CN116075220A - 一种水产养殖照明器和照明系统以及一种照明方法 - Google Patents

一种水产养殖照明器和照明系统以及一种照明方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116075220A
CN116075220A CN202180054303.XA CN202180054303A CN116075220A CN 116075220 A CN116075220 A CN 116075220A CN 202180054303 A CN202180054303 A CN 202180054303A CN 116075220 A CN116075220 A CN 116075220A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
luminaire
light output
water surface
output portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180054303.XA
Other languages
English (en)
Inventor
M·图莫洛
S·A·胡森
M·P·C·M·克林
L·A·M·德琼
Y·M·D·莫雷尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Signify Holding BV
Original Assignee
Signify Holding BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Signify Holding BV filed Critical Signify Holding BV
Publication of CN116075220A publication Critical patent/CN116075220A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
    • A01K63/06—Arrangements for heating or lighting in, or attached to, receptacles for live fish
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K79/00—Methods or means of catching fish in bulk not provided for in groups A01K69/00 - A01K77/00, e.g. fish pumps; Detection of fish; Whale fishery
    • A01K79/02—Methods or means of catching fish in bulk not provided for in groups A01K69/00 - A01K77/00, e.g. fish pumps; Detection of fish; Whale fishery by electrocution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V14/00—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
    • F21V14/04—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of reflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/0471—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor detecting the proximity, the presence or the movement of an object or a person
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K61/00—Culture of aquatic animals
    • A01K61/60—Floating cultivation devices, e.g. rafts or floating fish-farms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/30—Lighting for domestic or personal use
    • F21W2131/308—Lighting for domestic or personal use for aquaria
