以由系统100实现，并且系统可以被配置成操作该方法200。一些列出的阶段是可选的，并且这些阶段的顺序可以根据操作考虑而改变。
方法200包括将水产养殖笼的刚性组件机械地连接到半潜式平台，半潜式平台包括多个竖直立柱(阶段202)，该半潜式平台被配置为具有用于支持水产养殖的存储和维护设施(阶段204)。刚性组件被配置成包括多个竖直空腔，该竖直空腔被形成为接纳半潜式平台的对应的竖直立柱(阶段210)。
方法200还包括配置机械连接以在刚性组件和半潜式平台之间提供可控的相对位置，可控的相对位置包括至少两个操作位置(阶段220)：升高的位置，其被配置为使刚性组件将对应的竖直立柱封闭在竖直空腔中(阶段230)，以限制刚性组件的水平移动(阶段232)，同时使在升高的位置进行竖直位置调节成为可能(阶段235)，以及降低的位置，其被配置成使刚性组件在对应的竖直立柱下方(阶段240)，可能地允许刚性组件在降低的位置进行一些水平和竖直移动(阶段245)。
方法200还包括控制刚性组件和半潜式平台之间的相对位置(阶段250)，以便在出现特定的恶劣海洋条件时，或者在需要的任何其他时间，将刚性组件从升高的位置移动到降低的位置，并且在特定条件下，将刚性组件从降低的位置移动到升高的位置(阶段260)，并且在特定条件下，例如平静的大海时，将刚性组件从降低的位置移动到升高的位置(阶段270)。
方法200还可以包括在将刚性组件从降低的位置提升到升高的位置时，将刚性组件的竖直空腔的顶部开口朝向半潜式平台的对应的竖直立柱的底部引导(阶段280)。
方法200还可以包括配置机械连接以包括多个链条，多个链条将刚性组件连接到平台上的至少一个马达单元(阶段290)，并且配置至少一个马达单元以可控地释放和收起链条(阶段295)。
方法200还可以包括在对应的多个附接位置将链条连接到刚性组件，该附接位置被选择成在通过至少一个马达单元拉动链条将刚性组件从降低的位置提升到升高的位置时，将刚性组件的竖直空腔的顶部开口抵靠半潜式平台的对应的竖直立柱的底部定位(阶段300)。
方法200可以进一步包括沿着半潜式平台的对应的竖直立柱的至少下部部分引导链条(阶段305)。
在某些实施方案中，方法200可以进一步包括将刚性组件配置成具有多个轨道，该多个轨道被配置成接纳界定水产养殖笼的多个笼格栅(阶段310)。方法200还可以包括将至少一些轨道配置为双轨道，这使得能够在不拆卸笼的情况下更换对应的笼格栅(阶段315)。使用轨道是可选的特征，并且方法200可以在没有阶段310和315的情况下执行。方法200还可以包括在至少一些水产养殖笼中配置和使用竖直可移动分割件，以控制笼的容积，将鱼类从一个笼移动到另一个笼和/或从笼中移走鱼类(阶段320)。
在上面的描述中，实施方案是本发明的示例或实施方式。“一个实施方案”、“实施方案”、“某些实施方案”或“一些实施方案”的各种表现不一定都指相同的实施方案。尽管本发明的各种特征可以在单个实施方案的背景下进行描述，但这些特征还可以单独地提供或者以任何合适的组合提供。相反地，尽管为了清楚起见本文可在单独实施方案的背景下描述本发明，但本发明也可在单一的实施方案中实施。本发明的某些实施方案可包括来自上面所公开的不同实施方案的特征，并且某些实施方案可包含来自上面所公开的其他实施方案的要素。本发明的要素在具体实施方案的背景下的公开不应认为是限制其仅在该具体实施方案中使用。此外，应理解，本发明可以以不同的方式执行或实施，并且本发明可以在以上描述中所概述的实施方案之外的某些实施方案中实施。
本发明不限于那些附图或对应的描述。例如，流程不需要移动通过每个所示的方框或状态，或以与所示出和所描述的完全相同的顺序移动。本文中所使用的技术术语和科学术语的意思是本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的，除非另有定义。虽然本发明已参考有限数量的实施方案进行描述，但是这些不应被理解为对本发明的范围的限制，而是理解为一些优选实施方案的范例。其他可能的变型、修改和应用也在本发明的范围内。因此，本发明的范围不应受限于至此已描述的内容，而是受限于所附权利要求及其法律的等同物。

Claims (32)

1.一种远海水产养殖系统，包括：
半潜式平台(110)，所述半潜式平台具有用于支持水产养殖的存储和维护设施，所述半潜式平台(110)包括部分地位于海洋表面(90)下方的多个竖直立柱(115)并且通过所述多个竖直立柱(115)漂浮，并且所述半潜式平台(110)包括至少一个马达单元(135)，
