專利名稱：升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)中的網(wǎng)箱升降遠(yuǎn)程控制技術(shù)，具體說是一種升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
利用波高隨水深的等差增加而呈等比衰減的波浪理論，將網(wǎng)箱沉降到水下一定深度水層，是網(wǎng)箱抗風(fēng)浪的重要技術(shù)措施。目前國際上較典型的大型升降式網(wǎng)箱有2種型式一種是美國Ocean Spar Technology公司的鋼結(jié)構(gòu)碟形網(wǎng)箱。該網(wǎng)箱外觀造型類似飛碟，利用中央立柱和重達(dá)5噸的平衡塊控制網(wǎng)箱升降，這使得網(wǎng)箱的海上安裝與敷設(shè)非常困難。另一種是挪威等國開發(fā)的聚乙烯(PE)雙管圓形潛網(wǎng)網(wǎng)箱。該網(wǎng)箱利用2圈框架浮管的中空結(jié)構(gòu)，通過手動操作安裝在浮管上的水、氣閥門，使浮管內(nèi)排氣、注水和充氣、排水來實現(xiàn)網(wǎng)箱的下潛與上浮。缺乏自動控制及遠(yuǎn)程操作功能。因此，無論是其控制方式的設(shè)計還是實際應(yīng)用中均存在以下問題(1)由于該網(wǎng)箱的下潛是通過浮管內(nèi)進水、排氣來實現(xiàn)的，因此其下潛過程中有時會出現(xiàn)水阻現(xiàn)象，即某段浮管或者輸氣管的氣體被水封住，導(dǎo)致排氣不暢，浮管內(nèi)不能全部注滿水，網(wǎng)箱無法繼續(xù)下潛；(2)水、氣閥門均無密封保護措施和自動監(jiān)測功能，因此在網(wǎng)箱無需下潛時，若水、氣閥門出現(xiàn)滲漏，浮管就會進水，網(wǎng)箱就會出現(xiàn)誤下潛，此時若網(wǎng)箱未加裝蓋網(wǎng)，就會造成逃魚事故；(3)該網(wǎng)箱的水、氣閥門均需手動打開和關(guān)閉，因此，無論在何種海況條件下，都需要派人乘船至網(wǎng)箱上打開閥門，完成網(wǎng)箱下潛操作。這在風(fēng)浪較大的情況下，是非常困難和危險的，甚至在臺風(fēng)突然來臨時，是無法實現(xiàn)的。目前，國內(nèi)外尚沒有可從陸地遠(yuǎn)程遙控海上網(wǎng)箱升降的技術(shù)公開發(fā)表。
目前海水養(yǎng)殖網(wǎng)箱趨于大型化，養(yǎng)殖海區(qū)由淺海內(nèi)灣水域向20-30m深水開闊海區(qū)發(fā)展。因此急需解決網(wǎng)箱的抗風(fēng)浪技術(shù)，提高網(wǎng)箱整體抵御強風(fēng)、大浪的能力，從而避免網(wǎng)箱破損和網(wǎng)破魚逃所造成的經(jīng)濟損失。若能通過遠(yuǎn)程控制將網(wǎng)箱迅速沉降到一定深度水層，可減少由于臺風(fēng)、海洋表層赤潮發(fā)生和水環(huán)境污染等對網(wǎng)箱養(yǎng)魚造成的危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提出一種升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)及控制方法，可使養(yǎng)殖網(wǎng)箱實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制升降，在風(fēng)浪較大或者臺風(fēng)突然來臨時，能遠(yuǎn)程控制網(wǎng)箱迅速下潛，以避免強風(fēng)、大浪對網(wǎng)箱養(yǎng)魚造成的破壞。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括浮式養(yǎng)殖網(wǎng)箱、網(wǎng)箱主浮管上的通水閥及通氣閥、氣泵、網(wǎng)箱升降控制裝置，其特征在于所述的網(wǎng)箱升降控制裝置為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，由底板及上罩形成封閉式殼體與網(wǎng)箱相連，殼體內(nèi)底板上設(shè)置電機、儲電瓶、氣泵、電動閥門、程序控制箱，氣泵通過輸氣管路接到主浮管上的通氣閥，輸氣管路中接有電動閥門，程序控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)中有移動通訊模塊(如GSM或GPRS或CDMA)和控制程序集成電路板，通過用戶手機發(fā)送給控制系統(tǒng)中的移動通訊模塊(如GSM、GPRS或CDMA)執(zhí)行下潛或上升的短信，由控制系統(tǒng)控制通過電路與其相連的電機、氣泵、電動閥門，使主浮管內(nèi)排氣、注水或充氣、排水來實現(xiàn)網(wǎng)箱的下潛或上浮。
