【技術實現步驟摘要】
本申請涉及海水養殖，特別是涉及一種適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統及方法。
技術介紹
1、隨著灣內和近岸海域養殖密度飽和和人們對優質水產蛋白的需求日益提升，養殖網箱往海域遼闊、水質良好的灣外甚至深遠海海域發展是海水養殖的必然趨勢。但由于灣外和深遠海海域往往海況惡劣，養殖網箱通常通過升降作業保障養殖設施和養殖對象的安全。
2、目前升降式網箱大部分都是氣動式網箱，利用空氣壓縮機對網箱框架的可變浮力艙持續充氣排水或排氣進水實現網箱升降。由于網箱升降過程尤其是上浮過程無法準確控制，特別是在網箱浮沉力突破平衡的瞬間，網箱會在短時間內上浮十數米，不僅對網箱本身結構安全造成威脅，更是嚴重損害養殖對象安全，出現魚大面積死亡漲膘、碰傷現象，大大限制了升降式網箱的發展和應用。
技術實現思路
1、為了解決
技術介紹
中提到的問題，本申請提供一種適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統及方法，通過對養殖網箱升降過程的分段式控制來保障養殖設施和養殖對象的安全。
2、為實現上述目的，本申請提供了如下方案。
3、一方面，本申請提供一種適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，包括：一組或多組分段式升降控制設施以及分段式升降自動控制充氣裝置；
4、每組分段式升降控制設施由相同數量的柔性構件和重塊間隔串聯制成；其中頂部第一段柔性構件連接在養殖網箱的網箱框架底部；
5、所述分段式升降自動控制充氣裝置包括傳感器單元、升降控制器、啟動器和充氣設備
6、可選地，所述分段式升降控制設施單組布設在網箱框架底部中心位置或多組沿網箱框架底部呈環狀均勻布設。
7、可選地，單段柔性構件繃緊時的長度lflex和單塊重塊高度lhb之和滿足公式其中h為養殖網箱上浮至海面時網箱框架底部與海底的垂直距離；c為養殖網箱上浮至海面時分段式升降控制設施最底部重塊與海底的垂直距離；ρ為養殖網箱所在海區海水密度；g為重力加速度；δp為養殖對象在短時間內可承受的最大變化壓強；符號表示向上取整數。
8、可選地，單段柔性構件重量mdflex和單塊重塊重量mdhb滿足公式其中mflex為柔性構件的總空氣重量；mhb為重塊的總空氣重量；ns為每組分段式升降控制設施中柔性構件或重塊的數量；ng為網箱框架底部布設的分段式升降控制設施數量。
9、可選地，每組分段式升降控制設施中柔性構件或重塊的數量ns等于養殖網箱升降的分段數量nfs；h為養殖對象的最大上升高度。
10、可選地，非作業狀態時，信號電纜與升降控制器斷開連接，接口處安裝防水密封頭并綁扎浮球漂浮在海面。
11、可選地，信號電纜與網箱框架的充排氣氣管并排綁扎固定。
12、另一方面，本專利技術還提供一種適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制方法，應用于所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統；所述適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制方法包括：
13、通過升降控制器設置網箱分段式升降控制參數；所述網箱分段式升降控制參數包括分段式升降控制設施的單段升降高度lss、允許高度偏差e、網箱框架初始位置hinit以及分段間歇時間t；其中單段升降高度lss等于單段柔性構件繃緊時的長度lflex和單塊重塊高度lhb之和；
14、通過水下測距傳感器測量網箱框架頂部與海底的垂直距離d并發送至升降控制器；
15、通過速度傳感器測量網箱框架在垂直方向的運動速度v并發送至升降控制器；
16、升降控制器根據網箱框架頂部與海底的垂直距離d、網箱框架在垂直方向的運動速度v結合網箱分段式升降控制參數向啟動器發送操作指令；
17、啟動器根據操作指令控制充氣設備的開啟或關閉。
18、可選地，所述升降控制器根據網箱框架頂部與海底的垂直距離d、網箱框架在垂直方向的運動速度v結合網箱分段式升降控制參數向啟動器發送操作指令，具體包括：
19、當d＝n*lflex+hinit±e且v＝0時，升降控制器向啟動器發送停止充氣操作指令，啟動器控制充氣設備關閉；其中n＝1,2,3..nfs；nfs為養殖網箱升降的分段數量；
20、當充氣設備關閉時間＝分段間歇時間t時，升降控制器向啟動器發送開始充氣操作指令，啟動器控制充氣設備開啟。
21、可選地，所述網箱框架初始位置hinit＝hcage+nfs*lhb；其中hcage為網箱框架高度。
22、根據本申請提供的具體實施例，本申請公開了以下技術效果：
23、本申請提供的一種適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統及方法，由相同數量的柔性構件和重塊間隔串聯制成分段式升降控制設施，由傳感器單元、升降控制器、啟動器和充氣設備構成分段式升降自動控制充氣裝置；通過傳感器單元內的水下測距傳感器測量網箱框架頂部與海底的垂直距離d，通過速度傳感器測量網箱框架在垂直方向的運動速度v，升降控制器即可根據信號d、v結合網箱分段式升降控制參數向啟動器發送操作指令，控制充氣設備的開啟或關閉。本申請通過對網箱充氣的間歇控制，實現了在不同的水深高度保持網箱浮沉力平衡、暫停升降的控制目標，給予了養殖對象適應不同水深壓力的時間，提高了養殖對象存活率。本申請的分段式升降控制方式有效避免了網箱升降過程不可控現象，極大保障了網箱本身結構的安全和養殖對象的安全。