水产养殖笼(120A、120B……)的刚性组件(120)，所述刚性组件包括多个竖直空腔(121)，所述竖直空腔具有被配置成接纳所述半潜式平台(110)的对应的竖直立柱(115)的形式，
机械位置控制机构(130)，所述机械位置控制机构包括多个张力施加构件(140)，所述多个张力施加构件(140)被配置为将所述刚性组件(120)机械地连接到所述半潜式平台(110)上的所述至少一个马达单元(135)，并且被配置为控制所述刚性组件和所述半潜式平台之间的相对位置，以提供至少两个操作位置：
升高的位置(101)，在所述升高的位置，所述刚性组件(120)将对应的竖直立柱(115)封闭在所述竖直空腔(121)中，以及
降低的位置(102)，在所述降低的位置，所述刚性组件(120)在对应的竖直立柱(115)下方，
控制单元(160)，所述控制单元被配置为控制所述机械位置控制机构(130)和所述至少一个马达单元(135)，以在出现特定条件时将所述刚性组件(120)从所述升高的位置(101)移动到所述降低的位置(102)，并且在特定条件时将所述刚性组件(120)从所述降低的位置(102)移动到所述升高的位置(101)，以及
引导结构(165)，所述引导结构被配置成在将所述刚性组件(120)从所述降低的位置(102)提升到所述升高的位置(101)时，将所述刚性组件(120)的所述竖直空腔(121)的顶部开口朝向所述半潜式平台(110)的对应的竖直立柱(115)的底部引导。
2.根据权利要求1所述的远海水产养殖系统，其中，所述多个张力施加构件(140)中的一个或多个包括：链条、杆，或缆绳。
3.根据权利要求1或2所述的远海水产养殖系统，其中，所述张力施加构件在对应的多个附接位置处连接到所述刚性组件，所述多个附接位置被选择成当通过所述至少一个马达单元拉动所述张力施加构件将所述刚性组件从所述降低的位置提升到所述升高的位置时，将所述刚性组件的所述竖直空腔的顶部开口抵靠所述半潜式平台的对应的竖直立柱的底部定位。
4.根据权利要求1或2所述的远海水产养殖系统，其中，所述张力施加构件(140)沿着所述半潜式平台(110)的对应的竖直立柱(115)的至少下部部分被引导。
5.根据权利要求3所述的远海水产养殖系统，其中，所述张力施加构件(140)沿着所述半潜式平台(110)的对应的竖直立柱(115)的至少下部部分被引导。
6.根据权利要求1、2和5中任一项所述的远海水产养殖系统，其中，所述刚性组件(120)包括多个轨道(124A、124B……)，所述多个轨道被配置为接纳界定所述水产养殖笼(120A、120B……)的多个笼格栅。
7.根据权利要求3所述的远海水产养殖系统，其中，所述刚性组件(120)包括多个轨道(124A、124B……)，所述多个轨道被配置为接纳界定所述水产养殖笼(120A、120B……)的多个笼格栅。
8.根据权利要求4所述的远海水产养殖系统，其中，所述刚性组件(120)包括多个轨道(124A、124B……)，所述多个轨道被配置为接纳界定所述水产养殖笼(120A、120B……)的多个笼格栅。
9.根据权利要求6所述的远海水产养殖系统，其中，所述轨道(124A、124B……)中的至少一些是双轨道，所述双轨道被配置成能够在不拆卸所述水产养殖笼(120A、120B……)的情况下更换对应的笼格栅。
10.根据权利要求7或8所述的远海水产养殖系统，其中，所述轨道(124A、124B……)中的至少一些是双轨道，所述双轨道被配置成能够在不拆卸所述水产养殖笼(120A、120B……)的情况下更换对应的笼格栅。
11.根据权利要求1、2、5和7-9中任一项所述的远海水产养殖系统，其中，所述水产养殖笼(120A、120B……)中的至少一些包括竖直可移动分隔件(150)，所述竖直可移动分隔件通过分隔件定位装置(152)连接到所述水产养殖笼并由所述控制单元(160)控制。
12.根据权利要求3所述的远海水产养殖系统，其中，所述水产养殖笼(120A、120B……)中的至少一些包括竖直可移动分隔件(150)，所述竖直可移动分隔件通过分隔件定位装置(152)连接到所述水产养殖笼并由所述控制单元(160)控制。
13.根据权利要求4所述的远海水产养殖系统，其中，所述水产养殖笼(120A、120B……)中的至少一些包括竖直可移动分隔件(150)，所述竖直可移动分隔件通过分隔件定位装置(152)连接到所述水产养殖笼并由所述控制单元(160)控制。
