CN211669547U - 一种水下网箱巡检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下网箱巡检系统，包括水下机器人、水下感知单元，水上巡检控制单元、通讯单元、供电单元和远程控制中心；水下机器人与水上巡检控制单元连接，水下感知单元搭载在水下机器人上，且连接在水下机器人的电路单元上，通讯单元分别与与水上巡检控制单元和远程控制中心连接，供电单元与水上巡检控制单元连接；远程控制中心基于内置的深度学习和处理模型，用于分析、处理和存储水上巡检控制单元发来的数据，判断网箱状态、网箱环境以及网箱内养殖鱼群的状态，根据判断结果向水上巡检控制单元发出相应控制指令。其能够及时发现并处理网衣破损、附着物增生、鱼群病害等问题，降低养殖风险，提供客观可追溯数据。

Description

一种水下网箱巡检系统

技术领域：

本实用新型涉及水下机器人技术领域，特别涉及一种基于水下机器人的水下网箱巡检系统。

背景技术：

网箱养鱼是利用网片装配成一定形状的箱体，设置在较大的水域中，通过网眼进行网箱内外水体交换，使网箱内形成一个适宜鱼类生活活水环境。利用网箱可以进行高密度培养鱼种或精养商品鱼。网箱养鱼方法具有机动、灵活、简便、高产、水域适应性广等特点，在我国海、淡水养殖业中有广阔的发展前途。定期对网箱巡检是养殖过程中的必要工作，以便于及时发现网箱破损，防止鱼群偷逃，天敌生物进入，造成经济损失；及时清理附着在网箱上的藻类、苔藓虫、螺蛳、贻贝和藤壶等低等的无脊椎动物，避免堵塞网目，导致网箱滤水性能降低，影响水体交换，不利于箱内粪便、残饵的排除和天然饵料、溶氧的补给，最终导致网箱的鱼类因缺氧而窒息或因滤食不到浮游生物使鱼类生长不良；以及及时发现病鱼、死鱼，做到疾病的预防。

实用新型内容：

本实用新型目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种水下网箱巡检系统。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的水下网箱巡检系统，包括水下机器人、水下感知单元，水上巡检控制单元、通讯单元、供电单元和远程控制中心；

水下机器人通过无线或有线方式与水上巡检控制单元连接，为水下机器人及水下感知单元提供电能同时实现两者与水上巡检控制单元的数据互通；

水下感知单元搭载在水下机器人上，且连接在水下机器人的电路单元上，随水下机器人一起进入水中进行数据采集，获取水下环境信息及水下机器人运动状态信息；

水上巡检控制单元用于接收水下机器人和水下感知单元上传的信息，向水下机器人提供电能，控制水下机器人按照设定的巡航路径运行，并控制通讯单元将获取的水下环境信息及水下机器人运动状态信息发送到远程控制中心，同时接收远程控制中心的指令，将指令发送到相应设备并控制其的运行，且控制供电单元的电能分配；

通讯单元分别与与水上巡检控制单元和远程控制中心连接，实现水上巡检控制单元与远程控制中心之间的数据交换；

供电单元与水上巡检控制单元连接，为整个水下机器人及其携带的水下感知单元提供电能；

远程控制中心用于分析、处理和存储水上巡检控制单元发来的数据，判断网箱状态、网箱环境以及网箱内养殖鱼群的状态，根据判断结果向水上巡检控制单元发出相应控制指令。

本实用新型涉及的水下感知单元包括声学探测单元、光学探测单元、水下机器人定位单元和水质检测单元中的一种或多种；声学探测单元为利用声学原理获取水下声学数据的装置；光学探测单元为利用光学原理获取水下光学数据的装置；水下机器人定位单元为获取水下机器人在水下的位置的装置；水质检测单元为获取水环境信息的装置。

本实用新型涉及的声学探测单元包括但不限于多波束成像声呐和避障声呐。本实施例涉及的光学探测单元包括水下摄像机、水下激光扫描仪中的一种或多种。

本实用新型涉及的水下机器人定位单元包括惯性导航设备、长基线水下定位设备、短基线水下定位设备、超短基线水下定位设备中的一种或多种。

本实用新型涉及的水质检测单元包括温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器和pH值传感器、流速传感器中的一种或多种。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：能够及时发现并处理网衣破损、附着物增生、鱼群病害等问题，降低养殖风险，并通过完整数据记录，有效控制养殖风险，为养殖过程提供客观可追溯数据。