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/80—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in fisheries management
    • Y02A40/81—Aquaculture, e.g. of fish

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)

Abstract

一种水产养殖照明器(10，12)在水面下产生向上光(26)和向下光(24)。向上光(26)全部以相对于垂直方向的大于阈值角度的角度被引导。在向上方向和向下方向之间的光划分可以是可配置的。替代地或附加地，阈值角度可以是可配置的，使得它确保光超过在水面处的全内反射的角度。以此方式，照明器可适应于照明器的预期安装位置和/或主要的水面条件(例如波浪)。

Description

一种水产养殖照明器和照明系统以及一种照明方法
技术领域
本发明涉及一种水产养殖照明器和照明系统以及一种照明方法。
背景技术
水产养殖是农业的海洋对应物，其中水生动物(例如鱼)在受控条件下繁殖，或者收获水生植物。在这些环境下繁殖的鱼的示例包括鲑鱼、罗非鱼、鲶鱼、鲈鱼、鲷鱼和鳟鱼。水产养殖是一个快速发展的领域，其在过去几十年中经历了几次重大变化。特别地，水产养殖在以可持续方式养活世界方面正获得相当大的重要性。
水产养殖有许多不同的应用，其中的一些是基于改善鱼类种群的生长或其质量，其他的影响较小规模的系统(如水族馆)以改善珊瑚的生长。食用海藻和藻类也是令人感兴趣的市场，例如，考虑到这两者已经在东方国家广泛使用，并且在世界其他地方正获得越来越多的关注。
众所周知，光在水产养殖中(例如在室内淡水和室外淡水或海水中)起着重要的作用。
用于这种应用的已知照明系统应用传统的人造光源，例如金属卤化物灯。当要应用人造光时，这些灯就打开。最近，已经提出应用包括发光二极管(LED)的光源。LED系统的主要优点是这种系统允许更好地控制光强度、光束形状和所发射光的颜色。
为了最有效地将光传送到期望的位置，照明器应该浸没在水中。然而，水对于照明器来说是一个恶劣的环境，尤其是在开放水域(海洋或大洋)养鱼。这提出了许多挑战，例如由于变化的温度、波浪、潮汐、不期望的生物污损等。
一个挑战是保持光输出是可预测的、稳定的和高效的。一种方法是使用浮子(浮标)将照明器悬挂在水面下固定距离处。照明器随后跟随潮汐。取而代之的选项是将照明器固定在水下的固定高度处，而不是跟随潮汐，因为这使得照明器的固定能够更加稳健。
期望跨越不同深度提供均匀的照明。这意味着对于位于水面下一定深度的照明器，光输出应该向上发射和向下发射。向上发射和向下发射的光的适当比例将取决于照明器的深度和要被照亮的体积的深度。因此，每个照明器必须为其确切的预期用途而设计。
向上发射光也可能是低效的，因为低于水-空气边界的临界角的光将离开水体积。已经提出避免以允许光从水域逃逸的角度发射向上光。然而，由于这种逃逸条件(即全内反射的临界角)取决于水面的形状特征和光源与水面之间的角度关系，因此防止光逃逸不是简单的。
NO 343418 B1涉及一种用于照亮鱼所在或可能所在的水域的系统，其中该系统包括若干光源，这些光源在笼子的垂直范围的至少一部分上在彼此之上地布置在两层或更多层中，其中光源进一步布置在笼子的外周附近或周围，其中一层中的光源可以水平或垂直布置。
本发明针对这些问题中的一些或全部。
发明内容
本发明由权利要求限定。
根据本发明一个方面的示例，提供了一种用于水下使用的水产养殖照明器，包括：
用于产生第一光输出部分和第二光输出部分的光源布置，其中，当照明器相对于垂直方向处于预期的操作取向时，第一光输出部分的光具有向下方向的分量，并且第二光输出部分的光具有向上方向的分量，
其中第二光输出部分的光全部以相对于垂直方向的大于阈值角度的角度被引导，
其中光源布置可配置成调整：
第一光输出部分和第二光输出部分之间的光划分，和/或
阈值角度。
该照明器用于水下使用，用于水产养殖系统。光既向下发射(并且通常也横向发射，即具有向下方向的分量)又向上发射(并且也横向发射，即具有向上方向的分量)。向上光排除了相对于垂直方向的低于阈值角度的光。这是将在水面处穿过水-空气边界的光。通过排除这种光，第二光输出部分的光在水-空气边界处经历全内反射，并且从而更有效地照亮水体积。
以这种方式，稳定且高效的照明系统能够提供跨越不同深度的均匀照明。结果是，可能需要更少的照明器。通过确保在水面处使用全内反射，实现了更强和更均匀的光分布。
通过使第一和第二光输出之间的光划分可配置，光输出可以被调整以考虑不同的使用深度。例如，深照明器应该比浅照明器向上发射更多的光并且向下发射更少的光。以这种方式，不同深度处的照明器的组合可以提供待照亮体积的更均匀的照明，而不在感兴趣的体积之外产生显著的光强度，从而给出降低的效率。
通过使阈值角度可配置，可以调整光输出以确保到达水-空气边界的光保持在不同使用条件和/或不同水条件的临界角以上。