在網(wǎng)箱框架內(nèi)、外圈主浮管內(nèi)各對稱布置兩隔艙管，隔艙管為中間有一與管壁垂直封閉面的短管，將網(wǎng)箱框架內(nèi)、外主浮管空腔都對稱分割為左右2個艙室，每一艙室上各設(shè)一通水閥和一通氣閥，所述的電機為2臺同軸電機，每臺同軸電機帶動2個氣泵，4個氣泵通過輸氣管路分別接到內(nèi)、外圈主浮管上對應(yīng)的通氣閥，輸氣管路中共接有10個電動閥門，程序控制箱引出的信號線從底板穿出接到壓力傳感器上，壓力傳感器有三個，均布在主浮管上，為實現(xiàn)網(wǎng)箱的平衡控制提供了保證。
所述的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)殼體上罩頂面設(shè)置為儲電瓶充電的太陽能電池板。
所述的殼體底板下的安裝架上設(shè)置抽氣罐，抽氣罐與輸氣管路連接，抽氣罐內(nèi)安裝有水位限位閥，當(dāng)有海水抽至罐體中時，限位閥只將氣泵自動關(guān)閉，停止抽氣，通氣閥仍處于開啟狀態(tài)。
所述的浮式養(yǎng)殖網(wǎng)箱為HDPE全浮式網(wǎng)箱，包括網(wǎng)衣、網(wǎng)箱框架系統(tǒng)、框架系縛叉綱、框架主系縛繩索、浮體、浮體系縛繩索、水下繩索框架、分力盤、網(wǎng)筋、網(wǎng)底、網(wǎng)底圈、沉石、錨纜繩、錨鏈、錨，控制系統(tǒng)殼體安裝于浮體上并與網(wǎng)箱框架相連。
一種升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制方法，該方法通過手機發(fā)送給網(wǎng)箱升降控制系統(tǒng)中的移動通訊模塊(GSM、GPRS或CDMA)執(zhí)行下潛或上升的短信，由控制系統(tǒng)控制通過電路與其相連的電機、氣泵、電動閥門，使主浮管內(nèi)排氣、注水或充氣、排水來實現(xiàn)網(wǎng)箱的下潛或上浮。
所述的升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于其主要運行程序方法如下(1)網(wǎng)箱下潛①用戶從陸地通過手機短信發(fā)出下潛指令，敷設(shè)在海上的智能控制系統(tǒng)通過GSM或GPRS或CDMA移動通訊網(wǎng)絡(luò)接收指令并運行下潛程序1；此時，控制系統(tǒng)內(nèi)的電動閥門DF-A2、DF-A3、DF-B2、DF-B3閉合；DF-A1、DF-A4、DF-B1、DF-B4和DF-A5、DF-B5開啟，同時氣泵P-A、P-B啟動并開始抽氣；由于正常工作狀態(tài)下，設(shè)置于網(wǎng)箱框架主浮管上的通水閥始終處于開啟狀態(tài)，而通氣閥與輸氣軟管又是連通的，因此電動閥門的開啟就相當(dāng)于從網(wǎng)箱框架主浮管通氣閥A3、A4、B3、B4處同時從管內(nèi)抽氣，這樣主浮管將通過通水閥A1、A2、B1、B2進水，網(wǎng)箱開始下沉。
②在通氣與通水閥對稱軸線的左右兩側(cè)分別裝有水位檢測傳感器A、B，系統(tǒng)通過傳感器比較A、B水位。若A、B兩點的位差達(dá)到0.5m時，執(zhí)行糾偏程序3即關(guān)閉偏低一側(cè)運行抽氣的電動閥門，同時執(zhí)行上浮程序2，向偏低一側(cè)的主浮管內(nèi)充氣，待A、B兩點水位差小于0.1m時，即停止糾偏調(diào)整，恢復(fù)下潛程序。
③待A、B兩點水位均達(dá)到第一個預(yù)定值，即網(wǎng)箱全部沒入水面以下位置時，控制系統(tǒng)自動關(guān)閉氣泵，此時通氣閥仍處于開啟狀態(tài)，氣體將靠進水壓力自動排除，網(wǎng)箱仍繼續(xù)下潛直至預(yù)定水深。
④為防止海水被抽到密封的控制系統(tǒng)內(nèi)，在控制系統(tǒng)的外部設(shè)有輔助的抽氣罐14，抽氣罐內(nèi)安裝有水位限位閥13，當(dāng)有海水抽至罐體中時，限位閥只將氣泵自動關(guān)閉，停止抽氣，通氣閥仍處于開啟狀態(tài)，相當(dāng)于運行上述③的程序。
