CN115136914A - 海上养殖设备、海上养殖平台及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海上养殖设备、海上养殖平台及风力发电机组，海上养殖设备用于安装在海上支撑结构上，海上支撑结构包括多个桩腿，海上养殖设备包括：网箱，能够与至少两个桩腿活动连接；高度调节装置，用于将网箱悬挂在海上支撑结构上，并且能够使网箱沿桩腿的高度方向移动以将网箱定位在不同高度位置；海况监测装置，被配置为监测海况参数；和控制器，控制器被配置为根据海况参数控制高度调节装置，以调整网箱的设置高度。根据本发明的海上养殖设备，能够在海况不佳、容易对网箱和海上支撑结构造成较大冲击时及时改变网箱的高度位置，有效减少网箱和海上支撑结构所承受的载荷，也就不必额外增强网箱和海上支撑结构的结构强度，有助于降低成本。

Description

海上养殖设备、海上养殖平台及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种海上养殖设备、海上养殖平台及风力发电机组。

背景技术

海洋风电“平价”已经到来，然而深水海上风电成本高，增大了实现“平价”的难度。通过将深水海上风电与海上养殖相结合，则可以极大降低深水海上风电的成本，提高经济效益。

然而，深水区波浪载荷大，为抵抗波浪力和海流力，养殖网箱设备需增强结构，加粗渔网或其他保护措施，导致成本提高。此外，当前海上风机在深水区的基础主要是导管架基础，风机基础造价高，网箱又会增大风机基础所受到的波浪载荷，使得风机基础同样需要增强结构，导致风机基础的成本提高。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种海上养殖设备、海上养殖平台及风力发电机组，以解决将深水海上风电与海上养殖相结合时成本提高的问题。

根据本发明的一方面，提供一种海上养殖设备，用于安装在海上支撑结构上，海上支撑结构包括多个桩腿，海上养殖设备包括：网箱，能够与至少两个桩腿活动连接；高度调节装置，用于将网箱悬挂在海上支撑结构上，并且能够使网箱沿桩腿的高度方向移动以将网箱定位在不同高度位置；海况监测装置，被配置为监测海况参数；和控制器，控制器被配置为根据海况参数控制高度调节装置，以调整网箱的设置高度。

根据本发明的实施例的海上养殖设备，通过配置能够调节网箱的高度位置的高度调节装置，并结合海况监测装置和控制器实现对高度调节装置的自动控制，能够在海况参数达到一定条件时自动将网箱调节到合适的高度，从而在海况不佳、容易对网箱和海上支撑结构造成较大冲击时及时改变网箱的高度位置，有效减少网箱和海上支撑结构所承受的载荷，也就不必额外增强网箱和海上支撑结构的结构强度，有助于降低成本。

可选地，海况监测装置包括波高测量仪，用于监测波高；控制器还被配置为根据波高控制高度调节装置，以调整网箱的设置高度。

可选地，控制器还被配置为：当波高大于等于波高阈值时，控制高度调节装置将网箱下放到预定深度。

可选地，海上支撑结构还包括斜撑，支撑在相邻的两个桩腿之间，海上养殖设备还包括能够连接在桩腿和/或斜撑上的空心杆，波高测量仪设置在桩腿、斜撑和空心杆中的至少一个上，空心杆的内腔用于容纳波高测量仪的至少部分传输线。

可选地，控制器还被配置为：当波高达到最大阈值时，控制高度调节装置将网箱下放至移动下限位置。

可选地，海况监测装置包括温度监测装置和/或海冰厚度监测装置，温度监测装置用于监测温度，海冰厚度监测装置用于监测海冰厚度；控制器还被配置为：根据温度监测装置和/或海冰厚度监测装置的监测结果，控制高度调节装置，以调整网箱的设置高度。

可选地，海况监测装置包括海流流速监测装置，海流流速监测装置用于监测海流流速；控制器还被配置为：当海流流速大于等于流速阈值时，控制高度调节装置下放网箱。

可选地，海流流速监测装置与网箱相连接，控制器还被配置为：在下放网箱的过程中，实时获取海流流速监测装置测得的当前海流流速；当当前海流流速小于等于设定流速时，控制高度调节装置将网箱定位在当前高度位置。

可选地，控制器还被配置为：在下放网箱的过程中，实时获取海上支撑结构的当前载荷，其中，当前载荷包括波浪载荷、冰载荷、海流载荷中的至少之一；当当前载荷小于等于设定载荷时，控制高度调节装置将网箱定位在当前高度位置。

可选地，海况监测装置包括移动物体监测装置，移动物体监测装置用于监测网箱周围的移动物体的位置信息；控制器还被配置为根据位置信息控制高度调节装置，使网箱避开移动物体。

可选地，控制器还被配置为：根据从海况监测装置接收到的海况参数，输出警示信息。

可选地，网箱包括：多个连接件，分别与桩腿活动连接，并与高度调节装置相连接；和渔网，与多个连接件的至少一部分可拆卸连接。

可选地，连接件呈环状，用于活动地套设在桩腿上，连接件包括第一套环、第二套环以及连接在第一套环和第二套环之间的至少一个支杆，第一套环和第二套环中的至少一个与高度调节装置相连接。