在基本实施方式中，通过调整第一光输出部分和第二光输出部分之间的光划分，照明器可以被配置成在距水面不同深度处使用。这然后使得相同的照明器设计能够被配置用在不同的深度。处于不同深度的多个照明器然后可以形成整体照明系统。
第二光输出部分可以包括相对于垂直方向都具有相同光发射角度的光，并且然后可以控制该方向以实现阈值角度配置。替代地，第二光输出部分可以包括相对于垂直方向的角度发射方向的范围，并且阈值角度配置确保该范围排除低于阈值角度(并且因此太接近垂直方向)的光。
光源布置可以包括光源阵列，其中不同的光源在相对于垂直方向的不同方向上提供光输出，其中该配置是通过致动阵列中的选定光源来实现的。
因此，光输出方向或方向范围可以通过选择要被致动的适当光源来适配。
光源阵列例如在相对于垂直轴的不同径向方向上以及相对于垂直轴的不同角度上提供光输出。光输出可以例如在整个照明器周围延伸，从而形成照明带。然后，可以有围绕垂直方向在不同角位置处布置成段的光源。以此方式，对于所有径向方向，阈值角度不需要相同；它可以在不同的径向方向上不同。
替代地，可以在第二光输出部分的路径中提供光束成形部件，其中通过调整光束成形部件的位置来实现该配置。光束成形部件例如包括反射器或诸如透镜的折射部件。
在所有情况下，该配置可以在使用中可动态适配。光输出然后可以适应使用照明器的条件，例如水面的形状，或者照明器的取向，或者照明器上方的水的深度(如果照明器在固定位置并且照明器在潮水中使用，则这将随着潮汐而改变)。
例如，可以提供倾斜传感器来感测照明器相对于垂直方向的取向。动态配置可以以这种方式考虑照明器的取向变化，以确保即使照明器已经移动(例如由于水下水流)，所发射的光也满足期望的阈值特性。
本发明还提供了一种照明布置，包括：
上面限定的照明器；
用于漂浮在水面上的浮子；和
悬挂系统，用于将照明器悬挂在水面以下一定距离处，其中取决于该距离来配置第一光输出部分和第二光输出部分之间的光划分。
这限定了照明器和用于将照明器悬挂在水中的浮子的组合。悬挂的深度被用于确定光源布置的配置。这可以是在照明布置的安装期间的一次性校准。
该照明系统可以包括多个如上限定的相同的照明布置，其中至少一些照明布置处于不同的深度并且具有不同配置的光划分。因此，具有悬挂在多个深度的照明器的系统可以使用相同的照明器设计，但是被配置为照明器将被使用的相应深度。
本发明还提供了一种照明系统，包括：
上面限定的照明器，具有阈值角度的动态控制；和
运动和/或位置传感器，用于感测照明器上方的水面的运动和/或位置；和
控制器，用于取决于水面的运动和/或位置动态地适配阈值角度。
这使得能够通过动态控制阈值角度来考虑水面形状和演变。这使得照明能够适应波浪或者甚至潮汐的形状(如果照明器不在距离水面的固定悬挂深度处，则这是相关的)。
运动和/或位置传感器例如包括加速度计和陀螺仪。这实现了位置和取向跟踪，使得可以监测波形。
运动和/或位置传感器优选地包括加速度计阵列和陀螺仪阵列，用于在多个位置处监测水面。通过使用阵列，可以确定波形和传播方向两者。
控制器然后例如适于：
监测所述多个位置处随时间的水面高度；
从所述表面高度确定波速、振幅和方向；
基于波速、振幅和方向，确定照明器附近水面随时间的临界角；和
取决于临界角配置阈值角度。
这是一种实施方式，其中仅处理高度信息，即局部波幅。由此，可以导出波浪前进的模型，使得可以确定并且还可以预测局部水面条件(在照明器上方)。在更复杂的实施方式中，传感器取向信息也可以被用于更好地制作水面行为的模型。
该照明系统可以再次进一步包括：
用于漂浮在水面上的浮子；和
悬挂系统，用于将照明器悬挂在水面以下一定距离处。
本发明还提供了为水产养殖提供水下照明的方法，包括：
提供具有用于产生第一光输出部分和第二光输出部分的光源布置的照明器，其中，当处于相对于垂直方向的预期操作取向时，第一光输出部分的光具有向下方向的分量，并且第二光输出部分的光具有向上方向的分量；和
配置：
第一光输出部分和第二光输出部分之间的光划分，和/或
照明器的阈值角度，其中第二光输出部分的光全部以相对于垂直方向的大于阈值角度的角度被引导。
光划分可以取决于照明器将被安装的深度来配置。如果照明器处于固定位置，则光划分可以代替地被动态配置，以便适应照明器由于潮汐而变化的深度。阈值角度可以在使用中动态配置，例如以适应照明器的倾斜或适应水面轮廓。
该方法可以包括：
监测在多个位置处随时间的水面高度；
从所述表面高度确定波速、振幅和方向；
基于波速、振幅和方向，确定照明器附近的水面随时间的临界角；和
取决于临界角在使用中动态配置阈值角度。
参考下文描述的(多个)实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚的并得到阐述。
附图说明
为了更好地理解本发明，并且更清楚地示出可以如何实施本发明，现在将仅通过示例的方式参考所附附图，在附图中：
图1示出了用于水产养殖的照明系统；
图2示出了可以如何使用借助于浮动传感器随着时间和空间对波浪的位置的测量；
图3示出了向上发射的光的光源阵列的第一个示例的平面图；
图4示出了来自图2的光源布置的向上光和向下光的侧视图；
