CN113115733A - 一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，包括船体，船体上设有水泵和气泵，进一步还包括网箱本体，网箱本体的外侧周向设有若干个浮球机构，网箱本体的外侧还固定有浪高仪和海流计，浮球机构上设有若干个可开闭的第一开口，浮球机构上的第一开口分别与水泵、气泵通过管道连接，网箱本体内设有立柱，浮球机构与立柱连接，立柱的顶端设有风电装置；本发明利用两种作业方式，使得水面位置的网箱本体承受的波浪载荷较小，养殖空间为水面下网箱包围的水体，本装置上浮或下潜时皆保证有半球的养殖空间，网箱整体系统受力较小，且本装置上浮或下潜时皆保证至少有对称半球的养殖空间，网箱整体系统受力较小，保证了网箱安全。

Description

一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱
技术领域
本发明涉及海上养殖网箱制造技术领域，特别是涉及一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱。
背景技术
养殖网箱与海上风电、波浪电相结合具有巨大的经济效益和应用前景，但截至目前将以上功能相结合的且结构形式适宜的智能网箱设计严重不足。现有技术中，申请号为“CN201910291584.5”的发明专利公开了“一种阵列摆式波浪能发电装置及网箱养殖装置”，但是其并未公开关于通过改进注排水、注排气的控制模式提高养殖网箱工作稳定性的技术构思，依旧存在较大的缺陷，因此目前亟需一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，包括船体，所述船体上设有水泵和气泵，进一步还包括网箱本体，所述网箱本体的外侧周向设有若干个浮球机构，所述网箱本体的外侧还固定有浪高仪和海流计，所述浮球机构上设有若干个可开闭的第一开口，所述浮球机构上的第一开口分别与所述水泵、气泵通过管道连接，所述网箱本体内设有立柱，所述浮球机构与所述立柱连接，所述立柱的顶端设有风电装置，所述风电装置位于所述网箱本体的外侧；
所述立柱内设有执行组件，所述船体上设有控制终端，所述控制终端与所述执行组件通讯连接；
所述控制终端包括辨识模块，所述辨识模块的输入端与所述浪高仪、海流计通讯连接，所述辨识模块的输出端分别电性连接有显示模块、网络服务器，所述网络服务器的输出端信号连接有数据处理模块，所述数据处理模块的输出端信号连接有指令单元，所述指令单元的输出端电性连接有信号发射模块的输入端，所述信号发射模块的输入端电性连接有语音控制单元，所述语音控制单元和所述指令单元的输出端还与所述水泵、气泵电性连接；所述执行组件包括信号接收模块，所述信号发射模块与所述信号接收模块信号连接，所述信号接收模块电性连接有操作模块，所述风电装置与所述操作模块电性连接。
优选的，所述网箱本体包括两个半球形框架，所述半球形框架上可拆卸连接有网衣，两个所述半球型框架之间可拆卸连接，所述浮球机构周向设置在两个所述半球型框架的连接处。
优选的，所述浮球机构包括若干个浮球和固定在所述浮球上的连接杆，若干个所述浮球周向固定在两个所述半球型框架的连接处，所述连接杆和所述立柱均为空心管结构，所述浮球为空心球结构，所述浮球通过连接杆与所述立柱连通，所述浮球与连接杆的连接处设置有可开闭的第二开口，所述第一开口与第二开口上均安装有第一电磁阀。
优选的，两个所述半圆形框架的连接处周向固定有若干个锚链，所述锚链连接有锚，所述半圆形框架为钢制框架，所述立柱为船用无缝钢管。
优选的，所述立柱内设有输电线路，所述输电线路的一端贯穿所述连接杆并与所述第一电磁阀连接，所述输电线路的另一端连接所述操作模块。
优选的，所述水泵、气泵与所述浮球之间的管道上安装有第二电磁阀，所述语音控制单元和所述指令单元的输出端与所述第二电磁阀电性连接。
优选的，所述指令单元包括指令密码模块，所述指令密码模块的输入端与所述数据处理模块信号连接，所述指令密码模块的输出端信号连接有单片机，所述单片机与所述信号发射模块电性连接。
优选的，所述语音控制单元包括音频输入模块，所述音频输入模块电性连接有HMI模块，所述HMI模块电性连接有线性声学回声消除器，所述线性声学回声消除器电性连接有降噪模块，所述降噪模块电性连接有非线性声学回声消除器，所述非线性声学回声消除器电性连接有DSP模块，所述DSP模块电性连接有语音识别模块，所述语音识别模块电性连接有主控芯片，所述主控芯片电性连接所述信号发射模块。