可选地，至少一个支杆与第一套环可拆卸连接，和/或至少一个支杆与第二套环可拆卸连接。

可选地，一个桩腿对应设置多个高度调节装置，对应于同一个桩腿的多个高度调节装置围绕所对应的桩腿的周向均匀分布。

根据本发明的另一方面，提供一种海上养殖平台，海上养殖平台包括：海上支撑结构，包括至少两个桩腿，海上支撑结构为海上风机基础；和上述的海上养殖设备，海上养殖设备安装在海上支撑结构上。

可选地，桩腿包括导向段和连接在导向段下端的限位部，限位部用于限制网箱的移动下限位置。

可选地，控制器还被配置为：在正常工作状态下，控制高度调节装置，使网箱的上端低于海平面，网箱的下端与限位部的间距大于等于预留高度，预留高度的取值范围为3m至5m。

可选地，限位部的直径自限位部的上端至限位部的下端逐渐增大。

根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组，风力发电机组包括上述的海上养殖平台。

当将该海上养殖设备安装在深水海上风电的海上风机基础上时，可实现深水海上风电与养殖相结合，极大地降低深水海上风电的建造成本，充分利用海洋资源。同时利用可移动的网箱也可以降低恶劣环境下网箱额外增加的载荷，既实现了深水海上风电与养殖的有效结合，也避免了养殖导致的海上风机基础成本的增加，有助于控制深水海上风电的风机基础成本，促进实现海洋风电“平价”。此外，当需要进行捕捞、检查维修网箱等作业时，也可利用高度调节装置将网箱提升到海面以上，可降低作业难度，提升作业效率和作业安全性。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述以及其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的风力发电机组的部分结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的连接件的结构示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的海上养殖平台的俯视图。

附图标号说明：

1：海上养殖设备；

11：网箱；111：连接件；1111：第一套环；1112：第二套环；1113：支杆；112：渔网；

12：高度调节装置；121：柔性连接件；122：卷扬机；

13：波高测量仪；

14：空心杆；

2：海上支撑结构；21：桩腿；211：导向段；212：限位段；22：斜撑；23：平台；

3：风机塔筒。

具体实施方式

现在，将参照附图详细地描述根据本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的组件。

本发明的实施例提供了一种可自动上下移动的网箱结构，可以应用于海上风力发电机组，也可以应用于海上其他平台基础上，解决了网箱固定在风机基础上或其他平台基础时成本较高的问题。以下进行详细阐述。

图1是根据本发明的一个实施例的风力发电机组的部分结构示意图。

参照图1，本发明实施例提供的海上养殖设备1，用于安装在海上支撑结构2上。当将深水海上风电与海上养殖相结合时，海上支撑结构2则为海上风机基础。海上支撑结构2包括多个桩腿21，能够用于固定和支撑下文介绍的海上养殖设备1的网箱11。

海上养殖设备1包括网箱11、高度调节装置12、海况监测装置和控制器。

其中，网箱11包括多个连接件111和渔网112。多个连接件111分别与桩腿21活动连接，并与高度调节装置12相连接。渔网112与多个连接件111的至少一部分可拆卸连接。渔网112可具体采用碳纤维材料制成，使网箱11韧性好，强度高，不易损坏。渔网112也可采用聚乙烯、尼龙等材料制成。其中，连接件111可仅与多个桩腿21中的至少两个桩腿21活动连接，也就是与部分桩腿21或全部桩腿21活动连接。当连接的桩腿21数量较少，例如为两个时，可利用渔网112本身的韧性撑开一定的养殖空间，也可额外设置支撑结构来撑开渔网112，形成养殖空间。当连接的桩腿21数量足够多，例如为至少三个时，通过将渔网112与多个连接件111连接，并将多个连接件111与位于不同位置的桩腿21连接，可以将渔网112张开形成一定的养殖空间。

通过为网箱11配置独立的连接件111，可利用连接件111实现与桩腿21的活动连接，并直接与高度调节装置12相连，可通过拉动连接件111实现提升网箱11，下放连接件111实现下放网箱11，结构稳定可靠。

海况监测装置可以检测海况参数，并将检测结果发送给控制器，控制器可以根据海况参数控制高度调节装置12来调整网箱11的高度，从而减少了风浪或浮冰等外界环境因素对渔网112造成的干扰和损坏，有助于延长渔网112的使用寿命。

此外，将渔网112与多个连接件111的至少一部分可拆卸连接，可实现渔网112的拆卸，便于对渔网112进行拆装和维护，提升了操作便利性。可以理解的是，渔网112可以是与多个连接件111中的至少一个连接件111可拆卸连接，也可以是与指定连接件111的至少一部分结构可拆卸连接。

图2是根据本发明的一个实施例的连接件的结构示意图。

参照图2，具体来说，连接件111呈环状，用于活动地套设在桩腿21上，连接件111包括第一套环1111、第二套环1112以及连接在第一套环1111和第二套环1112之间的至少一个支杆1113，第一套环1111和第二套环1112中的至少一个与高度调节装置12相连接。