图5示出了向上发射的光的光源阵列的第二个示例的平面图；以及
图6示出了系统的部件以解释操作的方法。
具体实施方式
将参照附图描述本发明。
应该理解的是，详细描述和具体示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于说明的目的，并且不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、所附权利要求和附图，本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。应当理解，附图仅仅是示意性的，并没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中，相同的附图标记用于表示相同或相似的部分。
本发明提供了一种产生向上光和向下光的水产养殖照明器。向上光全部以相对于垂直方向的大于阈值角度的角度被引导。向上方向和向下方向之间的光划分可以是可配置的。替代地或附加地，阈值角度可以是可配置的，使得它确保光超过在水面处的全内反射的角度。以此方式，照明器可适应于照明器的预期安装位置和/或主要的水面条件(例如波浪)。
图1示出了用于水产养殖的照明系统。例如，照明系统供公海或大洋中的网状养鱼区使用。为简单起见，示出了两种照明布置区域。术语“照明布置”用于表示与外部传感器和安装布置结合的照明器(即实际的光源布置和相关联的驱动电子设备)，如下面进一步讨论的。这些外部传感器用于动态控制照明器。然而，这是一个选项，并且更基本的系统可以仅实现照明器的静态配置，而没有实时感测。
传感器(如果存在的话)用于监测照明器的取向和/或水面条件。每个传感器例如包括浮动传感器组，该浮动传感器组具有例如加速度计的线性运动传感器和例如陀螺仪的角运动传感器。运动信息使得能够确定空间中的位置，并且可选地还能够确定取向。
当使用时，动态配置用于使光输出适应照明器使用的条件，例如水面的形状，或者照明器的取向，或者照明器上方的水的深度(如果照明器处于固定位置并且照明器在潮水中使用，则其将随着潮汐而改变)。
因此，所示示例中的每个照明布置包括照明器10、12和一组传感器。传感器14a、14b、14c与照明器10相关联，并且传感器16a、16b、16c与照明器12相关联。然而，传感器可以代替地被认为是单个组合组，并且来自所有传感器的信息可以被一起处理，例如以获得关于跨越水产养殖围栏(enclosure)的整个区域的水的表面条件的信息。
如所示，两个照明布置在水面18以下的不同深度处具有它们的照明器10、12。这使得整个照明器组能够为要被照亮的体积提供更均匀的照明。
照明布置包括如上所述的安装单元。在所示的示例中，安装单元包括用于漂浮在水面18上的浮子19。浮子可以由传感器实现，或者它可以是单独的漂浮设备。悬挂系统20、22然后将照明器10、12悬挂在水面以下一定距离处。
然而，不同深度处的照明器优选地被不同地配置，使得跨越围栏深度的照明更加均匀。特别地，为了使光到达更远的区域，需要更大的光输出强度。因此，如果照明器更深，则在向上方向上可能期望更大的光输出强度。这当然导致每个单独照明器的不均匀的光强度分布。通过在不同深度处具有多个照明器，可以使3D体积内的每个区域的照明更加均匀。
因此，本发明的第一方面考虑了悬挂的深度，以便确定光源布置的配置。这可以是在照明布置的安装期间的一次性校准。
为此目的，每个照明器包括用于产生第一光输出部分24和第二光输出部分26的光源布置。当照明器相对于垂直方向处于其预期的操作取向时(如所示)，第一光输出部分24的光具有向下方向的分量，并且第二光输出部分26的光具有向上方向的分量。
向上方向和向下方向上的光输出将具有一定范围的发射方向。大部分或所有向下发射的光将包括横向(侧向)方向分量，使得大致锥形的光束被向下引导。类似地，所有向上发射的光将包括横向(侧向)方向分量，使得大致锥形的光束被向上引导，但是具有中空的中心，使得没有光直接向上发射。
为了方便起见，输出光将被简单地称为向上和向下，但是这应该参照上面的解释来理解。
向上光(即第二光输出部分)全部以相对于垂直方向的大于阈值角度的角度被引导。以此方式，确保了向上光在表面18处的水-空气边界处经历全内反射。
根据该第一方面，光源布置可配置成调整向上光和向下光之间的光划分(即比率)。与具有在不同深度处的相同照明器的布置相比，这使得能够实现进一步的均匀性。
因此，照明器10可以例如在向上和向下的方向上提供类似的光输出强度，而处于更大深度处的照明器12可以在向上的方向上提供更大比例的光(但是具有如上所述的对发射角的限制)。
因此，这种照明器位于水下，用于将光直接耦合到水产养殖系统的养殖体积中。光向下发射和向上发射。向上光排除了相对于垂直方向的低于阈值角度的光。这是将在水面处穿过水-空气边界的光。因此，使得稳定且高效的照明系统能够提供跨越不同深度的均匀照明。因此，可能需要更少的照明器。