⑤待壓力傳感器A、B、C均檢測到網(wǎng)箱已經(jīng)下潛到第二個預(yù)定值時，此值略小于網(wǎng)箱下潛的預(yù)設(shè)水深2H，在延時一定時間后，關(guān)閉所有電動閥門和氣泵，并返回“OK+666***”信息，告知用戶網(wǎng)箱已經(jīng)下潛到預(yù)定水深，等待用戶的上浮指令。
(2)網(wǎng)箱上?、傩枰W(wǎng)箱上浮時，用戶發(fā)出一組上浮指令代碼，海上控制系統(tǒng)接收指令并執(zhí)行上浮程序2；此時，電動閥門DF-A1、DF-A4、DF-B1、DF-B4和DF-A5、DF-B5閉合；DF-A2、DF-A3、DF-B2、DF-B3開啟，同時氣泵P-A、P-B啟動并向主浮管內(nèi)充氣，當(dāng)主浮管內(nèi)氣壓達(dá)到一定值時，通水閥開始排水，隨著主浮管內(nèi)海水逐漸排出，網(wǎng)箱開始上浮。
②待網(wǎng)箱上浮至海面，且主浮管內(nèi)的水全部排除后，網(wǎng)箱恢復(fù)到下潛前的水面漂浮平衡狀態(tài)；此時系統(tǒng)返回“OK+888***”信息，告知用戶，網(wǎng)箱已完成上浮，并開始運行氣體補償程序4。
(3)自動氣體補償在網(wǎng)箱處于上浮狀態(tài)時，為避免因水、氣閥門緩慢泄漏、浮管焊縫滲水等因素影響，造成網(wǎng)箱在無用戶下潛指令的情況下，出現(xiàn)錯誤下潛，控制系統(tǒng)還設(shè)有自動檢測和氣體補償功能；當(dāng)無下潛指令的情況下，傳感器C自動檢測進水閥的位置，若進水口低于水面平衡位置0.5m時，網(wǎng)箱只是進水口附近的局部略有傾斜，護攔網(wǎng)仍在水面以上，尚不會發(fā)生逃魚現(xiàn)象，控制系統(tǒng)自動執(zhí)行上浮程序，向主浮管內(nèi)充氣，使網(wǎng)箱重新恢復(fù)到0水位。
(4)錯誤信號自動返回當(dāng)網(wǎng)箱已經(jīng)處于上浮狀態(tài)時，若錯誤發(fā)送上浮指令，系統(tǒng)會返回“OK+666***”，表示網(wǎng)箱已經(jīng)處于上浮狀態(tài)；反之亦然。
所述的升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制方法，其網(wǎng)箱沉降水層控制方法如下根據(jù)網(wǎng)箱升降的工作原理，網(wǎng)箱下潛時，其總沉力大于總浮力，若在下潛過程中沒有受到其它外力作用，網(wǎng)箱將繼續(xù)下沉直至海底，因此，必須對網(wǎng)箱的沉降水層進行控制，以防止網(wǎng)箱觸底；在不增加其它輔助設(shè)施的情況下，通過調(diào)整浮體系縛繩索的高度H，即可實現(xiàn)網(wǎng)箱沉降水層的控制。
具體方法為
①通過浮沉力的計算，選擇適當(dāng)尺寸的浮體，使安裝于水下繩索框架四角上方的4個浮體的總剩余浮力大于網(wǎng)箱下潛時的凈沉力。
②設(shè)置于水下繩索框架四角的分力盤由于受錨纜繩、浮體系縛繩索以及水下繩索框架的相互作用，被固定到距水面高度為H的水層；在網(wǎng)箱框架下潛過程中，框架主系縛繩索和系縛叉綱將繞著分力盤并隨著網(wǎng)箱框架一起下潛，當(dāng)網(wǎng)箱下潛至水深為2H時，四角的浮體將通過浮體系縛繩索、框架主系縛繩索和系縛叉綱提供網(wǎng)箱向上的拉力，使網(wǎng)箱懸掛在水深為2H的水層；這樣，通過預(yù)設(shè)浮體系縛繩索H的高度，即可控制網(wǎng)箱的沉降水層為2H。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有許多優(yōu)點和積極效果(1)本系統(tǒng)利用GSM或GPRS或CDMA移動通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸指令，因此不受控制距離的限制。只要網(wǎng)箱設(shè)置在移動通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，無論在何種海況條件下，用戶只需通過手機發(fā)送一條短信指令，即可實現(xiàn)網(wǎng)箱升降的遠(yuǎn)程遙控操作。
(2)通過傳感器的平衡檢測和自動控制程序設(shè)計，可實現(xiàn)網(wǎng)箱下潛過程的平衡、可靠控制，從而解決了手動閥門控制方式存在的由于排氣不暢，主浮管內(nèi)不能全部進水，致使網(wǎng)箱無法繼續(xù)下潛的問題。
(3)系統(tǒng)的自動氣體補償功能可確保網(wǎng)箱在無下潛指令的情況下，始終處于水面浮動狀態(tài)，有效避免因水、氣閥門及浮管焊縫滲漏等導(dǎo)致的網(wǎng)箱誤下潛事故。