优选的，所述网络服务器与所述辨识模块之间电性连接有信号转换器。
优选的，所述浪高仪、海流计与所述辨识模块之间通讯连接有以太网通信模块。
本发明公开了以下技术效果：与现有技术相比，本发明充分利用了养殖与海上风力发电相结合的方式，当网箱本体遇到风浪较大时，通过浪高仪和海流计进行检测，控制终端控制执行组件并带动浮球机构排空气注水，使得网箱本体的顶端脖颈处下沉至海面；当风浪较小时，通过浪高仪和海流计进行检测，控制终端控制执行组件并带动浮球机构注空气排水，使得网箱本体的中间区域上升至水面，此时浮球机构受到海面波浪作用，风电装置持续发电作业，为执行组件供电。本发明使用风电装置与网箱本体相结合的设备合理性角度设计完善，风电装置可提供网箱本体整体升降的所需电能，并且本发明利用上述两种作业方式，使得水面位置的网箱本体承受的波浪载荷较小，养殖空间为水面下网箱包围的水体，且本装置上浮或下潜时皆保证至少有对称半球的养殖空间，网箱整体系统受力较小，保证了网箱安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明网箱本体的轴测图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明控制终端与执行组件的结构示意图；
图4为实施例2中仓室的结构示意图；
图5为实施例2中立柱的结构示意图；
其中，1为船体，2为水泵，3为气泵，4为立柱，5为风电装置，5.1为风力发电机，5.2为转动轴，5.3为导带，6为半球形框架，7为网衣，8为浮球，9为连接杆，10为锚链，11为锚，12为仓室，13为隔板，14为操作室，15为电梯间，16为电梯缆索，17为电梯，18为PLC。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参照图1-3，本发明提供一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，包括船体1，所述船体1上设有水泵2和气泵3，进一步还包括网箱本体，所述网箱本体的外侧周向设有若干个浮球机构，所述网箱本体的外侧还固定有浪高仪和海流计以及养殖鱼类视频监控等自动化检测设备，所述浮球机构上设有若干个可开闭的第一开口，所述浮球机构上的第一开口分别与所述水泵2、气泵3通过管道连接，所述网箱本体内设有立柱4，所述浮球机构与所述立柱4连接，所述立柱4的顶端设有风电装置5，所述风电装置5位于所述网箱本体的外侧；所述立柱4内设有执行组件，所述船体1上设有控制终端，所述控制终端与所述执行组件通讯连接；当网箱本体遇到风浪较大时，通过浪高仪、海流计进行检测，控制终端控制执行组件并带动浮球机构排空气注水，使得网箱本体的顶端脖颈处下沉至海面；当风浪较小时，通过浪高仪、海流计进行检测，控制终端控制执行组件并带动浮球机构注空气排水，使得网箱本体的中间区域上升至水面，此时浮球机构受到海面波浪作用，风电装置5持续发电作业，为执行组件供电。船体1上还设有投饵机、换网机、水下作业装置等仪器，根据实际需求，通过控制终端控制其执行工作。
所述控制终端包括辨识模块，辨识模块用于接收浪高仪、海流计提供的电信号，所述辨识模块的输入端与所述浪高仪、海流计通讯连接，所述辨识模块的输出端分别电性连接有显示模块、网络服务器，通过辨识模块将风浪图像传送至显示模块进行投影，工作人员可实时观测，并且该信号通过网络服务器上传云端进行储存，所述网络服务器的输出端信号连接有数据处理模块，实时浪高、海流信号通过数据处理模块进行处理，并通过指令单元输出指令，所述数据处理模块的输出端信号连接有指令单元，所述指令单元的输出端电性连接有信号发射模块的输入端，通过指令单元自动输出指令通过信号发射模块传送至信号接收模块，所述信号发射模块的输入端电性连接有语音控制单元，在指令单元出现故障时，工作人员可通过显示模块判断风浪信息，手动通过语音控制单元输出指令至信号发射模块，所述语音控制单元和所述指令单元的输出端还与所述水泵2、气泵3电性连接；所述执行组件包括信号接收模块，所述信号发射模块与所述信号接收模块信号连接，所述信号接收模块电性连接有操作模块，所述风电装置5与所述操作模块电性连接。通过自动控制的指令单元与手动控制的语音控制单元这两种控制方式，为实现本实施例提供了双保险，可任意切换控制模式，通过上述两个单元能够控制水泵2、气泵3的工作状态与浮球机构的注水、注气作业方式。