通过采用此结构，可以利用具有一定间距的第一套环1111和第二套环1112实现与桩腿21的稳定连接，第一套环1111可对应于渔网112的上端，第二套环1112可对应于渔网112的下端。支杆1113连接在第一套环1111和第二套环1112之间，既可起到支撑作用，又可用于与渔网112可拆卸连接，例如可将渔网112缠绕在一个支杆1113上，实现渔网112与连接件111的可拆卸连接。具体地，可将连接有渔网112的支杆1113置于桩腿21的外侧，使得装配完成后渔网112包围在全部桩腿21的外侧，起到撑开渔网112的作用，并尽量增大网箱11形成的养殖空间，渔网112还具有底部的网面，最终形成侧面和底部闭合的网箱11。其中，支杆1113的数量可按需设置，数量越多，连接件111的结构越稳定，但数量过多时也会造成不必要的浪费和增重，可限制支杆1113的数量以节约成本、合理控制连接件111的重量。当支杆1113的数量为多个时，可围绕第一套环1111和第二套环1112的周向均匀分布，例如3个支杆1113位于第一套环1111和第二套环1112的三等分点，又如图2所示，4个支杆1113位于第一套环1111和第二套环1112的四等分点。

第一套环1111和第二套环1112的内径略大于桩腿21的外径，既可确保连接件111沿桩腿21上下自由移动，又可减少连接件111与桩腿21的碰撞，延长网箱11和海上支撑结构2的实用寿命。对于支杆1113的型式，在此不作限制，例如可采用圆形杆、圆管、H型梁、T型梁、工字型梁等，只要可以保证连接件111的结构强度即可。

可选地，至少一个支杆1113与第一套环1111可拆卸连接，和/或至少一个支杆1113与第二套环1112可拆卸连接，例如可采用螺栓连接，可将连接件111部分或整体拆卸开，便于渔网112的拆卸更换，也便于将网箱11和桩腿21的拆装，提升了操作效率。

可选地，也可将至少一个支杆1112与第一套环1111、第二套环1112固定连接，例如焊接连接，可确保连接可靠。

海上养殖设备1中的高度调节装置12用于将网箱11悬挂在海上支撑结构2上，并且能够使网箱11沿桩腿21的高度方向移动以将网箱11定位在不同高度位置。

通过配置高度调节装置12，能够调节网箱11的高度位置。具体来说，在恶劣环境下，可控制网箱11向下移动，使网箱11远离海面，降低波浪对网箱11的作用力，从而减小海上支撑结构2受到的荷载，增加海上支撑结构2的安全性和稳定性，也就不必额外增强网箱11和海上支撑结构2的结构强度，有助于减轻基础重量，降低成本。养殖查看时，尤其是在捕捞季节，可控制网箱11向上移动，使网箱11露出海面，如果上部空间足够，可将网箱11整体提升至海面以上，有利于养殖的捕捞，同时，如渔网112发生破损或连接件111发生损坏均可将网箱11提出海面，方便修理，不用人工下水或入水很深修理，既保障了人员安全，又解决了维修问题。

可选地，如图1所示，高度调节装置12包括相连接的柔性连接件121和卷扬机122，柔性连接件121远离卷扬机122的一端与网箱11相连接。柔性连接件121具体可为钢索，钢索上端连接卷扬机122，下端连接网箱11的连接件111，通过控制卷扬机122卷绕收紧钢索或下放钢索，可控制连接件111上下移动，从而实现网箱11的上升和下降。

可选地，对于如图2所示的连接件111，可在上端的第一套环1111上设置吊耳，用于连接高度调节装置12，具体可连接柔性连接件121，能够确保高度调节装置12与连接件111的相对位置稳定可靠，保证了网箱11稳定移动和定位。对于吊耳的具体型式，在此不作限制，只要能够与高度调节装置12可靠连接即可。

可选地，一个桩腿21对应设置多个高度调节装置12，对应于同一个桩腿21的多个高度调节装置12围绕所对应的桩腿21的周向均匀分布。通过沿桩腿21的周向均匀设置多个高度调节装置12，能够分散驱动力，减少单个高度调节装置12的功耗，有助于提升系统运行稳定性和可靠性，从而牵引网箱11迅速调整其高度，提升了网箱11高度调整的响应速度，能够有效减少恶劣环境对网箱11的作用力。

图3是根据本发明的一个实施例的海上养殖平台的俯视图。

参照图3，海上支撑结构2具有4个桩腿21，每个桩腿21均与网箱11的连接件111连接，对应于一个桩腿21布置了3台卷扬机122，也就是对应布置3个高度调节装置12。

如前所述，海上养殖设备1还进一步包括海况监测装置和控制器。海况监测装置被配置为监测海况参数，控制器被配置为根据海况参数控制高度调节装置12，以调整网箱11的设置高度，能够在海况参数达到一定条件时自动将网箱11调节到合适的高度，从而在海况不佳、容易对网箱11和海上支撑结构2造成较大冲击时及时改变网箱11的高度位置，有效减少网箱11和海上支撑结构2所承受的载荷，也就不必额外增强网箱11和海上支撑结构2的结构强度，有助于降低成本。