(4)采用太陽能供電系統(tǒng)，解決了海上無法供電和自動控制驅(qū)動的技術(shù)難題，并可保證系統(tǒng)在無陽光條件下仍可運行3天以上。
(5)該系統(tǒng)為全密封結(jié)構(gòu)，不僅具有體積小、重量輕的特點，而且在網(wǎng)箱升降過程中，整個系統(tǒng)始終處于水面之上，只有連接在外部的輸氣管和傳感器輸線管可隨網(wǎng)箱起伏，因此，還具有抗浪、防水和使用壽命長等特點。
(6)隔艙管采用與主浮管相同的材料一次性注塑成型，因此可與主浮管熱熔對接為一體。其180°對稱布置方式，將網(wǎng)箱框架內(nèi)、外圈主浮管各均分為左右2個艙室，為實現(xiàn)網(wǎng)箱的平衡控制提供了結(jié)構(gòu)上的保證。
(7)在不增加其它輔助設(shè)施的情況下，通過調(diào)整浮體系縛繩索的高度(H)，即可實現(xiàn)網(wǎng)箱沉降水層的控制。
(8)輔助抽氣罐的設(shè)置，可有效避免海水被抽入控制系統(tǒng)中。
(9)系統(tǒng)的高度自動化設(shè)計，使網(wǎng)箱在完成下潛或上浮后，均有確認(rèn)信號返回，讓用戶更為放心。
(10)采用本發(fā)明控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要及時控制網(wǎng)箱的升降，不僅可有效避免臺風(fēng)對網(wǎng)箱造成的破壞，而且將網(wǎng)箱沉降到一定水層，還可減少由于海洋表層赤潮發(fā)生和水環(huán)境污染等對網(wǎng)箱養(yǎng)魚造成的危害。


圖1為本發(fā)明升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)局部剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1的局部剖面俯視圖；
圖3為本發(fā)明HDPE圓形升降式網(wǎng)箱海上安裝主視圖；圖4為本發(fā)明HDPE圓形升降式網(wǎng)箱海上安裝俯視圖；圖5為本發(fā)明網(wǎng)箱框架主浮管通氣、通水閥及傳感器布置圖；圖6為本發(fā)明隔艙管軸向剖面結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)運行程序框圖；圖8為本發(fā)明升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要控制部件的連接與工作流程框圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，一種升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，由壓力傳感器(A、B、C)1、輸線管四通接頭 2、底板 3、密封板 4、上罩 5、輸線管 6、傳感器線纜 7、程序控制箱 8、接線柱 9、電路線 10、儲電瓶 11、電瓶固定板12、抽氣罐限位閥 13、抽氣罐 14、太陽能電池板 15、通氣口 16、內(nèi)管路三通接頭 17、內(nèi)管路 18、內(nèi)管路直角接頭 19、旁通式氣動接口 20、旁通單向閥 21、輸氣軟管 22、聯(lián)接螺栓 23、軟管三通接頭 24、軟管直通接頭25、抽氣罐支架 26、安裝架 27、兩臺同軸電機 28、4個氣泵 29、10個電動閥門30和用戶手機組成。其中，程序控制箱內(nèi)安裝有GSM(或GPRS或CDMA)移動通訊模塊及控制程序集成電路板。
遠(yuǎn)程遙控升降式養(yǎng)殖網(wǎng)箱的結(jié)構(gòu)與海上敷設(shè)安裝于海上的升降式網(wǎng)箱由控制系統(tǒng)殼體31及其內(nèi)部部件、輸氣軟管22、通氣閥32、網(wǎng)箱框架系統(tǒng)33、網(wǎng)衣34、通水閥35、框架系縛叉綱36、框架主系縛繩索37、浮體38、浮體系縛繩索39、水下繩索框架40、分力盤41、網(wǎng)筋42、網(wǎng)底43、網(wǎng)底圈44、沉石45、錨纜繩46、錨鏈47、錨48和隔艙管49(見圖6)組成，如圖3和圖4所示。其中，內(nèi)、外圈內(nèi)各有2根隔艙管49呈180°對稱布置，將網(wǎng)箱框架系統(tǒng)33的內(nèi)、外圈主浮管各均分為左右2個艙室，分稱為A區(qū)和B區(qū)，相應(yīng)安裝在內(nèi)、外圈主浮管上的通氣閥32、通水閥35和傳感器1分別以A、B及相應(yīng)的數(shù)字代號標(biāo)記。如圖5所示。