附图说明：

图1是本实用新型涉及的水下网箱巡检系统的结构原理图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例：

如图1所示，本实施例涉及的水下网箱巡检系统，包括水下机器人5、水下感知单元6，水上巡检控制单元3、通讯单元2、供电单元4和远程控制中心1；

水下机器人5通过无线或有线方式与水上巡检控制单元3连接，为水下机器人5及水下感知单元6提供电能同时实现两者与水上巡检控制单元6的数据互通；若采用无线连接方式，水下机器人5巡游回到水上巡检控制单元3处时完成电能的补给和数据的互换，若采用有线连接方式，水下机器人5通过复合缆与水上巡检控制单元3连接，可以随时完成电能补给和数据的交换。

水下感知单元6搭载在水下机器人5上，且连接在水下机器人5的电路单元上，随水下机器人5一起进入水中进行数据采集，获取水下环境信息及水下机器人运动状态信息；

水上巡检控制单元3用于接收水下机器人5和水下感知单元6上传的信息，向水下机器人5提供电能，控制水下机器人5按照设定的巡航路径运行，并控制通讯单元2将获取的水下环境信息及水下机器人运动状态信息发送到远程控制中心1，同时接收远程控制中心1的指令，将指令发送到相应设备并控制其的运行，且控制供电单元4的电能分配；

通讯单元2与水上巡检控制单元3连接，实现水上巡检控制单元3与远程控制中心1之间的数据交换；

供电单元4与水上巡检控制单元3连接，为整个水下机器人5及其携带的水下感知单元6提供电能；

远程控制中心1用于分析、处理和存储水上巡检控制单元3发来的数据，判断网箱状态、网箱环境以及网箱内养殖鱼群的状态，根据判断结果向水上巡检控制单元3发出相应控制指令，所述网箱状态包括但不限于网衣是否破损、是否有被生物附作物(例如，藻类、苔藓虫、螺蛳、贻贝和藤壶等低等的无脊椎动物)堵塞；网箱环境主要是指网箱内的水质环境，其溶解氧含量、pH值、温度等是否适合鱼类生长；养殖鱼群(或者其他生物)的状态主要指鱼是否生病、是否死亡、死亡数量等。

本实施例涉及的水下感知单元6包括但不限于声学探测单元61、光学探测单元62、水下机器人定位单元63和水质检测单元64中的一种或多种；声学探测单元61为利用声学原理获取水下声学数据的装置；光学探测单元62为利用光学原理获取水下光学数据的装置；水下机器人定位单元63为获取水下机器人在水下的位置的装置；水质检测单元64为获取水环境信息的装置，如温度、流速、盐度、深度、溶解氧、pH值等。

本实施例涉及的声学探测单元61包括但不限于多波束成像声呐和避障声呐。多波束成像声呐可在能见度比较低的环境中工作，主要用于获取能见度比较低的水下环境的数据。其可与水下摄像机进行配合，当能见度低时采用多波束成像声呐，反之，采用水下摄像机。避障声呐用于实时探测环境中的障碍物，水上巡检控制单元3接受到其发送的前方障碍物信息，及时控制水下机器人避开障碍物。在水下机器人巡航时，声学探测单元61获取水中的声学数据，将声学数据输送给水上巡检控制单元3，并借助通讯单元2输送给远程控制中心1，在远程控制中心1进行处理并存储于数据库中。

本实施例涉及的光学探测单元62包括但不限于水下摄像机、水下激光扫描仪中的一种或多种，水下摄像机、水下激光扫描仪都可以获得水下环境的图像信息，相比较而言，水下激光扫描仪的精度更高，可根据实际采集数据的需要搭载不同的设备，也可同时搭载两个设备，做到互相补充。在水下机器人巡航时，光学探测单元62获取水中的光学数据，将光学数据输送给水上巡检控制单元3，并借助通讯单元2输送给远程控制中心1，在远程控制中心1进行处理并存储于数据库中。