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1.一種適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，包括：一組或多組分段式升降控制設施以及分段式升降自動控制充氣裝置；
2.根據權利要求1所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，所述分段式升降控制設施單組布設在網箱框架底部中心位置或多組沿網箱框架底部呈環狀均勻布設。
3.根據權利要求1所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，單段柔性構件繃緊時的長度Lflex和單塊重塊高度Lhb之和滿足公式其中H為養殖網箱上浮至海面時網箱框架底部與海底的垂直距離；c為養殖網箱上浮至海面時分段式升降控制設施最底部重塊與海底的垂直距離；ρ為養殖網箱所在海區海水密度；g為重力加速度；Δp為養殖對象在短時間內可承受的最大變化壓強；符號表示向上取整數。
4.根據權利要求3所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，單段柔性構件重量Mdflex和單塊重塊重量Mdhb滿足公式其中Mflex為柔性構件的總空氣重量；Mhb為重塊的總空氣重量；Ns為每組分段式升降控制設施中柔性構件或重塊的數量；Ng為
5.根據權利要求4所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，每組分段式升降控制設施中柔性構件或重塊的數量Ns等于養殖網箱升降的分段數量nfs；h為養殖對象的最大上升高度。
6.根據權利要求1所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，非作業狀態時，信號電纜與升降控制器斷開連接，接口處安裝防水密封頭并綁扎浮球漂浮在海面。
7.根據權利要求1所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，信號電纜與網箱框架的充排氣氣管并排綁扎固定。
8.一種適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制方法，其特征在于，應用于權利要求1-7中任一項所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統；所述適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制方法包括：
9.根據權利要求8所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制方法，其特征在于，所述升降控制器根據網箱框架頂部與海底的垂直距離D、網箱框架在垂直方向的運動速度V結合網箱分段式升降控制參數向啟動器發送操作指令，具體包括：
10.根據權利要求9所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制方法，其特征在于，所述網箱框架初始位置hinit＝hcage+nfs*Lhb；其中hcage為網箱框架高度。
...【技術特征摘要】
1.一種適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，包括：一組或多組分段式升降控制設施以及分段式升降自動控制充氣裝置；
2.根據權利要求1所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，所述分段式升降控制設施單組布設在網箱框架底部中心位置或多組沿網箱框架底部呈環狀均勻布設。
3.根據權利要求1所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，單段柔性構件繃緊時的長度lflex和單塊重塊高度lhb之和滿足公式其中h為養殖網箱上浮至海面時網箱框架底部與海底的垂直距離；c為養殖網箱上浮至海面時分段式升降控制設施最底部重塊與海底的垂直距離；ρ為養殖網箱所在海區海水密度；g為重力加速度；δp為養殖對象在短時間內可承受的最大變化壓強；符號表示向上取整數。
4.根據權利要求3所述的適用于氣動式升降養殖網箱的分段式升降控制系統，其特征在于，單段柔性構件重量mdflex和單塊重塊重量mdhb滿足公式其中mflex為柔性構件的總空氣重量；mhb為重塊的總空氣重量；ns為每組分段式升降控制設施中柔性構件或重塊的數量；ng為網箱框架底部布設的分段式升降控制設施數量。
5.根據權利要求4所述的適用于氣動式升降養殖網箱的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：丁蘭，黃桂芳，陳思源，魏觀淵，蔡文鴻，魏盛軍，潘柏霖，林子楠，
申請(專利權)人：福建省水產研究所福建水產病害防治中心，
類型：發明
國別省市：
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