TWI755309B - 水產養殖箱網可控穩定沉降系統 - Google Patents

Abstract

一種水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其包括一箱網以及複數個沉浮單元。箱網包括一邊框以及設置於該邊框的網體。複數個沉浮單元係設置於該邊框，每個該沉浮單元包括一儲水腔室、一液體流動控制器，該儲水腔室具有一進水口以及一出水口，該液體流動控制器使該儲水腔室的水經由該排水口從該儲水腔室排出或經由該進水口進入該儲水腔室。當該儲水腔室的水經由該排水口從該儲水腔室排出時，使該沉浮單元上浮，當水從經由該進水口進入該儲水腔室，該沉浮單元下沉。

Description

水產養殖箱網可控穩定沉降系統

本發明係有關於一種水產養殖系統的技術領域，特別是有關於一種水產養殖箱網可控穩定沉降系統。

隨著全球人口急劇膨脹，可食用水產品消耗的速度隨著人口總數提升而加快，再加上近年來由於過度捕撈魚隻的情況、海洋環境受到污染及全球氣候變遷的影響，使得天然漁業資源日漸短缺，而為了彌補可食用水產品之龐大需求量，相應而生的是全球養殖漁業的快速成長。

因受限於台灣的陸地面積狹小，陸上魚塭養殖產業不僅所產漁獲量難以滿足國內需求，再加上為了發展陸上魚塭而超抽地下水更會造成地層下陷之諸多缺點，因此，開放性海域的箱網養殖產業逐漸受到重視，而為了防止因颱風產生湧浪而破壞箱網的情況，而有了沉降式箱網的出現，習知的沉降式箱網，習知的沉降式箱網係由一網袋、一框架以及一環狀空心管所組成，該網袋係為全封之袋體，該框架係為沉體製成，且該網袋繫固於該框架以及該環狀空心管係環設於該框架，而目前習知的沉降式箱網需耗費大量人力及時間去執行該沉降式箱網沉降動作，此外，該沉降式箱 網沉降時，若整體該沉降式箱網受到沉降重力方向不一，係容易使該框架傾斜角度過大進而導致該網袋容積迅速減少，當魚群活動空間減少時，魚群容易因碰撞而受傷，此外，習知的沉降式箱網並無配備監控系統，而無法及時得知水域附近相關資訊，以利應付臨時的潛在危機或是難以判斷該沉降式箱網上升的時機點。

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種水產養殖箱網可控穩定沉降系統，在箱網需要沉降的時候，可以提供箱網穩定下沉或上浮，避免箱網在移動的過程中產生歪斜或傾覆，而影響水產生物的生長。

本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統的一實施例包括一箱網以及複數個沉浮單元。箱網包括一邊框以及設置於該邊框的網體。複數個沉浮單元係設置於該邊框，每個該沉浮單元包括一儲水腔室、一液體流動控制器，該儲水腔室具有一進水口以及一出水口，該液體流動控制器使該儲水腔室的水經由該排水口從該儲水腔室排出或經由該進水口進入該儲水腔室。當該儲水腔室的水經由該排水口從該儲水腔室排出時，使該沉浮單元上浮，當水從經由該進水口進入該儲水腔室，該沉浮單元下沉。

在另一實施例中，該沉浮單元更包括一水深感測器以及一控制器，該水深感測器以及該液體流動控制器電性連接於該控制器，該水深感測器偵測該沉浮單元的深度並產生深度訊號，該深度訊號傳送至該控制器，該控制器將該深度訊號與一設定值比較，並根據比較的結果驅動該液體流動控制器。

在另一實施例中，該控制器包括一第一處理模組、一電性連接於該處理模組的可程式控制模組以及一電性連接於該處理模組的第一無線通訊模組，該深度訊號傳送至該第一處理模組，並與該可程式控制模組中設定的該設定值進行比較，且該深度訊號經由該第一無線通訊模組傳送。