如图1和图3所示，海上支撑结构2还包括支撑在相邻的两个桩腿21之间的斜撑22，以及位于斜撑22上方的平台23，控制器以及高度调节装置12的卷扬机122可设置在平台23上。控制器可直接搭载控制算法，完成决策和控制，海上养殖设备也可配置与控制器相连接的通信装置，用于将海况监测装置测得的海况参数发送至陆上采集器，由远程控制终端完成决策，并接收远程控制终端反馈的控制指令，发送至控制器，以供控制器根据控制指令控制高度调节装置12。

具体地，海况监测装置包括波高测量仪、温度监测装置、海冰厚度监测装置、海流流速监测装置、移动物体监测装置中的至少一个，相应地，监测的海况参数包括波高、温度、海冰厚度、海流流速、移动物体的位置信息中的至少一个，其中，波高对应于潜在的波浪载荷，温度和海冰厚度对应于潜在的冰载荷，海流流速对应于潜在的海流载荷，移动物体的位置信息对应于潜在的偶然荷载。这些海况监测装置可以独立使用，也可以搭配使用，以从上述至少一个海况参数的维度对高度调节装置12进行控制，调整网箱11的设置高度。可以理解的是，当利用上述至少两个海况监测装置来控制高度调节装置12调整网箱11的设置高度时，具体可将网箱11调整至满足全部海况参数的要求的设置高度，以保证减少网箱11和海上支撑结构2所承受的各项载荷。

接下来对上述各个海况监测装置及其对应的控制策略分别进行介绍。

波高测量仪13

海上载荷主要包括波浪载荷和海流载荷，其中波浪载荷的影响尤其显著，网箱11的设置更会极大增加海上支撑结构2受到的波浪载荷。波高测量仪13用于监测场区波高的变化情况，能够恰当地反映波浪载荷，即波高越大，网箱11和海上支撑结构2承受的波浪载荷越大。

可选地，海上养殖设备1还包括能够连接在桩腿21和/或斜撑22上的空心杆14，波高测量仪13可以设置在桩腿21、斜撑22和空心杆14中的至少一个上，空心杆14的内腔用于容纳波高测量仪13的至少部分传输线。例如图1所示，空心杆14连接在斜撑22的交叉点上，波高测量仪13设置在空心杆14远离平台23的一端，波高测量仪13的传输线可通过空心杆14最终连接到平台23上的控制器，能够对传输线起到一定的保护作用。

相应地，控制器被配置为根据波高控制高度调节装置12，以调整网箱11的设置高度，能够在波高增大、判断将造成较大的波浪载荷时下放网箱11，由于波浪载荷随着水深的增加逐步降低，因而下放网箱11可减小波浪对网箱11的作用力，从而增加海上支撑结构2的安全性和稳定性，既实现了深水海上风电与养殖的有效结合，也避免了养殖导致的海上风机基础成本的增加。可选地，控制器还被配置为当波高测量仪13监测到波高降低，判断波浪载荷已经处于安全范围内时，控制高度调节装置12将网箱11上移至原位，以满足养殖需求。

可选地，控制器还被配置为：当波高大于等于波高阈值时，控制高度调节装置12将网箱11下放到预定深度。当遭遇恶劣天气时，尤其是波高变化较大，最大波高超过一定限度时，网箱11的存在会极大增大波浪载荷，对于海上支撑结构2不利。通过配置波高阈值，能够将判断是否下放网箱11的策略简化为数值对比，也就是将测得的波高与波高阈值作比较，在确定波高超过波高阈值时，就认为波浪载荷较大，可下放网箱11。此外，通过配置预定深度，能够在控制下放网箱11时直接下放到确定的深度，可简化下放控制策略。其中，网箱11的深度具体可以是网箱11的上端与海平面的间距，将网箱11下放到预定深度也就是使网箱11的上端与海平面的间距达到预定深度，可减小网箱11的结构本身的高度产生的影响。这两方面的简化策略能够降低数据处理负荷，提升控制响应速度，有助于迅速及时地调整网箱11高度，进而有效减小网箱11和海上支撑结构2承受的波浪载荷。

具体地，波高测量仪13可以按照一定的采样周期向控制器传输测得的波高，具体可仅传输当前采样周期的最大采样值，也就是最大波高，以供控制器基于该最大波高进行控制，可降低数据传输量和控制器的计算负荷。可以理解的是，该采样周期也不宜过长，以确保控制的及时性。