遠(yuǎn)程遙控升降式網(wǎng)箱的工作原理及控制方法(參見圖7、圖8)通過對HDPE全浮式式網(wǎng)箱浮沉力的計算可知，在網(wǎng)箱正常配重的條件下，只要主浮管內(nèi)全部進水，網(wǎng)箱即可下潛。反之，當(dāng)主浮管內(nèi)的海水全部排空，網(wǎng)箱即上浮。但對主浮管內(nèi)的進水過程必須進行控制，否則出現(xiàn)水阻現(xiàn)象，網(wǎng)箱無法達(dá)到可靠沉降的目的。此外，為實現(xiàn)從陸地遠(yuǎn)程遙控海上網(wǎng)箱的升降和防止網(wǎng)箱錯誤下潛等問題，本發(fā)明通過控制系統(tǒng)的主控程序控制安裝在殼體31內(nèi)電動閥門30的開啟和管路連通(其簡化的工作流程如圖7所示)，以達(dá)到上述功能。其運行程序和系統(tǒng)功能如下(1)網(wǎng)箱下潛①用戶從陸地通過手機短信發(fā)出下潛指令(如下潛指令設(shè)為666***)，敷設(shè)在海上的智能控制系統(tǒng)通過GSM(或GPRS或CDMA)移動通訊網(wǎng)絡(luò)接收指令并運行下潛程序1。此時，控制系統(tǒng)內(nèi)的10個電動閥門30中的DF-A2、DF-A3、DF-B2、DF-B3閉合；電動閥門30中的DF-A1、DF-A4、DF-B1、DF-B4和DF-A5、DF-B5開啟，同時氣泵29(P-A1、P-A2、P-B1、P-B2)啟動并開始抽氣。由于正常工作狀態(tài)下，設(shè)置于網(wǎng)箱框架主浮管上的通水閥35始終處于開啟狀態(tài)，而通氣閥32與輸氣軟管又是連通的，因此，電動閥門30的開啟就相當(dāng)于從主浮管上通氣閥32(A3、A4、B3、B4)處同時從管內(nèi)抽氣，這樣主浮管將通過通水閥35(A1、A2、B1、B2)進水，網(wǎng)箱開始下沉。
②在通氣與通水閥對稱軸線的左右兩側(cè)分別裝有水位檢測傳感器A、B，系統(tǒng)通過傳感器比較A、B水位。若A、B兩點的位差達(dá)到0.5m時，執(zhí)行糾偏程序3。即關(guān)閉偏低一側(cè)運行抽氣的電動閥門，同時執(zhí)行上浮程序2，向偏低一側(cè)的主浮管內(nèi)充氣，待A、B兩點水位差小于0.1m時，即停止糾偏調(diào)整，恢復(fù)下潛程序。
③待A、B兩點水位均達(dá)到第一個預(yù)定值(此值的設(shè)定是以網(wǎng)箱幾乎全部沒入水面以下時，A、B兩點應(yīng)達(dá)到的水深)時，系統(tǒng)自動關(guān)閉氣泵29，此時通氣閥32仍處于開啟狀態(tài)，氣體將靠進水壓力自動排除，網(wǎng)箱仍繼續(xù)下潛直至預(yù)定水深。
④為防止海水被抽到密封的控制系統(tǒng)內(nèi)(此現(xiàn)象只有在主浮管內(nèi)幾乎全部進水且未運行上述③的程序時才會出現(xiàn))，在控制系統(tǒng)的外部設(shè)有輔助的抽氣罐14，抽氣罐內(nèi)安裝有水位限位閥13，當(dāng)有海水抽至罐體中時，限位閥13只將氣泵自動關(guān)閉，停止抽氣，通氣閥32仍處于開啟狀態(tài)，相當(dāng)于運行上述③的程序。
⑤待壓力傳感器A、B、C均檢測到網(wǎng)箱已經(jīng)下潛到第二個預(yù)定值(此值略小于網(wǎng)箱下潛的預(yù)設(shè)水深2H)時，在延時一定時間后，關(guān)閉所有電動閥門和氣泵，并返回“OK+666***”信息，告知用戶網(wǎng)箱已經(jīng)下潛到預(yù)定水深。等待用戶的上浮指令。
(2)網(wǎng)箱上?、傩枰W(wǎng)箱上浮時，用戶發(fā)出一組上浮指令代碼(如上浮指令設(shè)為888***)，海上控制系統(tǒng)接收指令并執(zhí)行上浮程序2。此時，電動閥門30中的DF-A1、DF-A4、DF-B1、DF-B4和DF-A5、DF-B5閉合；DF-A2、DF-A3、DF-B2、DF-B3開啟，同時氣泵29(P-A1、P-A2、P-B1、P-B2)啟動并向主管內(nèi)充氣，當(dāng)主浮管內(nèi)氣壓達(dá)到一定值時，通水閥35開始排水，隨著主浮管內(nèi)海水逐漸排出，網(wǎng)箱開始上浮。
②待網(wǎng)箱上浮至海面，且主浮管內(nèi)的水全部排除后，網(wǎng)箱恢復(fù)到下潛前的水面漂浮平衡狀態(tài)。此時系統(tǒng)返回“OK+888***”信息，告知用戶，網(wǎng)箱已完成上浮，并開始運行氣體補償程序4。