在另一實施例中，該沉浮單元更包括一衛星定位件，其偵測衛星訊號並產生地理座標位置訊號，該地理座標位置訊號經由該第一無線通訊模組傳送。

在另一實施例中，本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統更包括一海域環境監測主機，海域環境監測主機包括一第二處理模組、一資料分析單元、一參數設定單元以及一第二無線通訊模組，該深度訊號及該地理座標位置訊號經由該第二無線通訊模組傳送至該第二處理模組，該第二處理模組將該深度訊號及該地理座標位置訊號傳送至該資料分析單元，並根據分析結果經由該參數設定單元產生控制訊號，該控制訊號經由該第二無線通訊模組傳送至該等沉浮單元。

在另一實施例中，本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統更包括一陸上處理中心，海域環境監測主機設置於陸上處理中心，陸上處理中心經由一網路連接於該等沉浮單元，該深度訊號及該地理座標位置訊號經由該網路傳送至該陸上處理中心。

在另一實施例中，本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統更包括一雲端數據中心，海域環境監測主機設置於該雲端數據中心，雲端數據中心通訊連接於該陸上處理中心，該深度訊號及該地理座標位置訊號由該陸上處理中心傳送至該雲端數據中心進行計算。

在另一實施例中，本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統更包括一海上工作站，海域環境監測主機設置於海上工作站，該等沉浮單元經由該網路通訊連接於該海上工作站，該深度訊號及該地理座標位置訊號經由經由該網路及該海上工作站傳送至該陸上處理中心。

在另一實施例中，本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統更包括一工作船，海域環境監測主機設置於工作船，該工作船經由該網路接收該深度訊號及該地理座標位置訊號，並經由該網路傳送控制訊號至該等沉浮單元。

在另一實施例中，本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統更包括複數個錨定物，該等錨定物係以纜繩連接於該箱網且沉置於水底。

本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統藉由在箱網上設置多個沉浮單元，而且該等沉浮單元係可兩兩成對地相對設置在箱網上，使得水產養殖箱網可以穩定且以平衡狀態上浮或下沉，藉此避免水產養殖箱網產生傾斜或傾覆，而造成水產生物受傷，影響其生長。

10:箱網

11:邊框

12:網體

20:沉浮單元

21:儲水腔室

22:液體流動控制器

23:水深感測器

24:控制器

25:衛星定位件

30:錨定物

40:連接件

50:海域環境監測主機

51:第二處理模組

52:資料分析單元

53:參數設定單元

54:第二無線通訊模組

55:操作單元

56:儲存單元

57:顯示單元

60:陸上處理中心

70:雲端數據中心

80:海上工作站

90:工作船

100:水產養殖箱網可控穩定沉降系統

111:鎖固孔

211:進水口

212:出水口

241:第一處理模組

242:可程式控制模組

243:第一無線通訊模組

N:網路

M:螺栓

第1圖為本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統的一實施例的立體圖。

第2圖為本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統的另一實施例的立體圖。

第3圖為第1圖的水產養殖箱網可控穩定沉降系統的部分分解圖。

第4圖為第3圖的部分放大圖。

第5圖為本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統的又另一實施例的立體圖。

第6圖為本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統的系統方塊圖。

第7圖為本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統的配置示意圖。

請參閱第1圖、第2圖、第3圖及第4圖，其表示本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統的一實施例。本實施例的水產養殖箱網可控穩定沉降系統100包括一箱網10以及複數個沉浮單元20。箱網10包括一邊框11以及設置於邊框11的網體12。邊框11形成一封閉的形狀，如第1圖所示的矩形或如第2圖所示的圓形，網體12懸垂於邊框11，藉此將水產生物圈養在網體12中。

複數個沉浮單元20係可兩兩相對地設置於邊框11。為了達到上浮或下沉時箱網10的邊框11可以保持水平，以避免箱網10傾斜，複數個沉浮單元20是以對稱的方式設置在邊框11，如第1圖所示，在邊框11的相對邊設置數量相等且位置對稱的沉浮單元20，或者是如第2圖所示，在圓形邊框11設置偶數個且兩兩等角距離設置的沉浮單元20。如第4圖所示，沉浮單元20是以螺栓M鎖固在邊框11的鎖固孔111。