具体地，可统计海上养殖设备1所处的场区的历史波高数据得到波高阈值和预定深度，从而根据实际海况设置合理的波高阈值和预定深度，提升控制准确度和控制效果。可选地，将历史波高数据的指定分位数确定为波高阈值，此处的分位数为上侧分位数，例如将历史波高数据的10％分位数确定为波高阈值，也就是历史上大于等于波高阈值的波高只占全部历史波高数据的10％，则可在监测到当前的波高大于历史上90％的波高时，认为波浪载荷较大，可下放网箱11。可选地，将历史波高数据的平均值、最大值的一半或中位数作为预定深度，也可同时确定出这三个值中的至少两个，并将其中的最大值作为预定深度。经测试，当网箱11下放到该预定深度时，受到的波浪载荷会大幅降低，可以满足海上支撑结构2的承载要求。其中，历史波高数据可以选取最近一段时间内的波高数据，例如最近一年、最近两年，选择的时间越长，数据基础就越大，越能够抚平偶然因素造成的数据波动。但选取的时间也不宜过长，以便于合理控制计算负荷，并保证这些数据能够尽量接近当前的实际海况，提升数据参考价值。

可选地，控制器还被配置为：当波高达到最大阈值时，控制高度调节装置12将网箱11下放至移动下限位置。通过配置最大阈值，能够在极端恶劣天气下直接将网箱11下放至移动下限位置，从而迅速作出反应，降低网箱11和海上支撑结构2受极端波浪载荷影响而损坏的风险，提升了海上支撑结构2的安全性和稳定性。

具体地，最大阈值可以选择海上养殖设备1所处的场区的历史波高数据最大值，为体现其极端性，此处的历史波高数据可以选择较长的历史时期，例如选择最近20年、甚至最近50年的历史波高数据最大值，一方面可确保控制安全可靠，另一方面，此时得到的最大阈值往往较大，能够降低网箱11被直接下放至移动下限位置的概率，避免网箱11被频繁大幅下放，保证了海上养殖设备1的运行稳定性。

可选地，控制器还被配置为：当波高小于等于安全波高时，控制高度调节装置12将网箱11上移至初始高度位置，也就是网箱11在正常工作状态下所处的位置，后文将对网箱11的初始高度位置做具体介绍，此处暂不展开描述。类似于波高阈值，设置安全波高，安全波高小于波高阈值，能够在波高降低至安全范围时，将网箱11回升至原位，控制便捷、合理，响应迅速。具体地，参照波高阈值，也可结合历史波高数据得到安全波高，例如将历史波高数据的60％分位数确定为安全波高，以确保海面已经恢复平静后再回升网箱11，降低网箱11升降频次。

温度监测装置和/或海冰厚度监测装置

当海面结冰时，海冰漂浮，会对网箱11造成撞击，产生冰载荷，且海冰厚度越大，冰载荷越大。温度监测装置用于监测温度，能够在监测到温度低于零摄氏度时预估会产生海冰，也能够结合监测到的温度直接预估可能出现的海冰厚度。海冰厚度监测装置则可直接监测海冰厚度。控制器还被配置为：根据温度监测装置和/或海冰厚度监测装置的监测结果，控制高度调节装置12，以调整网箱11的设置高度，避免网箱11受到海冰撞击，有助于降低网箱11和海上支撑结构2所承受的冰载荷。

具体地，温度监测装置和/或海冰厚度监测装置的监测结果最终都指向海冰厚度，以便控制器结合海冰厚度控制高度调节装置12调整网箱11的设置高度。可选地，可结合温度监测装置和海冰厚度监测装置，在监测到温度低于零摄氏度时，利用海冰厚度监测装置监测海冰厚度，则海冰厚度监测装置不必始终工作，可降低能耗。也可单独使用海冰厚度监测装置，保持监测海冰厚度，以简化设备。还可单独使用温度监测装置，根据监测到的温度预估海冰厚度，能够在尚未结冰之前提前移动网箱11，降低了网箱11和海冰一起冻住、无法移动的情况发生的概率，提升了控制安全性。

具体到控制器对高度调节装置12的控制，由于海冰往往漂浮在海面上，因而可以在监测结果表明海冰厚度大于等于0，也就是已经结冰或预估会结冰的情况下，控制高度调节装置12将网箱11下放至海冰以下，即可降低网箱11受海冰撞击的风险。然而监测结果存在一定误差，且海冰厚度可能会增厚，因而控制器可具体控制高度调节装置12将网箱11下放设定高度，使网箱的顶端与海冰的底端之间的距离大于等于安全距离，例如将安全距离设定为监测的海冰厚度，从而进一步降低网箱11受海冰撞击的风险。

可选地，控制器还被配置为：当监测到的海冰厚度小于0，控制高度调节装置12将网箱11上移至初始高度位置。此时可认为周围不存在海冰，例如海冰漂移开或海冰融化，冰载荷的风险解除，重新回升网箱11，可以满足养殖需求。

海流流速监测装置

如前所述，海上载荷还包括海流载荷，且海流流速越大，海流载荷越大。海流流速监测装置用于监测海流流速；相应地，控制器被配置为：当海流流速大于等于流速阈值时，控制高度调节装置12下放网箱11。通过配置流速阈值，能够将判断是否下放网箱11的策略简化为数值对比，也就是将测得的海流流速与流速阈值作比较，在确定海流流速超过流速阈值时，就认为海流载荷较大，可下放网箱11，该策略能够降低数据处理负荷，提升控制响应速度，有助于迅速及时地下放网箱11，进而有效减小网箱11和海上支撑结构2承受的海流载荷。