通过使在向上方向和向下方向(即第一光输出部分和第二光输出部分)之间的光划分是可配置的，可以调整光输出以考虑不同的使用深度。这然后使得相同的照明器设计能够被配置用于在不同的深度使用。然后，处于不同深度且不同配置的多个相同的照明器可以形成整体照明系统。
实现这种可配置性的基本方法是提供照明源(例如LED)的阵列。然后可以基于被控制的、要被致动的LED的数量来控制向上方向和向下方向上的整体光输出。
根据第二方面，确定光是否保持在水-空气边界的临界角以上的上述阈值角度是可配置的。通过使阈值角度可配置，可以调整光输出以确保到达水-空气边界的光对于不同的水条件或照明器取向保持在临界角以上。
例如，由于水面下的水流，照明器取向可能随着时间而改变。可以使用倾斜传感器来检测照明器相对于垂直方向的角度，并且然后可以相应地调整发射光的角度。这种调整例如在不同侧(在包括倾斜角的平面内)可以不同。例如，如果照明器在平面中顺时针倾斜，从左侧发射的光将需要减少的向上分量，而从右侧发射的光可以容许增加的向上分量。
可以监测水条件，因为海洋或一般的开放水域由于潮汐和波浪不具有静止和平坦的表面。这意味着向上光可以在更复杂的实施方式中被动态地适配，使得不以低于临界角的角度撞击在水面上，尽管有潮汐和波浪。传感器(特别是在照明器附近(或者实际上在照明器内部)的加速度计以及可选的还有陀螺仪)可以被用于监测波浪，并且该监测然后可以被用于自动适配向上光的光束方向或者光束扩散，而无需任何人工干预。因此，传感器可以使得波浪能够被制作模型。
图2示出了可以如何使用借助于浮动传感器随着时间和空间对波浪的位置的测量。这种基本实施方式只需要测量传感器高度，并且结果是监测波幅。
需要多个传感器来预测波浪如何随时间和空间演变。图2示出了一个简化的布置，其中两个传感器位于S1和S2位置处。
设Δt21＝t2-t1为在S2位置处测得的峰值和在S1位置处测得的峰值之间的时间差。波速v可以计算为：
v＝(S2-S1)/Δt21。
S2-S1是传感器之间的距离。如果照明器被放置在S3位置处，则可以预测波浪的峰值将在峰值到达S2后的时间δt＝(S3-S2)/v到达该照明器。
这是一个简单的情况，其中两个传感器在波浪的上升和下降阶段捕获波浪，然而更复杂的情况可以用更密集的传感器网络来处理。
在位置S1(和/或S2)处测量波高h与时间的关系(h(t))并知道波速v允许重建波浪轮廓。知道波浪轮廓和波速使得能够计算在位置S3处靠近照明器的位置处的波浪的斜率。
然后可以获得相对于水面法线的临界角(由于波浪，水面的法线现在将相对于水平面的法线倾斜)。
这个简化的解释应用于单一方向。当然，基于两个正交方向的方法将使得能够确定3D波浪表面形状，根据该3D波浪表面形状可以在3D空间中获得表面的法线角度。
集成在水产养殖照明器中或耦合到灯的浮动浮标中的陀螺仪和加速度计的相同网络可以被用于估计潮汐。
由于潮汐导致的水高度与照明器悬挂在水面下固定距离处的系统无关，但如果照明器处于固定位置，则可以使用由于潮汐导致的水高度。在这种情况下，照明器深度随着时间而变化。
向上光和向下光之间的划分然后可以以上面解释的方式来适配，但是以动态的方式而不是作为初始的照明器校准。
这些不同的措施可以被用来保持光分布的均匀和稳定，而与水条件无关。
向上光(即，第二光输出部分)可以包括全部相对于垂直方向具有相同光发射角度的光，并且该方向然后可以被控制为阈值角度配置。替代地，向上光可以包括相对于垂直方向的角度发射方向的范围，并且阈值角度配置确保该范围排除低于阈值角度(并且因此太接近垂直方向)的光。
图3示出了向上发射的光的光源阵列30的平面图，并且图4示出了来自光源布置40的向上光和向下光的侧视图。
不同的光源30在相对于垂直方向的不同方向上提供光输出。该配置(无论是改变相对于垂直方向的角度分布还是改变向上光和向下光之间的比率)然后可以通过致动阵列中选定的光源来实现。
图4示出了向上光具有浅的部分42、44，例如来自光源的内部分段环。这些具有相对于垂直方向的第一光发射方向。向上光具有陡峭的部分46、48，例如来自光源的外部分段环。这些具有相对于垂直方向大于第一角度的第二光发射方向。
因此，光输出方向或方向范围可以通过选择要被致动的适当光源来适配。
向下光50不需要排除垂直向下的光。
当然，光源布置可以用更多数量的单独光源像素化。如所示，通过围绕垂直轴成角度地提供分段，可以在不同的径向方向上控制阈值角度。
光源可以使其输出以若干不同的方式指向不同的方向。在一种方法中，用于在一个方向上发射光的所有光源被安装在共享的基板上，并且该基板被定向在期望的方向上。因此，不同的光源和它们的基板可以都是相同的。在另一种方法中，在公共基板上有一个光源阵列，并且在不同的光源上形成不同的透镜。然而，这些透镜可以全部形成为单个模制的透镜板。
代替(或除了)分段光源布置，可以在向上光的路径中提供光束成形部件，其中通过调整光束成形部件的位置来实现该配置。光束成形部件例如包括反射器或折射部件(诸如透镜)。
图5示出了LED(例如表面贴装器件)34(正方形)上的各个透镜36(圆形)的四个透镜板32的平面图。相对于其LED移动透镜板改变了光输出方向。如果每个透镜板32可独立移动(如由箭头所表示)，则光发射方向在不同的径向角度处可以不同。替代地，它们可以一致地移动。