如第4圖所示，每個沉浮單元20包括一儲水腔室21和一液體流動控制器22，具有一進水口211以及一出水口212，液體流動控制器22包括閥體和水泵，閥體和水泵分別設置在進水口211以及出水口212。根據阿基米德原理，沉浮單元20所排開同體積的水的重量即是作用在沉浮單元20 的浮力。因此當控制箱網10下沉時，沉浮單元20的閥體打開使水從進水口211進入儲水腔室21，增加沉浮單元20的重量，而且使重量大於浮力，沉浮單元20便開始下沉，當到達預定深度時，水泵作動將部分的水從出水口212排出，使多個沉浮單元20的重量連同箱網10的重量與作用在多個沉浮單元20上的浮力總和相等，箱網即可定位在水中設定的任意位置。當控制箱網10上浮時，水泵作動將所有的水從出水口212排出，藉此使作用在多個沉浮單元20的浮力總和大於多個沉浮單元20的重量連同箱網10的重量，便可使箱網10浮至水面。

在另一實施例中，沉浮單元20除了儲水腔室21還更包括一儲氣腔室，儲氣腔室儲存高壓氣體且經由一氣流口與儲水腔室21連通，一氣體流動控制器設置在氣流口，氣體流動控制器包括氣泵和閥體。當沉浮單元20上浮時，閥體打開使儲氣腔室的高壓氣體經由氣流口進入儲水腔室21並將水從出水口212排出。當沉浮單元20下沉時，氣泵使儲水腔室21的氣體經氣流口回到儲氣腔室並使水從進水口211進入儲水腔室21。

在另一實施例中，除了沉浮單元20以外，邊框11可環設一浮管，浮管內部形成一中空容置空間，浮管於水上提供浮力以使邊框11漂浮於水面上，有利於養殖業者站立於邊框11上進行工作。

如第4圖所示，沉浮單元20更包括一水深感測器23以及一控制器24，水深感測器23以及液體流動控制器22電性連接於控制器24。水深感測器23偵測沉浮單元20的深度並產生深度訊號，水深感測器23可以是壓阻IC式或應變計式，利用偵測水壓而得到水面下深度的數值。深度訊號傳送至控制器24，控制器24將深度訊號與一設定值比較，並根據比較的結果 驅動液體流動控制器22。設定值可以是箱網預計下沉的深度，根據深度訊號與設定值比較的結果，控制器24控制液體流動控制器22使水流進或排出沉浮單元20的儲水腔室21而使箱網10下沉或上浮。

請參閱第5圖，其表示本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統的另一實施例。本實施例具有與前述實施例部分相同的結構，因此相同構件給予相同的符號並省略其說明。本實施例還包括複數個錨定物30，複數個錨定物30分別經由連接件40連接於箱網10，而且連接件40的長度足夠使錨定物30保持沉置於水底而箱網10仍可藉由沉浮單元20的作用而上浮或下沉。錨定物30可以是鐵錨、水泥塊或裝石塊的籠袋，連接件40可以是鐵鍊或纜繩。錨定物30主要作用是將該箱網10固定在養殖業者規劃的海域範圍內，以防止該箱網10受波浪與海流影響而漂移出規畫的海域範圍。

在另一實施例中，更設有一配重系統，係設置於該網體12相對於邊框11另一側，配重系統係選自於一重錘式配重結構或一網框式配重結構。配重系統主要是用來維持該網體容積率，以保持設定之養殖密度，以避免當該網體變形率過大時，會造成魚群驚慌而相互衝撞或擦撞網袋而受傷甚死亡。