本發(fā)明上述電動閥門30一般采用的是電磁閥。
(3)自動氣體補償在網(wǎng)箱處于上浮狀態(tài)時，為避免因水、氣閥門緩慢泄漏、浮管焊縫滲水等因素影響，造成網(wǎng)箱在無用戶下潛指令的情況下，出現(xiàn)錯誤下潛，控制系統(tǒng)還設(shè)有自動檢測和氣體補償功能。當(dāng)無下潛指令的情況下，傳感器C自動檢測進水閥的位置，若進水口低于水面平衡位置0.5m時(由于進水口與網(wǎng)箱框架護攔管的高度為1.25m，因此，在進水口低于水面0.5m時，網(wǎng)箱只是進水口附近的局部略有傾斜，護攔網(wǎng)仍在水面以上，尚不會發(fā)生逃魚現(xiàn)象)，控制系統(tǒng)自動執(zhí)行上浮程序，向浮管內(nèi)充氣，使網(wǎng)箱重新恢復(fù)到0水位。
(4)錯誤信號自動返回當(dāng)網(wǎng)箱已經(jīng)處于上浮狀態(tài)時，若錯誤發(fā)送上浮指令，系統(tǒng)會返回“OK+666***”，表示網(wǎng)箱已經(jīng)處于上浮狀態(tài)；反之亦然。
(5)太陽能供電升降控制系統(tǒng)的能源由太陽能提供，解決了海上無法供電的難題。該控制系統(tǒng)采用太陽能電池板和17AH的儲電瓶，可保證系統(tǒng)在無陽光條件下仍可運行3天以上。
(6)網(wǎng)箱沉降水層控制根據(jù)網(wǎng)箱升降的工作原理，網(wǎng)箱下潛時，其總沉力大于總浮力，若在下潛過程中沒有受到其它外力作用，網(wǎng)箱將繼續(xù)下沉直至海底。因此必須對網(wǎng)箱的沉降水層進行控制，以防止網(wǎng)箱觸底。
本發(fā)明則充分利用HDPE浮式養(yǎng)殖網(wǎng)箱的特殊錨泊專利技術(shù)(專利號01277767.7)，在不增加其它輔助設(shè)施的情況下，通過調(diào)整浮體系縛繩索的高度(H)，即可實現(xiàn)網(wǎng)箱沉降水層的控制。其方法如下(圖3、圖4)①通過浮沉力的計算，選擇適當(dāng)尺寸的浮體38，使安裝于水下繩索框架四角上方的4個浮體38的總剩余浮力大于網(wǎng)箱下潛時的凈沉力。
②設(shè)置于水下繩索框架四角的分力盤41由于受錨纜繩46、浮體系縛繩索39以及水下繩索框架40的相互作用，被固定到距水面高度為H的水層。在網(wǎng)箱框架下潛過程中，框架主系縛繩索37和系縛叉綱36將繞著分力盤并隨著網(wǎng)箱框架一起下潛，當(dāng)網(wǎng)箱下潛至水深為2H時，四角的浮體將通過浮體系縛繩索39、框架主系縛繩索37和系縛叉綱36提供網(wǎng)箱向上的拉力，使網(wǎng)箱懸掛在水深為2H的水層。這樣，通過預(yù)設(shè)浮體系縛繩索H的高度，即可控制網(wǎng)箱的沉降水層為2H。
當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括浮式養(yǎng)殖網(wǎng)箱、網(wǎng)箱主浮管上的通水閥及通氣閥、氣泵、網(wǎng)箱升降控制裝置，其特征在于所述的網(wǎng)箱升降控制裝置為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，由底板及上罩形成封閉式殼體與網(wǎng)箱相連，殼體內(nèi)底板上設(shè)置電機、儲電瓶、氣泵、電動閥門、程序控制箱，氣泵通過輸氣管路接到主浮管上的通氣閥，輸氣管路中接有電動閥門，程序控制箱內(nèi)的控制系統(tǒng)中有移動通訊模塊和控制程序集成電路板，通過用戶手機發(fā)送給控制系統(tǒng)中的移動通訊模塊執(zhí)行下潛或上升的短信，由控制系統(tǒng)控制通過電路與其相連的電機、氣泵、電動閥門，使主浮管內(nèi)排氣、注水或充氣、排水來實現(xiàn)網(wǎng)箱的下潛或上浮。