可选地，海流流速监测装置与网箱11相连接，从而能够可靠地监测网箱11所在位置的海流流速，以明确网箱11承受的海流载荷。控制器还被配置为：在下放网箱11的过程中，实时获取海流流速监测装置测得的当前海流流速；当当前海流流速小于等于设定流速时，控制高度调节装置12将网箱11定位在当前高度位置。随着网箱11的下放，网箱11所处环境的海流流速会逐渐降低，承受的海流载荷也会逐渐降低，实时获取的当前海流流速则能够有效反映下放过程中当前高度位置处的海流载荷强弱。通过配置设定流速，能够在确定当前海流流速小于等于设定流速时认为海流载荷已经足够小，将网箱11定位在当前高度位置即可，实现了简化、准确、有效的控制。

具体地，海流流速监测装置可以按照一定的采样周期向控制器传输测得的海流流速，具体可仅传输当前采样周期的最大采样值，也就是最大海流流速，以供控制器基于该最大海流流速进行控制，可降低数据传输量和控制器的计算负荷。可以理解的是，该采样周期也不宜过长，以确保控制的及时性。

具体地，流速阈值和设定流速可以根据网箱11和海上支撑结构2的结构强度确定，例如流速阈值为2.5m/s，设定流速为2m/s；又如流速阈值为2.8m/s，设定流速为2.2m/s。

关于网箱的回升，在一些实施例中，可选地，控制器还被配置为：当网箱11在当前高度位置定位的持续时长达到设定时长，控制高度调节装置12将网箱11上移至初始高度位置。也就是在网箱11下放位置稳定后，若经历了设定时长，则认为海面已趋于稳定，将网箱11回升至原位，以满足养殖需求。

在另一些实施例中，可选地，海面或网箱11的初始高度位置处也设置有海流流速监测装置，以监测海面或网箱11的初始高度位置处的海流流速，控制器还被配置为：当海面或网箱11的初始高度位置处的海流流速小于等于安全流速，控制高度调节装置12将网箱11上移至初始高度位置。通过直接监测海面或网箱11的初始高度位置处的海流流速，能够准确判断当前环境是否恢复稳定，据此确定是否回升网箱11，可提升控制的准确性。

在另一些实施例中，可选地，海流流速监测装置设置在海面或网箱11的初始高度位置处，而不与网箱11相连接，可减少海流流速监测装置的设置数量。控制器还被配置为：当海流流速大于等于流速阈值时，控制高度调节装置12将网箱11下放设定高度，当海流流速小于等于安全流速，控制高度调节装置12将网箱11上移至初始高度位置。配合海流流速监测装置的设置，控制器通过结合监测到的海流流速，可迅速判断是否下放或回升网箱11，控制策略简洁可靠。通过配置设定高度，则可以给出简洁、具体的下放策略，能够迅速将网箱11下放设定高度，确保了及时响应。

对于海况监测装置采用了前述波高测量仪13、温度监测装置、海冰厚度监测装置、海流流速监测装置中的至少之一的情况，也就是结合波浪载荷、冰载荷、海流载荷中的至少之一来调节网箱11的高度位置时，可选地，控制器还被配置为：在下放网箱11的过程中，实时获取海上支撑结构2的当前载荷，其中，当前载荷包括波浪载荷、冰载荷、海流载荷中的至少之一；当当前载荷小于等于设定载荷时，控制高度调节装置12将网箱11定位在当前高度位置。由于下放网箱11的根本目的在于降低海上支撑结构2所承受的载荷，通过直接获取海上支撑结构2的当前载荷，并在当前载荷小于等于设定载荷时停止下放网箱11，可以充分保证海上支撑结构2的载荷降低至安全范围，确保海上支撑结构2的结构不受破坏，也就不必额外增强海上支撑结构2的结构强度，有助于降低成本。

其中，若当前载荷包括波浪载荷、冰载荷、海流载荷中的至少两个，可针对每项载荷配置相应的设定载荷，在每项载荷均小于等于相应的设定载荷时，才认为当前载荷小于等于设定载荷。也可计算出全部载荷的综合等效载荷，并将综合等效载荷与设定载荷作比较，进行控制。其中，对于综合等效载荷的具体计算方法，可采用例如加权后求和、加权后相乘、取指数(或对数)后求和、取指数(或对数)后相乘等方法，在此不作限制。

移动物体监测装置

当海面漂浮物或海水中移动的物体与网箱11发生碰撞时，会对网箱11和海上支撑结构2造成冲击，此部分载荷属于偶然荷载。移动物体监测装置用于监测网箱11周围的移动物体的位置信息，例如可为红外线探测仪、超声波探测仪。控制器还被配置为根据位置信息控制高度调节装置12，使网箱11避开移动物体。其中，位置信息具体包括在水平面内移动物体与网箱11的间距，以及在高度方向上移动物体与网箱11的间距，前者用于确定是否需要调整网箱11高度来避开移动物体，后者用于确定应当控制网箱11上升还是下降。由此，即可有效避免移动物体撞击网箱11，有助于降低网箱11和海上支撑结构2的偶然荷载。