可以代替地使用单个光源，并且透镜可以朝向和远离光源移动以改变光束角度。反射元件可以代替地用于将来自光源的光的正常发射部分反射到例如横向方向(以使光仍然能够被使用)。反射元件的位置(例如沿着光轴)然后可以确定被反射的光的角度。
因此，各种方式有可能实现光束角度控制。
上面解释的动态控制基于使用高度信息(即局部波幅)来制作波浪行为的模型。加速度计单独地将足以获得这一信息。在更复杂的实施方式中，来自倾斜传感器(例如陀螺仪)的传感器取向信息也可以被用于更好地制作水面行为的模型。该信息然后报告局部水面梯度，而不仅仅是局部水面高度。
图6示出了系统的部件以解释操作的方法。
对于第一方面，安装深度被提供给控制器56。对该信息进行处理，以导出其中将根据向上光和向下光的划分来控制光源布置的方式。
对于第二方面，对于动态控制，存在(可选的)照明器倾斜传感器50、线性运动传感器(加速度计)52、以及针对更复杂的实施方式的角运动传感器(陀螺仪)54。传感器数据被提供给控制器56。
控制器处理传感器数据以导出波浪特征。这些波浪特征使得能够确定在照明器附近的水面随时间的临界角。处理器确定波速、振幅和方向。
由此，导出了瞬时所需的阈值角度。这被用于控制照明器，使得向上光全部以相对于垂直方向的大于阈值角度的角度被引导。
在另一个实施方式中，向上光的量可以基于日光的水平来调节。特别地，对于大约最初5米的深度，日光是决定性的，并且在高峰日光时段期间，人工照明系统的向上光束贡献可能是可忽略的。如果这被检测到(例如，通过表面光传感器或PAR传感器，或照明器处的面向上的传感器)，可以减少或关闭向上光以节省能量。如果使用反射部件，则它们可以被移动以向下重定向光。在这两种情况下，这意味着第一(向下)和第二(向上)光输出部分之间的光划分被改变。
这些传感器可以一起形成姿态和航向参考系统(AHRS)。
本发明利用一种光源布置，该光源布置提供具有向上分量的光和具有向下分量的光。向上分量可以例如由具有水平基板的面向上的光源提供。类似地，向下分量可以由具有水平基板的面向下的光源提供。光可以偏离基板的法线方向发射，因此也具有横向(水平)分量。
替代地，光源可以设置有倾斜的基板，使得基板倾斜确定了一般照明方向。
光源布置可以代替地包括垂直基板，例如形成为围绕垂直轴设置的阵列。光可以再次偏离基板的法线方向发射，例如其中一个或多个光输出部分具有向上分量并且一个或多个光输出部分具有向下分量。因此，可以通过各种可能的布置在期望的方向上产生光输出。
根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
如果在权利要求或说明书中使用了术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“配置成”。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (13)

1.一种用于水下使用的水产养殖照明器，包括：
用于产生第一光输出部分(50)和第二光输出部分(42，44，46，48)的光源布置(40)，其中，当照明器相对于垂直方向处于预期的操作取向时，所述第一光输出部分(50)的光具有向下方向的分量，并且所述第二光输出部分(42，44，46，48)的光具有向上方向的分量，
其中所述第二光输出部分(42，44，46，48)的光全部以相对于垂直方向的大于阈值角度的角度被引导，
其中所述光源布置(40)可配置成调整：
第一光输出部分和第二光输出部分之间的光划分，和/或
阈值角度，
其中所述光源布置(40)包括光源阵列(30)，其中不同的光源在相对于垂直方向的不同方向上提供光输出，并且其中所述光源布置的可配置设置通过致动所述阵列中的选定光源来实现，和/或其中所述水产养殖照明器包括在所述第二光输出部分的路径中的光束成形部件(32)，并且其中配置通过调整所述光束成形部件的位置来实现。
2.根据权利要求1所述的照明器，其中，所述光源布置(40)包括光源阵列(30)，其中所述光源阵列(30)在相对于垂直轴的不同径向方向上以及相对于垂直轴的不同角度上提供光输出。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的照明器，其中，所述光源布置(40)在使用中是可动态配置的。
4.根据权利要求3所述的照明器，包括倾斜传感器(50)，用于感测所述照明器相对于垂直方向的取向。
5.一种照明布置，包括：
至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的照明器；
用于漂浮在水面上的浮子；和
悬挂系统(20)，用于将至少一个照明器悬挂在水面(18)下方的相应距离处，其中取决于所述相应距离来配置所述第一光输出部分和所述第二光输出部分之间的光划分。
6.一种照明系统，包括：
多个相同的根据权利要求5所述的照明布置(10，12)，其中的至少一些照明布置使其至少一个光源处干不同的深度，并且在第一光输出部分和第二光输出部分之间具有不同配置的光划分。