进一步优化方案，所述网箱本体包括两个半球形框架6，所述半球形框架6上可拆卸连接有网衣7，两个所述半球型框架6之间可拆卸连接，设计两个半球型框架6能够使得本装置受力合理，且便于日常维护，所述浮球机构周向设置在两个所述半球型框架6的连接处。所述浮球机构包括若干个浮球8和固定在所述浮球8上的连接杆9，若干个所述浮球8周向固定在两个所述半球型框架6的连接处，所述连接杆9和所述立柱4均为空心管结构，所述浮球8为空心球结构，所述浮球8通过连接杆9与所述立柱4连通，所述浮球8与连接杆9的连接处设置有可开闭的第二开口，所述第一开口与第二开口上均安装有第一电磁阀，所述水泵2、气泵3与所述浮球8之间的管道上安装有第二电磁阀，所述语音控制单元和所述指令单元的输出端与所述第二电磁阀电性连接，两个所述半圆形框架6的连接处周向固定有若干个锚链10，所述锚链10连接有锚11，将锚11接地实现本装置的固定，不会被风浪卷走，所述半圆形框架6为钢制框架，受力性能好，且提高框架的稳固性，所述立柱4为船用无缝钢管，实现防腐功能，所述立柱4内设有输电线路，所述输电线路的一端贯穿所述连接杆9并与所述第一电磁阀连接，所述输电线路的另一端连接所述操作模块，操作模块经过接收信号后，对第一电磁阀的开闭进行控制，统一配合语音控制单元或指令单元调控第二电磁阀的流动量、水泵2和气泵3的工作模式，实现排空气注水与排水注空气两种作业模式。
进一步优化方案，所述指令单元包括指令密码模块，所述指令密码模块的输入端与所述数据处理模块信号连接，所述指令密码模块的输出端信号连接有单片机，所述单片机与所述信号发射模块电性连接，采用指令密码模块接收数据处理后的指令信号，并发送至单片机，由单片机发出控制指令至信号发射模块。
进一步优化方案，所述语音控制单元包括音频输入模块，优选为麦克风，所述音频输入模块电性连接有HMI模块，所述HMI模块电性连接有线性声学回声消除器，所述线性声学回声消除器电性连接有降噪模块，所述降噪模块电性连接有非线性声学回声消除器，所述非线性声学回声消除器电性连接有DSP模块，所述DSP模块电性连接有语音识别模块，所述语音识别模块电性连接有主控芯片，所述主控芯片电性连接所述信号发射模块。将特定工作人员的语音录入语音识别模块，为提高系统安全性，语音控制单元只满足特定人群使用，语音识别模块一直处于待触发的状态，语音识别模块接收到特定语音触发指令并识别通过，则语音识别模块在设定的时间内都处于待接收语音指令的状态，当音频输入模块在设定的时间内再次接收到相关语音指令后，将采集到的语音信号发送给语音识别模块，语音识别模块对接收到的语音信号进行识别，并将识别的语音指令传输给主控芯片，主控芯片根据接收到的语音指令输出相关动作指令最终传送到操作单元进行动作处理。
进一步优化方案，所述网络服务器与所述辨识模块之间电性连接有信号转换器，负责将浪高红外信号转换为Wifi信号。
进一步优化方案，所述浪高仪、海流计与所述辨识模块之间通讯连接有以太网通信模块，浪高信号通过以太网传输至辨识模块，提高通讯传输效率。
实施例2
参照图4-5，与上述实施例1的不同之处在于，所述风电装置5的位置设置为仓室12，所述仓室12固定在所述立柱4的顶面上且位于所述网箱本体的外侧，所述仓室12内固定有隔板13，所述隔板13的顶部空间内设置风电装置5，所述隔板13的底部空间为操作室14，所述操作室14内设有电梯间15，并且在操作室14内设置有同样的控制终端，所述立柱2为中空结构，所述立柱2的空腔内设有电梯缆索16，所述电梯缆索16上设有电梯17，所述电梯17通过PLC18进行控制升降，由于执行组件大部分设置在立柱4内，工作人员可进入电梯间15乘坐电梯17进入至立柱4内对执行组件上的各电器元件进行检修，PLC18控制电梯17沿电梯缆索16方向升降，工作人员可在操作室14内通过控制终端控制网箱本体升降运动，也可在船体1上通过控制终端控制网箱本体升降运动。
所述风电装置5包括风力发电机5.1，所述风力发电机5.1的输出端连通所述控制终端和执行组件，所述风力发电机5.1上安装有转动轴5.2，所述转动轴5.2的端部伸出所述仓室12的顶壁并绕接有导带5.3，所述导带5.3盘绕在所述转动轴5.2上。通过海上风吹动导带5.3旋转，带动风力发电机5.1供电，为操作室14内部以及船体1上的控制终端和执行组件提供电源。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，包括船体(1)，所述船体(1)上设有水泵(2)和气泵(3)，其特征在于：进一步还包括网箱本体，所述网箱本体的外侧周向设有若干个浮球机构，所述网箱本体的外侧还固定有浪高仪和海流计，所述浮球机构上设有若干个可开闭的第一开口，所述浮球机构上的第一开口分别与所述水泵(2)、气泵(3)通过管道连接，所述网箱本体内设有立柱(4)，所述浮球机构与所述立柱(4)连接，所述立柱(4)的顶端设有风电装置(5)，所述风电装置(5)位于所述网箱本体的外侧；