請參閱第6圖，其為本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統的系統方塊圖。如圖所示，控制器24包括一第一處理模組241、一電性連接於第一處理模組241的可程式控制模組242以及一電性連接於第一處理模組241的第一無線通訊模組243。深度訊號從水深感測器23傳送至第一處理模組241，並與可程式控制模組242中設定的設定值進行比較，且深度訊號經由第一無線通訊模組243傳送至後述的海域環境監測主機50。可程式 控制模組242中可設定對應於多種狀況的程式及設定的參數值，第一處理模組241係對應於各種狀況載入並執行可程式控制模組242中的程式碼及參數值。沉浮單元20更包括一衛星定位件25，其偵測衛星訊號並產生地理座標位置訊號，地理座標位置訊號經由第一無線通訊模組243傳送至後述的海域環境監測主機50。

在另一實施例中，除了水深感測器23，沉浮單元20還包括一加速規，其電性連接於控制器的第一處理模組241，加速規係根據沉浮單元20的移動狀態而產生一加速度訊號，該加速度訊號透過第一處理模組241以及第一無線通訊模組243傳輸至後述的海域環境監測主機50，養殖業者藉以根據加速度訊號輔助判斷箱網的運動狀態。

在另一實施例中，沉浮單元20還包括一攝像裝置，該攝像裝置與該液體流量控制器、水深感測器23、可程式控制模組、第一處理模組241以及第一無線通訊模組243彼此電性連接，實施時，攝像裝置拍攝水中一魚群影像，魚群影像轉換成影像訊號，藉由第一處理模組241及第一無線通訊模組243而發送至後述的海域環境監測主機50，以進行遠端觀察魚群活動狀況。

如第6圖所示，海域環境監測主機50包括一第二處理模組51、一資料分析單元52、一參數設定單元53以及一第二無線通訊模組54，深度訊號、地理座標位置訊號、加速度訊號及影像訊號傳送至海域環境監測主機50，並經由第二無線通訊模組54傳送至第二處理模組51，第二處理模組51將深度訊號、地理座標位置訊號、加速度訊號及影像訊號傳送至資料分析單元52，並根據分析結果經由參數設定單元53產生控制訊號，控制 訊號經由第二無線通訊模組54傳送至該等沉浮單元20。控制訊號由第一無線通訊模組243接收後控制液體流動控制器22或氣體流動控制器。

海域環境監測主機50還包括操作單元55、儲存單元56和顯示單元57。海域環境監測主機50收集養殖區域內的沉浮單元20所產生的各項數據，例如深度訊號、地理座標位置訊號、加速度訊號及影像訊號，該等數據透過第二處理模組51儲存於儲存單元56，或透過顯示單元57瀏覽與分析，而養殖業者可操作操作單元55並產生一操作指令，透過該第二處理模組51以及第二無線通訊模組54將該操作指令透過第一無線通訊模組243傳輸至沉浮單元20，並藉由第一處理模組241以及可程式控制模組242依據操作指令，控制液體流動控制器22或氣體流動控制器，使沉浮單元20上浮或下沉。海域環境監測主機50可透過第二無線通訊模組54接收由加速規根據沉浮單元20的移動狀態而產生的加速度訊號，使養殖業者透過海域環境監測主機50監控沉浮單元20之加速度訊號，並操作操作單元55以控制沉浮單元20的移動狀態，進而調整箱網10之傾斜角度以平衡傾斜角度。養殖業者可深度訊號及加速度訊號了解沉浮單元20目前運作狀態；或透過該操作單元55控制一個或多數個沉浮單元20上升、沉降或持續保持運作，於實際實施時，可依照所養殖的魚類所適合的溫度、流速或水深，而調整箱網10位於海中的位置，又或者隨著海流的方向而調控一個或多數個沉浮單元20上升、沉降，而使整體箱網10上升、沉降或傾斜，以避免箱網10直接受到海流的衝擊而損害；或設定該參數設定單元53，以監控沉浮單元20運作狀況，或可自動化調整沉浮單元20運作情形。