2.按照權(quán)利要求1所述的升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于在網(wǎng)箱框架內(nèi)、外圈主浮管內(nèi)各對稱布置兩隔艙管，隔艙管為中間有一與管壁垂直封閉面的短管，將網(wǎng)箱框架內(nèi)、外主浮管空腔都對稱分割為左右2個艙室，每一艙室上各設(shè)一通水閥和一通氣閥，所述的電機為2臺同軸電機，每臺同軸電機帶動2個氣泵，4個氣泵通過輸氣管路分別接到內(nèi)、外圈主浮管上對應(yīng)的通氣閥，輸氣管路中共接有10個電動閥門，程序控制箱引出的信號線從底板穿出接到壓力傳感器上，壓力傳感器有三個均布在主浮管上。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于所述的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)殼體上罩頂面設(shè)置為儲電瓶充電的太陽能電池板。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于所述的殼體底板下的安裝架上設(shè)置抽氣罐，抽氣罐與輸氣管路連接，抽氣罐內(nèi)安裝有水位限位閥，當(dāng)有海水抽至罐體中時，限位閥只將氣泵自動關(guān)閉，停止抽氣，通氣閥仍處于開啟狀態(tài)。
5.按照權(quán)利要求3所述的升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于所述的殼體底板下的安裝架上設(shè)置抽氣罐，抽氣罐與輸氣管路連接，抽氣罐內(nèi)安裝有水位限位閥，當(dāng)有海水抽至罐體中時，限位閥只將氣泵自動關(guān)閉，停止抽氣，通氣閥仍處于開啟狀態(tài)。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于所述的浮式養(yǎng)殖網(wǎng)箱為HDPE全浮式網(wǎng)箱，包括網(wǎng)衣、網(wǎng)箱框架系統(tǒng)、框架系縛叉綱、框架主系縛繩索、浮體、浮體系縛繩索、水下繩索框架、分力盤、網(wǎng)筋、網(wǎng)底、網(wǎng)底圈、沉石、錨纜繩、錨鏈、錨，控制系統(tǒng)殼體安裝于浮體上并與網(wǎng)箱框架相連。
7.一種升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制方法，該方法通過手機發(fā)送給網(wǎng)箱升降控制系統(tǒng)中的移動通訊模塊執(zhí)行下潛或上升的短信，由控制系統(tǒng)控制通過電路與其相連的電機、氣泵、電動閥門，使主浮管內(nèi)排氣、注水或充氣、排水來實現(xiàn)網(wǎng)箱的下潛或上浮。
8.按照權(quán)利要求7所述的升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于其主要運行程序方法如下(1)網(wǎng)箱下潛①用戶從陸地通過手機短信發(fā)出下潛指令，敷設(shè)在海上的智能控制系統(tǒng)通過GSM或GPRS或CDMA移動通訊網(wǎng)絡(luò)接收指令并運行下潛程序1；此時，控制系統(tǒng)內(nèi)的電動閥門DF-A2、DF-A3、DF-B2、DF-B3閉合；DF-A1、DF-A4、DF-B1、DF-B4和DF-AS、DF-B5開啟，同時氣泵P-A、P-B啟動并開始抽氣；由于正常工作狀態(tài)下，設(shè)置于網(wǎng)箱框架主浮管上的通水閥始終處于開啟狀態(tài)，而通氣閥與輸氣軟管又是連通的，因此電動閥門的開啟就相當(dāng)于從網(wǎng)箱框架主浮管通氣閥A3、A4、B3、B4處同時從管內(nèi)抽氣，這樣主浮管將通過通水閥A1、A2、B1、B2進水，網(wǎng)箱開始下沉；②在通氣與通水閥對稱軸線的左右兩側(cè)分別裝有水位檢測傳感器A、B，系統(tǒng)通過傳感器比較A、B水位。若A、B兩點的位差達(dá)到0.5m時，執(zhí)行糾偏程序3即關(guān)閉偏低一側(cè)運行抽氣的電動閥門，同時執(zhí)行上浮程序2，向偏低一側(cè)的主浮管內(nèi)充氣，待A、B兩點水位差小于0.1m時，即停止糾偏調(diào)整，恢復(fù)下潛程序；③待A、B兩點水位均達(dá)到第一個預(yù)定值，即網(wǎng)箱全部沒如水面以下位置時，控制系統(tǒng)自動關(guān)閉氣泵，此時通氣閥仍處于開啟狀態(tài)，氣體將靠進水壓力自動排除，網(wǎng)箱仍繼續(xù)下潛直至預(yù)定水深；④為防止海水被抽到密封的控制系統(tǒng)內(nèi)，在控制系統(tǒng)的外部設(shè)有輔助的抽氣罐，抽氣罐內(nèi)安裝有水位限位閥，當(dāng)有海水抽至罐體中時，限位閥只將氣泵自動關(guān)閉，停止抽氣，通氣閥仍處于開啟狀態(tài)，相當(dāng)于運行上述③的程序；⑤待壓力傳感器A、B、C均檢測到網(wǎng)箱已經(jīng)下潛到第二個預(yù)定值時，此值略小于網(wǎng)箱下潛的預(yù)設(shè)水深2H，在延時一定時間后，關(guān)閉所有電動閥門和氣泵，并返回“OK+666***”信息，告知用戶網(wǎng)箱已經(jīng)下潛到預(yù)定水深，等待用戶的上浮指令；(2)網(wǎng)箱上?