14.根据权利要求6所述的远海水产养殖系统，其中，所述水产养殖笼(120A、120B……)中的至少一些包括竖直可移动分隔件(150)，所述竖直可移动分隔件通过分隔件定位装置(152)连接到所述水产养殖笼并由所述控制单元(160)控制。
15.根据权利要求10所述的远海水产养殖系统，其中，所述水产养殖笼(120A、120B……)中的至少一些包括竖直可移动分隔件(150)，所述竖直可移动分隔件通过分隔件定位装置(152)连接到所述水产养殖笼并由所述控制单元(160)控制。
16.根据权利要求1、2、5、7-9和12-15中任一项所述的远海水产养殖系统，其中，所述刚性组件(120)包括浮力机构(127)，所述浮力机构由所述控制单元(160)控制。
17.根据权利要求3所述的远海水产养殖系统，其中，所述刚性组件(120)包括浮力机构(127)，所述浮力机构由所述控制单元(160)控制。
18.根据权利要求4所述的远海水产养殖系统，其中，所述刚性组件(120)包括浮力机构(127)，所述浮力机构由所述控制单元(160)控制。
19.根据权利要求6所述的远海水产养殖系统，其中，所述刚性组件(120)包括浮力机构(127)，所述浮力机构由所述控制单元(160)控制。
20.根据权利要求10所述的远海水产养殖系统，其中，所述刚性组件(120)包括浮力机构(127)，所述浮力机构由所述控制单元(160)控制。
21.根据权利要求11所述的远海水产养殖系统，其中，所述刚性组件(120)包括浮力机构(127)，所述浮力机构由所述控制单元(160)控制。
22.一种远海水产养殖方法，包括：
使用多个张力施加构件将水产养殖笼的刚性组件机械地连接到半潜式平台上的至少一个马达单元，所述半潜式平台具有用于支持水产养殖的存储和维护设施，并且包括部分地位于海洋表面下方的多个竖直立柱且通过所述多个竖直立柱漂浮，
其中，所述刚性组件被配置成包括多个竖直空腔，所述多个竖直空腔被形成为接纳所述半潜式平台的对应的竖直立柱，
配置所述机械连接，以在所述刚性组件和所述半潜式平台之间提供可控的相对位置，所述可控的相对位置包括至少两个操作位置：
升高的位置，在所述升高的位置，所述刚性组件将对应的竖直立柱封闭在所述竖直空腔中，以及，
降低的位置，在所述降低的位置，所述刚性组件在对应的竖直立柱下方，以及
控制所述刚性组件和所述半潜式平台之间的相对位置，以在出现特定条件时将所述刚性组件从所述升高的位置移动到所述降低的位置，并且在特定条件下将所述刚性组件从所述降低的位置移动到所述升高的位置，并且
在将所述刚性组件从所述降低的位置提升到所述升高的位置时，将所述刚性组件的所述竖直空腔的顶部开口朝向所述半潜式平台的对应的竖直立柱的底部引导。
23.根据权利要求22所述的远海水产养殖方法，包括配置所述至少一个马达单元，以可控地释放和收起所述张力施加构件。
24.根据权利要求23所述的远海水产养殖方法，包括在对应的多个附接位置将所述张力施加构件连接到所述刚性组件，所述附接位置被选择成：在通过所述至少一个马达单元拉动所述张力施加构件将所述刚性组件从所述降低的位置提升到所述升高的位置时，将所述刚性组件的所述竖直空腔的顶部开口抵靠所述半潜式平台的对应的竖直立柱的底部定位。
25.根据权利要求23或24所述的远海水产养殖方法，包括沿着所述半潜式平台的对应的竖直立柱的至少下部部分引导所述张力施加构件。
26.根据权利要求22-24中任一项所述的远海水产养殖方法，包括配置所述刚性组件以具有多个轨道，所述多个轨道被配置成接纳界定所述水产养殖笼的多个笼格栅。
27.根据权利要求25所述的远海水产养殖方法，包括配置所述刚性组件以具有多个轨道，所述多个轨道被配置成接纳界定所述水产养殖笼的多个笼格栅。
28.根据权利要求26所述的远海水产养殖方法，包括将所述轨道中的至少一些配置为双轨道，所述双轨道能够在不拆卸所述水产养殖笼的情况下更换对应的笼格栅。
29.根据权利要求27所述的远海水产养殖方法，包括将所述轨道中的至少一些配置为双轨道，所述双轨道能够在不拆卸所述水产养殖笼的情况下更换对应的笼格栅。
30.根据权利要求22-24、27-29中任一项所述的远海水产养殖方法，包括在所述水产养殖笼中的至少一些中配置竖直可移动分隔件以控制笼容积。
31.根据权利要求25所述的远海水产养殖方法，包括在所述水产养殖笼中的至少一些中配置竖直可移动分隔件以控制笼容积。
32.根据权利要求26所述的远海水产养殖方法，包括在所述水产养殖笼中的至少一些中配置竖直可移动分隔件以控制笼容积。
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