在一些实施例中，可选地，控制器还被配置为：根据从海况监测装置接收到的海况参数，输出警示信息。具体来说，就是在根据海况参数确定需要调整网箱11的高度时，输出警示信息，以提示操作人员网箱11的高度即将被调整。

本发明另一方面的实施例提供了一种海上养殖平台，海上养殖平台包括海上支撑结构2和上述的海上养殖设备1，因而具有上述海上养殖设备1的全部有益技术效果，在此不再赘述。

具体地，如图1所示，海上支撑结构2包括多个桩腿21，海上支撑结构2为海上风机基础；海上养殖设备1安装在海上支撑结构2上，其中网箱11可与至少两个桩腿21活动连接。桩腿21能够插入海底泥面，以实现海上支撑结构2的固定。海上支撑结构2还包括支撑在相邻的两个桩腿21之间的斜撑22。斜撑22可为如图1所示的X斜撑，也可为K斜撑或水平撑。斜撑22可为如图1所示的单层结构，也可为多层结构。海上支撑结构2还包括位于斜撑22上方的平台23，控制器以及高度调节装置12的卷扬机122可设置在平台23上。图1中的高度H1、H3、H4分别展示了海上支撑结构2的平台高程、冲刷泥面高程、桩端高程。

可选地，如图1所示，桩腿21包括导向段211和连接在导向段211下端的限位部212，限位部212用于限制网箱11的移动下限位置。通过为桩腿21配置导向段211，可引导网箱11沿导向段211上下移动。通过在导向段211下端配置限位部212，则可将网箱11的移动范围控制在移动下限位置以上，以免网箱11下移过多。

可以理解的是，连接件111的第一套环1111和第二套环1112的内径略大于桩腿21的外径，具体是略大于导向段211的外径，限位部212的远端与桩腿21的中心线的间距的二倍则大于第一套环1111和第二套环1112的内径，以起到防止网箱11下移的作用。

具体地，限位部212高于海上支撑结构2的冲刷泥面高程H3，可确保网箱11始终与泥面具有足够间距，防止网箱11下沉至与泥面相接触而损坏。此外，斜撑22位于导向段211的上部，在支撑桩腿21的同时也能够起到限制网箱11的移动上限位置的作用，以免网箱11上移至与平台23相接触，与平台23相互冲击损坏。结合限位部212和斜撑22，即可限制网箱11的移动范围。

对于限位部212的具体结构，在一些实施例中，可选地，如图1所示，限位部212的直径自限位部212的上端至限位部212的下端逐渐增大，形成渐扩的变径段结构，可引导套设在导向段211上的连接件111逐步下降至移动下限位置，能够起到为网箱11导向、缓冲的作用，降低了限位时的网箱11和限位部212之间的冲击，降低了对网箱11和限位部212的损耗，提升了海上养殖平台的安全稳定性。

在另一些实施例中，可选地，限位部212是设置在导向段211侧面的凸起结构或凸环结构，例如可焊接在导向段211上，又如可与导向段211一体成型，同样可以起到限制网箱11的移动下限位置的作用，限位部212与导向段211的具体连接形式在此不做限制。

可选地，控制器还被配置为：在正常工作状态下，控制高度调节装置12，使网箱11的位置处于初始高度位置，此时网箱11的上端低于海平面(图1中的高度H2展示了海平面)，网箱11的下端与限位部212的间距大于等于预留高度，预留高度的取值范围为3m至5m。也就是说，正常养殖时，网箱11的顶端接近海平面H2，网箱11的底端位于水深中等或中等偏下位置，距离限位部212至少3m至5m，从而既保证了网箱11淹没在海水中，以满足养殖需求，又能够为网箱11的自由升降提供空间。

本发明另一方面的实施例提供了一种风力发电机组，风力发电机组包括上述的海上养殖平台，因而具有上述海上养殖平台的全部有益技术效果，在此不再赘述。进一步地，如图1所示，风力发电机组还包括设置在海上支撑结构2的平台23上的塔筒3，以及设置在塔筒3顶端的机头组件(图中未示出)，机头组件具体包括相连接的叶轮和发电机，用于将叶轮的转动动能转换为电能。

虽然上面已经详细描述了本发明的实施例，但本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明的实施例做出各种修改和变形。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变形仍将落入权利要求所限定的本发明的实施例的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种海上养殖设备(1)，用于安装在海上支撑结构(2)上，所述海上支撑结构(2)包括多个桩腿(21)，其特征在于，所述海上养殖设备(1)包括：

网箱(11)，能够与至少两个所述桩腿(21)活动连接；

高度调节装置(12)，用于将所述网箱(11)悬挂在所述海上支撑结构(2)上，并且能够使所述网箱(11)沿所述桩腿(21)的高度方向移动以将所述网箱(11)定位在不同高度位置；