在另一實施例中，海域環境監測主機50更包含一波浪感測器、一水溫感測器、一水質感測器以及一風速感測器所組成的群組中至少其中之一。由各感測器監測養殖區域內的波浪、水溫、水質以及風速等並產生各感測器監測數據，並藉由該第二處理模組51將收集之各該感測器監測數據儲存於儲存單元56，或是通過該操作單元55瀏覽或分析養殖區域內的波浪、水溫、水質以及風速等各該感測器監測數據。

請參閱第7圖，本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統100更包括陸上處理中心60、雲端數據中心70、海上工作站80和工作船90，各沉浮單元20經由一網路N連接於陸上處理中心60、海上工作站80和工作船90，雲端數據中心70連接於陸上處理中心60。上述海域環境監測主機50可設置於陸上處理中心60、海上工作站80和工作船90。沉浮單元20產生的各項數據經由網路N傳送至海域環境監測主機50，海域環境監測主機50根據沉浮單元20傳送的各項數據及其本身所偵測到的波浪、水溫、水質以及風速的各項數據進行分析，並據此產生控制訊號，或者是將各項數據傳送至雲端數據中心70儲存並進行大數據分析，而綜合海洋環境、水產物種及箱網結構等得到最佳的控制方案，對箱網移動進行控制。

本發明的水產養殖箱網可控穩定沉降系統藉由在箱網上設置多個沉浮單元，而且該等沉浮單元係可兩兩成對地相對設置在箱網上，使得水產養殖箱網可以穩定且以平衡狀態上浮或下沉，藉此避免水產養殖箱網產生傾斜或傾覆，而造成水產生物受傷，影響其生長。可控穩定沉降箱網，以大幅減少因執行箱網本體沉降動作而所需的人力及時間並減少因人工操作所帶來的人員安全問題。藉由加速規偵測浮框傾斜角度，而調整 並縮小浮框傾斜角度範圍，以避免箱網本體沈降時，使浮框傾斜角度過大，而造成網體容積迅速減少，造成養殖魚群損傷，甚至死亡。依照海域環境監測主機提供水溫、波浪、水質以及風速等之各感測器監測數據，使養殖業者面對突如其來的天災或事故時，而有依據判斷箱網本體沉降或是上升之時機點，以大幅降低養殖業者的損失程度。利用簡單明確的沉浮筒狀態單元、操作單元以及參數設定單元，將操作介面簡單化，使養殖業者更能快速熟悉系統指令，以操作浮筒帶動箱網本體上升或沉降。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

10:箱網

11:邊框

12:網體

20:沉浮單元

21:儲水腔室

23:水深感測器

24:控制器

211:進水口

212:出水口

Claims (14)