、傩枰W(wǎng)箱上浮時，用戶發(fā)出一組上浮指令代碼，海上控制系統(tǒng)接收指令并執(zhí)行上浮程序2；此時，電動閥門DF-A1、DF-A4、DF-B1、DF-B4和DF-A5、DF-B5閉合；DF-A2、DF-A3、DF-B2、DF-B3開啟，同時氣泵P-A、P-B啟動并向主浮管內(nèi)充氣，當(dāng)主浮管內(nèi)氣壓達(dá)到一定值時，通水閥開始排水，隨著主浮管內(nèi)海水逐漸排出，網(wǎng)箱開始上浮；②待網(wǎng)箱上浮至海面，且主浮管內(nèi)的水全部排除后，網(wǎng)箱恢復(fù)到下潛前的水面漂浮平衡狀態(tài)；此時系統(tǒng)返回“OK+888***”信息，告知用戶，網(wǎng)箱已完成上浮，并開始運行氣體補償程序4；(3)自動氣體補償在網(wǎng)箱處于上浮狀態(tài)時，為避免因水、氣閥門緩慢泄漏、浮管焊縫滲水等因素影響，造成網(wǎng)箱在無用戶下潛指令的情況下，出現(xiàn)錯誤下潛，控制系統(tǒng)還設(shè)有自動檢測和氣體補償功能；當(dāng)無下潛指令的情況下，傳感器C自動檢測進水閥的位置，若進水口低于水面平衡位置0.5m時，網(wǎng)箱只是進水口附近的局部略有傾斜，護攔網(wǎng)仍在水面以上，尚不會發(fā)生逃魚現(xiàn)象，控制系統(tǒng)自動執(zhí)行上浮程序，向浮管內(nèi)充氣，使網(wǎng)箱重新恢復(fù)到0水位；(4)錯誤信號自動返回當(dāng)網(wǎng)箱已經(jīng)處于上浮狀態(tài)時，若錯誤發(fā)送上浮指令，系統(tǒng)會返回“OK+666***”，表示網(wǎng)箱已經(jīng)處于上浮狀態(tài)；反之亦然。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于網(wǎng)箱沉降水層控制方法如下通過調(diào)整浮體系縛繩索的高度H，即可實現(xiàn)網(wǎng)箱沉降水層的控制，具體方法為①通過浮沉力的計算，選擇適當(dāng)尺寸的浮體，使安裝于水下繩索框架四角上方的4個浮體的總剩余浮力大于網(wǎng)箱下潛時的凈沉力；②設(shè)置于水下繩索框架四角的分力盤由于受錨纜繩、浮體系縛繩索以及水下繩索框架的相互作用，被固定到距水面高度為H的水層；在網(wǎng)箱框架下潛過程中，框架主系縛繩索和系縛叉綱將繞著分力盤并隨著網(wǎng)箱框架一起下潛，當(dāng)網(wǎng)箱下潛至水深為2H時，四角的浮體將通過浮體系縛繩索、框架主系縛繩索和系縛叉綱提供網(wǎng)箱向上的拉力，使網(wǎng)箱懸掛在水深為2H的水層；這樣，通過預(yù)設(shè)浮體系縛繩索H的高度，即可控制網(wǎng)箱的沉降水層為2H。
全文摘要
本發(fā)明提出一種升降式網(wǎng)箱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)及控制方法，包括浮式養(yǎng)殖網(wǎng)箱、網(wǎng)箱主浮管上的通水閥及通氣閥、氣泵、網(wǎng)箱升降控制裝置，其特點是網(wǎng)箱升降控制裝置由殼體與網(wǎng)箱相連，殼體設(shè)置太陽能電池板、儲電瓶、電機、氣泵、電動閥門、程序控制箱，氣泵通過輸氣管路接到主浮管上的通氣閥，輸氣管路中接有電動閥門。通過用戶手機發(fā)送給控制系統(tǒng)中的移動通訊模塊執(zhí)行下潛或上升的短信，由控制系統(tǒng)控制通過電路及與其相連的電機、氣泵、電動閥門，使主浮管內(nèi)排氣、注水或充氣、排水來實現(xiàn)網(wǎng)箱的下潛或上浮?？墒桂B(yǎng)殖網(wǎng)箱實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制升降，在風(fēng)浪較大或者臺風(fēng)突然來臨時，能遠(yuǎn)程控制網(wǎng)箱迅速下潛，以避免強風(fēng)、大浪對網(wǎng)箱養(yǎng)魚造成的破壞。
文檔編號A01K61/00GK1582646SQ20041002416
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者關(guān)長濤, 黃濱, 林德芳, 劉偉路 申請人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所