海况监测装置，被配置为监测海况参数；和

控制器，所述控制器被配置为根据所述海况参数控制所述高度调节装置(12)，以调整所述网箱(11)的设置高度。

2.如权利要求1所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，

所述海况监测装置包括波高测量仪(13)，用于监测波高；

所述控制器还被配置为根据所述波高控制所述高度调节装置(12)，以调整所述网箱(11)的设置高度。

3.如权利要求2所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，所述控制器还被配置为：当所述波高大于等于波高阈值时，控制所述高度调节装置(12)将所述网箱(11)下放到预定深度。

4.如权利要求2所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，所述海上支撑结构(2)还包括斜撑(22)，支撑在相邻的两个所述桩腿(21)之间，所述海上养殖设备(1)还包括能够连接在所述桩腿(21)和/或所述斜撑(22)上的空心杆(14)，所述波高测量仪(13)设置在所述桩腿(21)、所述斜撑(22)和所述空心杆(14)中的至少一个上，所述空心杆(14)的内腔用于容纳所述波高测量仪(13)的至少部分传输线。

5.如权利要求2所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，所述控制器还被配置为：当所述波高达到最大阈值时，控制所述高度调节装置(12)将所述网箱(11)下放至移动下限位置。

6.如权利要求1所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，

所述海况监测装置包括温度监测装置和/或海冰厚度监测装置，所述温度监测装置用于监测温度，所述海冰厚度监测装置用于监测海冰厚度；

所述控制器还被配置为：根据所述温度监测装置和/或所述海冰厚度监测装置的监测结果，控制所述高度调节装置(12)，以调整所述网箱(11)的设置高度。

7.如权利要求1所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，

所述海况监测装置包括海流流速监测装置，所述海流流速监测装置用于监测海流流速；

所述控制器还被配置为：当所述海流流速大于等于流速阈值时，控制所述高度调节装置(12)下放所述网箱(11)。

8.如权利要求7所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，所述海流流速监测装置与所述网箱(11)相连接，所述控制器还被配置为：

在下放所述网箱(11)的过程中，实时获取所述海流流速监测装置测得的当前海流流速；

当所述当前海流流速小于等于设定流速时，控制所述高度调节装置(12)将所述网箱(11)定位在当前高度位置。

9.如权利要求1所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，所述控制器还被配置为：

在下放所述网箱(11)的过程中，实时获取所述海上支撑结构(2)的当前载荷，其中，所述当前载荷包括波浪载荷、冰载荷、海流载荷中的至少之一；

当所述当前载荷小于等于设定载荷时，控制所述高度调节装置(12)将所述网箱(11)定位在当前高度位置。

10.如权利要求1所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，

所述海况监测装置包括移动物体监测装置，所述移动物体监测装置用于监测所述网箱(11)周围的移动物体的位置信息；

所述控制器还被配置为根据所述位置信息控制所述高度调节装置(12)，使所述网箱(11)避开所述移动物体。

11.如权利要求1所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，所述控制器还被配置为：

根据从所述海况监测装置接收到的所述海况参数，输出警示信息。

12.如权利要求1至11中任一项所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，所述网箱(11)包括：

多个连接件(111)，分别与所述桩腿(21)活动连接，并与所述高度调节装置(12)相连接；和

渔网(112)，与多个所述连接件(111)的至少一部分可拆卸连接。

13.如权利要求12所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，

所述连接件(111)呈环状，用于活动地套设在所述桩腿(21)上，所述连接件(111)包括第一套环(1111)、第二套环(1112)以及连接在所述第一套环(1111)和第二套环(1112)之间的至少一个支杆(1113)，所述第一套环(1111)和所述第二套环(1112)中的至少一个与所述高度调节装置(12)相连接。

14.如权利要求13所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，

所述至少一个支杆(1113)与所述第一套环(1111)可拆卸连接，和/或所述至少一个支杆(1113)与所述第二套环(1112)可拆卸连接。

15.如权利要求1至11中任一项所述的海上养殖设备(1)，其特征在于，

一个所述桩腿(21)对应设置多个所述高度调节装置(12)，对应于同一个所述桩腿(21)的多个所述高度调节装置(12)围绕所对应的所述桩腿(21)的周向均匀分布。

16.一种海上养殖平台，其特征在于，所述海上养殖平台包括：

海上支撑结构(2)，包括至少两个桩腿(21)，所述海上支撑结构(2)为海上风机基础；和

如权利要求1至15中任一项所述的海上养殖设备(1)，所述海上养殖设备(1)安装在所述海上支撑结构(2)上。

17.如权利要求16所述的海上养殖平台，其特征在于，

所述桩腿(21)包括导向段(211)和连接在导向段(211)下端的限位部(212)，所述限位部(212)用于限制所述网箱(11)的移动下限位置。

18.如权利要求17所述的海上养殖平台，其特征在于，

所述控制器还被配置为：在正常工作状态下，控制所述高度调节装置(12)，使所述网箱的上端低于海平面，所述网箱的下端与所述限位部的间距大于等于预留高度，所述预留高度的取值范围为3m至5m。

19.如权利要求17所述的海上养殖平台，其特征在于，

所述限位部(212)的直径自所述限位部(212)的上端至所述限位部(212)的下端逐渐增大。

20.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求16至19中任一项所述的海上养殖平台。

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