1. 一種水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其包括：一箱網(10)，包括一邊框(11)以及一設置於該邊框(11)的網體(12)；以及複數個沉浮單元(20)，係設置於該邊框(11)，每個該沉浮單元(20)包括一儲水腔室(21)和一液體流動控制器(22)，該儲水腔室(21)具有一進水口(211)以及一出水口(212)，該液體流動控制器(22)使該儲水腔室(21)的水經由該出水口(212)從該儲水腔室(21)排出或經由該進水口(211)進入該儲水腔室(21)；其中當該儲水腔室(21)的水經由該出水口(212)從該儲水腔室(21)排出時，使該沉浮單元(20)上浮，當水從經由該進水口(211)進入該儲水腔室(21)，該沉浮單元(20)下沉；一海上工作站(80)，該海域環境監測主機(50)設置於該海上工作站(80)，該等沉浮單元(20)經由一網路(N)通訊連接於該海上工作站(80)，一深度訊號、一地理座標位置訊號及一加速度訊號經由一網路(N)傳送至該海上工作站(80)，並經由該網路(N)傳送控制訊號至該等沉浮單元(20)。
2. 如請求項1所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其中該沉浮單元(20)更包括一水深感測器(23)以及一控制器(24)，該水深感測器(23)以及該液體流動控制器(22)電性連接於該控制器(24)，該水深感測器(23)偵測該沉浮單元(20)的深度並產生該深度訊號，該深度訊號傳送至該控制器(24)，該控制器(24)將該深度訊號與一設定值比較，並根據比較的結果驅動該液體流動控制器(22)。
3. 如請求項2所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其中該控制器(24)包括一第一處理模組(241)、一電性連接於該第一處理模組(241)的可程式控制模組(242)以及一電性連接於該第一處理模組(241)的第一無線通訊模組(243)，該深度訊號傳送至該第一處理模組(241)，並與該可程式控制模組(242)中設定的該設定值進行比較，且該深度訊號經由該第一無線通訊模組(243)傳送。
4. 如請求項3所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其中該沉浮單元(20)還包括一攝像裝置，該攝像裝置與該液體流動控制器(22)、該水深感測器(23)、該可程式控制模組(242)、該第一處理模組(241)以及該第一無線通訊模組(243)彼此電性連接。
5. 如請求項3所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其中該沉浮單元(20)更包括一衛星定位件(25)，其偵測衛星訊號並產生該地理座標位置訊號，該地理座標位置訊號經由該第一無線通訊模組傳送。
6. 如請求項3所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其中該沉浮單元(20)還包括一加速規，其電性連接於該控制器(24)的該第一處理模組(241)，該加速規偵測該沉浮單元(20)的移動狀態而產生該加速度訊號，該加速度訊號經由該第一無線通訊模組(243)傳輸。
7. 如請求項6所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其更包括一海域環境監測主機(50)，該海域環境監測主機(50)包括一第二處理模組(51)、一資料分析單元(52)、一參數設定單元(53)以及一第二無線通訊模組(54)，該深度訊號、該地理座標位置訊號及該加速度訊號經由該第二無線通訊模組(54)傳送至該第二處理模組(51)，該第二處理模組(51)將該深 度訊號及該地理座標位置訊號傳送至該資料分析單元(52)，並根據分析結果經由該參數設定單元(53)產生控制訊號，該控制訊號經由該第二無線通訊模組(54)傳送至該等沉浮單元(20)。
8. 如請求項7所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其中該海域環境監測主機(50)更包括一波浪感測器、一水溫感測器、一水質感測器以及一風速感測器所組成的群組中至少其中之一。
9. 如請求項7所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其中該海域環境監測主機(50)還包括一操作單元(55)和一儲存單元(56)，該深度訊號、該地理座標位置訊號及該加速度訊號及一影像訊號係經由該第二處理模組(51)儲存於該儲存單元(56)，該操作單元(55)產生一操作指令。
10. 如請求項7所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其更包括一陸上處理中心(60)，該海域環境監測主機(50)設置於該陸上處理中心(60)，該陸上處理中心(60)經由該網路(N)連接於該等沉浮單元(20)，該深度訊號、該地理座標位置訊號及該加速度訊號經由該網路(N)傳送至該陸上處理中心(60)。
11. 如請求項10所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其更包括一雲端數據中心(70)，該雲端數據中心(70)通訊連接於該陸上處理中心(60)，該深度訊號、該地理座標位置訊號及該加速度訊號由該陸上處理中心(60)傳送至該雲端數據中心(70)進行計算。
12. 如請求項7所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其更包括一工作船(90)，該海域環境監測主機(50)設置於該工作船(90)，該工作 船(90)經由該網路(N)接收該深度訊號、該地理座標位置訊號及該加速度訊號，並經由該網路(N)傳送控制訊號至該等沉浮單元(20)。
13. 如請求項1所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其更包括複數個錨定物(30)，該等錨定物(30)係以一連接件(40)連接於該箱網(10)且沉置於水底。
14. 如請求項1所述之水產養殖箱網可控穩定沉降系統，其更包括一配重系統，其係設置於該網體(12)相對於該邊框(11)的另一側。

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