7.一种照明系统，包括：
根据权利要求3或4所述的照明器；
运动和/或位置传感器(14a，14b，14c)，用于感测所述照明器上方的水面的运动和/或位置；和
控制器(56)，用于取决于水面的运动和/或位置动态地适配阈值角度。
8.根据权利要求7所述的照明系统，其中，所述运动和/或位置传感器包括加速度计(52)和陀螺仪(54)。
9.根据权利要求7或8所述的照明系统，其中，所述运动和/或位置传感器包括加速度计(52)的阵列和陀螺仪(54)的阵列，用于在多个位置监测水面。
10.根据权利要求9所述的照明系统，其中，所述控制器(56)适于：
监测所述多个位置处随时间的水面高度；
从所述水面高度确定波速、振幅和方向；
基于波速、振幅和方向，确定所述照明器附近水面随时间的临界角；和
取决于所述临界角配置所述阈值角度。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的照明系统，进一步包括：
用于漂浮在水面上的浮子；和
悬挂系统(20)，用于将所述照明器悬挂在水面以下一定距离处。
12.一种为水产养殖提供水下照明的方法，包括：
提供具有用于产生第一光输出部分和第二光输出部分的光源布置的照明器，其中，当处于相对于垂直方向的预期操作取向时，所述第一光输出部分的光具有向下方向的分量，并且第二光输出部分的光具有向上方向的分量，其中所述第二光输出部分的光全部以相对于垂直方向的大于阈值角度的角度被引导；和
通过致动所述光源布置的光源阵列中的选定光源，其中不同的光源在相对于垂直方向的不同方向上提供光输出，和/或通过调整光束成形部件在第二光输出部分的路径中的位置，来配置：
第一光输出部分和第二光输出部分之间的光划分，和/或
所述照明器的阈值角度。
13.根据权利要求12所述的方法，包括：
监测在多个位置处随时间的水面高度；
从所述表面高度确定波速、振幅和方向；
基于波速、振幅和方向，确定所述照明器附近的水面随时间的临界角；和
取决于所述临界角在使用中动态配置所述阈值角度。
CN202180054303.XA 2020-09-03 2021-09-03 一种水产养殖照明器和照明系统以及一种照明方法 Pending CN116075220A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20194309 2020-09-03
EP20194309.9 2020-09-03
PCT/EP2021/074330 WO2022049227A1 (en) 2020-09-03 2021-09-03 An aquaculture luminaire and lighting system, and a lighting method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116075220A true CN116075220A (zh) 2023-05-05

Family

ID=72355876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180054303.XA Pending CN116075220A (zh) 2020-09-03 2021-09-03 一种水产养殖照明器和照明系统以及一种照明方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230263142A1 (zh)
EP (1) EP4208017A1 (zh)
CN (1) CN116075220A (zh)
WO (1) WO2022049227A1 (zh)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0638109U (ja) * 1992-10-27 1994-05-20 ヤマギワ株式会社 水中照明装置
US5465014A (en) * 1994-01-13 1995-11-07 Avvisati; Claude G. Aquarium heater override control system
US8100552B2 (en) * 2002-07-12 2012-01-24 Yechezkal Evan Spero Multiple light-source illuminating system
NO334390B1 (no) * 2007-08-13 2014-02-24 Aubel Mohr Ernesto Francisco Anordning for belysning av vannorganismer
JP2013115356A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Panasonic Corp 発光装置