本实施例涉及的水下机器人定位单元63包括但不限于惯性导航设备(IMU)、长基线水下定位设备(LBL)、短基线水下定位设备(SBL)、超短基线水下定位设备(USBL)等水下定位设备，将长基线水下定位设备(LBL)、短基线水下定位设备(SBL)、超短基线水下定位设备(USBL)与惯性导航设备(IMU)配合使用，克服惯性导航设备的误差积累问题，且长基线水下定位设备(LBL)、短基线水下定位设备(SBL)和超短基线水下定位设备(USBL)，三者根据实际状况进行搭载或切换，准确对水下机器人进行定位，为巡航管理单元提供准确的数据。水下机器人沿设定的路径进行导航时，若水下机器人定位单元测量的位置与设定的路径中的点一致，则控制水下机器人继续按设定路径行驶，若偏离设定的路径，则控制水下机器人前后、左右或上下移动，向设定路径靠近。在水下机器人巡航时，水下机器人定位单元63获取水下机器人5的定位信息，将定位信息输送给水上巡检控制单元3，并借助通讯单元2输送给远程控制中心1，在远程控制中心1进行处理并存储于数据库中。

本实施例涉及的水质检测单元64包括但不限于温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器和pH值传感器、流速传感器中的一种或多种。在水下机器人巡航时，水质检测单元64实时监测网箱内外的水质数据，将水质数据输送给水上巡检控制单元3，并借助通讯单元2输送给远程控制中心1，远程控制中心1将数据处理并存储在数据库中，便于后期查询和追溯。

进行网箱状态检查：水下机器人在沿设定路径在网箱内外巡游时，实时获取网箱的视频数据，并将这些视频数据输送到远程控制中心，判断网箱状态。进行养殖生物状态检查：水下机器人在沿设定路径巡航时，实时获取网箱内外的水质数据，以及视频数据，并将这些数据输送到远程控制中心，判断养殖生物的状态。例如当判断是否存在病鱼、死鱼时，可以采用水下激光扫描仪获取一个时间段内，不同时间点同一种鱼的图形，并将其进行对比，判断其是否运动，是否沉入水底，若长时间不运动且沉入水底，则判断其死亡。

Claims (5)

1.水下网箱巡检系统，其特征在于，包括水下机器人、水下感知单元，水上巡检控制单元、通讯单元、供电单元和远程控制中心；

水下机器人通过无线或有线方式与水上巡检控制单元连接，为水下机器人及水下感知单元提供电能同时实现两者与水上巡检控制单元的数据互通；

水下感知单元搭载在水下机器人上，且连接在水下机器人的电路单元上，随水下机器人一起进入水中进行数据采集，获取水下环境信息及水下机器人运动状态信息；

水上巡检控制单元用于接收水下机器人和水下感知单元上传的信息，向水下机器人提供电能，控制水下机器人按照设定的巡航路径运行，并控制通讯单元将获取的水下环境信息及水下机器人运动状态信息发送到远程控制中心，同时接收远程控制中心的指令，将指令发送到相应设备并控制其的运行，且控制供电单元的电能分配；

通讯单元分别与水上巡检控制单元和远程控制中心连接，实现水上巡检控制单元与远程控制中心之间的数据交换；

供电单元与水上巡检控制单元连接，为整个水下机器人及其携带的水下感知单元提供电能；

远程控制中心，用于分析、处理和存储水上巡检控制单元发来的数据，判断网箱状态、网箱环境以及网箱内养殖鱼群的状态，根据判断结果向水上巡检控制单元发出相应控制指令。

2.根据权利要求1所述的水下网箱巡检系统，其特征在于，水下感知单元包括声学探测单元、光学探测单元、水下机器人定位单元和水质检测单元中的一种或多种；声学探测单元为利用声学原理获取水下声学数据的装置；光学探测单元为利用光学原理获取水下光学数据的装置；水下机器人定位单元为获取水下机器人在水下的位置的装置；水质检测单元为获取水环境信息的装置。

3.根据权利要求2所述的水下网箱巡检系统，其特征在于，声学探测单元包括多波束成像声呐和避障声呐，光学探测单元包括水下摄像机、水下激光扫描仪中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的水下网箱巡检系统，其特征在于，水下机器人定位单元包括惯性导航设备、长基线水下定位设备、短基线水下定位设备、超短基线水下定位设备中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的水下网箱巡检系统，其特征在于，水质检测单元包括温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器和pH值传感器、流速传感器中的一种或多种。

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