所述立柱(4)内设有执行组件，所述船体(1)上设有控制终端，所述控制终端与所述执行组件通讯连接；
所述控制终端包括辨识模块，所述辨识模块的输入端与所述浪高仪、海流计通讯连接，所述辨识模块的输出端分别电性连接有显示模块、网络服务器，所述网络服务器的输出端信号连接有数据处理模块，所述数据处理模块的输出端信号连接有指令单元，所述指令单元的输出端电性连接有信号发射模块的输入端，所述信号发射模块的输入端电性连接有语音控制单元，所述语音控制单元和所述指令单元的输出端还与所述水泵(2)、气泵(3)电性连接；所述执行组件包括信号接收模块，所述信号发射模块与所述信号接收模块信号连接，所述信号接收模块电性连接有操作模块，所述风电装置(5)与所述操作模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，其特征在于：所述网箱本体包括两个半球形框架(6)，所述半球形框架(6)上可拆卸连接有网衣(7)，两个所述半球型框架(6)之间可拆卸连接，所述浮球机构周向设置在两个所述半球型框架(6)的连接处。
3.根据权利要求2所述的一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，其特征在于：所述浮球机构包括若干个浮球(8)和固定在所述浮球(8)上的连接杆(9)，若干个所述浮球(8)周向固定在两个所述半球型框架(6)的连接处，所述连接杆(9)和所述立柱(4)均为空心管结构，所述浮球(8)为空心球结构，所述浮球(8)通过连接杆(9)与所述立柱(4)连通，所述浮球(8)与连接杆(9)的连接处设置有可开闭的第二开口，所述第一开口与第二开口上均安装有第一电磁阀。
4.根据权利要求2所述的一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，其特征在于：两个所述半圆形框架(6)的连接处周向固定有若干个锚链(10)，所述锚链(10)连接有锚(11)，所述半圆形框架(6)为钢制框架，所述立柱(4)为船用无缝钢管。
5.根据权利要求3所述的一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，其特征在于：所述立柱(4)内设有输电线路，所述输电线路的一端贯穿所述连接杆(9)并与所述第一电磁阀连接，所述输电线路的另一端连接所述操作模块。
6.根据权利要求5所述的一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，其特征在于：所述水泵(2)、气泵(3)与所述浮球(8)之间的管道上安装有第二电磁阀，所述语音控制单元和所述指令单元的输出端与所述第二电磁阀电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，其特征在于：所述指令单元包括指令密码模块，所述指令密码模块的输入端与所述数据处理模块信号连接，所述指令密码模块的输出端信号连接有单片机，所述单片机与所述信号发射模块电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，其特征在于：所述语音控制单元包括音频输入模块，所述音频输入模块电性连接有HMI模块，所述HMI模块电性连接有线性声学回声消除器，所述线性声学回声消除器电性连接有降噪模块，所述降噪模块电性连接有非线性声学回声消除器，所述非线性声学回声消除器电性连接有DSP模块，所述DSP模块电性连接有语音识别模块，所述语音识别模块电性连接有主控芯片，所述主控芯片电性连接所述信号发射模块。
9.根据权利要求1所述的一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，其特征在于：所述网络服务器与所述辨识模块之间电性连接有信号转换器。
10.根据权利要求1所述的一种适用于海上风力发电的升降式养殖网箱，其特征在于：所述浪高仪、海流计与所述辨识模块之间通讯连接有以太网通信模块。
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