US9277630B2 (en) * 2013-11-08 2016-03-01 Zachary Leonid Braunstein Apparatus intelligent parallel view LED light, methods of configuration and controls
US20170127656A1 (en) * 2015-11-11 2017-05-11 Cricor Inc. Algae Farm
NO343418B1 (no) 2017-03-22 2019-03-04 Oxyvision As Anordning ved merd
US10717659B2 (en) * 2017-09-30 2020-07-21 Sensor Electronic Technology, Inc. Ultraviolet irradiation of aquatic environment
CA3084304A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Intervet International B.V. System for external fish parasite monitoring in aquaculture
CA3084287A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Intervet International B.V. System for external fish parasite monitoring in aquaculture
US11154039B2 (en) * 2019-01-18 2021-10-26 Dicon Fiberoptics, Inc. LED terrarium light for reptiles, amphibians, and birds, using an extended point source LED array with light emitting diodes of multiple wavelengths

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022049227A1 (en) 2022-03-10
US20230263142A1 (en) 2023-08-24
EP4208017A1 (en) 2023-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2707626T3 (es) Sistema de iluminación y método para el cultivo de animales acuáticos
CN104066319B (zh) 水产养殖照明装置和方法
JP4105745B2 (ja) 集魚灯装置およびそれを用いた漁法
US9675054B2 (en) Aquaculture lighting devices and methods
ES2629160T3 (es) Sistema de iluminación y método para potenciar el crecimiento de animales acuáticos
WO2011019288A2 (en) Device for aquaculture
JP2015008715A (ja) 集魚灯
ES2956672T3 (es) Sistema de iluminación
KR101373816B1 (ko) 수중 조명용 집어등
CN116075220A (zh) 一种水产养殖照明器和照明系统以及一种照明方法
RU2406300C1 (ru) Способ лова рыбы и морских беспозвоночных
KR101685875B1 (ko) 갈치 끌낚시용 led 수중집어등
JP2007280686A (ja) 水上照明装置
CN104285916A (zh) 水上光缆围网诱鱼装置及捕鱼方法
JP2012029649A (ja) 水中集魚灯
CN204062593U (zh) Led诱鱼灯
KR20070088444A (ko) 집어등장치 및 이를 사용한 어획방법
KR102234262B1 (ko) 해류에 능동적 대응하는 수중 집어등
KR20200110917A (ko) 집어등 빛 그림자 조절장치
JP7103558B2 (ja) 養殖装置
KR102364073B1 (ko) 양식수조용 조명장치
JP2022076104A (ja) 水産養殖装置、水産養殖対象物の育成方法および水中照明装置
KR20210028998A (ko) 휴대용 수중 집어등
KR20180128829A (ko) 발광소자 수중 집어등 장치
TW202023372A (zh) 具光誘燈組之網台系統

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination