本專利涉及一種海水養(yǎng)殖浮力裝置,尤其涉及一種應(yīng)用于鮑魚養(yǎng)殖的平臺和監(jiān)控鮑魚養(yǎng)殖過程的方法。
背景技術(shù):
鮑魚作為一種高端商品化水產(chǎn)品,目前其常規(guī)的養(yǎng)殖方法可分為工廠化養(yǎng)殖、挖渠養(yǎng)殖及海水養(yǎng)殖三種,其中海水養(yǎng)殖因其鋪設(shè)范圍廣、鮑魚成活率高等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在我國沿海水域。因其成長狀況受到海域氣象、水質(zhì)等因素的影響與制約,鮑魚的養(yǎng)殖過程需要進(jìn)行持續(xù)而有效的監(jiān)控。
然而當(dāng)前的相關(guān)監(jiān)控活動均是由專人定期駕船到特定水域進(jìn)行,包括測試水樣的步驟,其過程中需消耗大量的人力、物力成本,且效能較低,實(shí)時(shí)性與及時(shí)性均難以滿足優(yōu)質(zhì)鮑魚生產(chǎn)的需求。
與此同時(shí),鑒于鮑魚的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與海水養(yǎng)殖裝置的離岸性,鮑魚盜竊行為時(shí)有發(fā)生,對養(yǎng)殖戶造成了一定程度的經(jīng)濟(jì)損失。
為此,如何設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一款能有效對鮑魚養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測,并對海水養(yǎng)殖裝置提供有效安全防盜監(jiān)控的智能化遠(yuǎn)程終端,成為新型、商品化鮑魚養(yǎng)殖過程中亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鮑魚海水養(yǎng)殖平臺和監(jiān)控鮑魚海水養(yǎng)殖過程的方法,它們可以實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖區(qū)域的環(huán)境信息進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測。
一方面,本發(fā)明提供了鮑魚海水養(yǎng)殖平臺,由若干用于常規(guī)養(yǎng)殖的浮力裝置連接組成網(wǎng)格狀而形成,其特征是:處于該平臺不同位置的浮力裝置的邊側(cè)搭載若干電子設(shè)備以構(gòu)成浮力裝置從體和浮力裝置主體;該平臺包括為所述電子設(shè)備供電的太陽能板;設(shè)于浮力裝置主體上的用于向遠(yuǎn)程基站傳輸數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)模塊;設(shè)于浮力裝置從體和浮力裝置主體上的wifi模塊;及用于采集水下環(huán)境或水面氣象信息的傳感器;
還包括內(nèi)嵌于從體浮力裝置的執(zhí)行如下步驟的程序:對所搭載的傳感器進(jìn)行信息采集后存儲數(shù)據(jù);經(jīng)由wifi模塊發(fā)送該數(shù)據(jù);
還包括內(nèi)嵌于主體浮力裝置的執(zhí)行如下步驟的程序:通過wifi模塊讀取傳感器數(shù)據(jù);采集自身搭載的傳感器信息并存儲;通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)模塊向遠(yuǎn)程基站傳輸傳感器數(shù)據(jù)信息。
優(yōu)選地,該平臺還包括設(shè)于浮力裝置從體和浮力裝置主體上的內(nèi)置云臺的攝像裝置;熱紅外傳感器;激光雷達(dá);紅外對管;及執(zhí)行如下步驟的程序:
浮力裝置從體和主體對其搭載的攝像裝置、熱紅外傳感器、激光雷達(dá)及紅外對管進(jìn)行信息采集以探測當(dāng)前平臺上的對象;
浮力裝置從體和主體控制云臺以調(diào)整角度跟蹤拍攝;
浮力裝置主體通過wifi模塊獲取從體攝像裝置對目標(biāo)拍攝的影像信息并存儲;
浮力裝置主體通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)模塊向遠(yuǎn)程基站傳輸視頻數(shù)據(jù)信息。
優(yōu)選地,該平臺還包括當(dāng)系統(tǒng)在非授權(quán)時(shí)段檢測到海水養(yǎng)殖平臺存在作業(yè)人員時(shí)發(fā)布警告的聲光報(bào)警裝置。
優(yōu)選地,所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)模塊包括用于傳輸傳感器數(shù)據(jù)的4g模塊;
當(dāng)4g網(wǎng)絡(luò)信號缺失時(shí)啟用的北斗模塊;
和傳輸攝像裝置采集的圖像信息的視頻傳輸模塊。
所述傳感器包括位于水面下的溫度傳感器、氨氮傳感器、鹽度傳感器及ph傳感器;和用于采集養(yǎng)殖環(huán)境的氣象信息的氣象模塊。
單一的浮力裝置從體或主體上的紅外對管共有四組,以90°夾角分列在同一水平面內(nèi)。
另一方面,本發(fā)明提供了監(jiān)控鮑魚養(yǎng)殖的方法,其特征是包括如下步驟:
浮力裝置從體對所搭載的傳感器進(jìn)行信息采集后存儲數(shù)據(jù);并經(jīng)由wifi模塊向浮力裝置主體發(fā)送該數(shù)據(jù);
浮力裝置主體通過wifi模塊獲取傳感器數(shù)據(jù),及采集自身搭載的傳感器信息并存儲數(shù)據(jù);
浮力裝置主體通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)模塊向遠(yuǎn)程基站傳輸傳感器數(shù)據(jù)信息。
優(yōu)選地,該方法還包括如下步驟:
浮力裝置從體或主體對其搭載的攝像裝置、熱紅外傳感器、激光雷達(dá)及紅外對管進(jìn)行信息采集以探測當(dāng)前平臺上的對象;
浮力裝置從體或主體控制云臺以調(diào)整角度跟蹤拍攝;
浮力裝置主體通過wifi模塊獲取從體攝像裝置對目標(biāo)拍攝的影像信息并存儲;
浮力裝置主體通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)模塊向遠(yuǎn)程基站傳輸視頻數(shù)據(jù)信息。
本發(fā)明的有益效果是這樣實(shí)現(xiàn)的:通過太陽能板對浮力裝置所搭載的電子設(shè)備進(jìn)行供電;通過wifi模塊實(shí)現(xiàn)一定海域內(nèi)所有浮力裝置的數(shù)據(jù)通信;通過激光雷達(dá)、熱紅外傳感器、紅外對管及攝像裝置實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖網(wǎng)格上的作業(yè)人員檢測;通過4g網(wǎng)絡(luò)或北斗模塊實(shí)現(xiàn)浮力裝置上搭載的各類傳感器信息的遠(yuǎn)程傳輸;通過遠(yuǎn)距離視頻傳輸模塊實(shí)現(xiàn)對浮力裝置上搭載的攝像裝置所采集到的圖像信息進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸;通過搭載的聲光報(bào)警裝置對于非工作時(shí)間處在養(yǎng)殖網(wǎng)格上的人員進(jìn)行報(bào)警。本發(fā)明通過對構(gòu)成傳統(tǒng)鮑魚海水養(yǎng)殖網(wǎng)格的浮力裝置進(jìn)行電子信息化改造升級,來實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖區(qū)域的環(huán)境信息的及時(shí)監(jiān)測及作業(yè)人員監(jiān)控。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的浮力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的鮑魚海水養(yǎng)殖平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的鮑魚海水養(yǎng)殖平臺的工作程序流程圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
結(jié)合圖1,其中浮力裝置f1所示為本發(fā)明的浮力裝置,浮力裝置f2、f3及f4為常規(guī)的網(wǎng)格養(yǎng)殖浮力裝置。本發(fā)明的浮力裝置是常規(guī)的網(wǎng)格養(yǎng)殖浮力裝置配以電子設(shè)備改造而成,通過對多個(gè)常規(guī)網(wǎng)格養(yǎng)殖浮力裝置與多個(gè)本發(fā)明所述浮力裝置進(jìn)行有效連接,即可構(gòu)成區(qū)域化的鮑魚海水養(yǎng)殖平臺(亦稱作漁排),請參看圖2。所述的各種電子設(shè)備均搭載在浮力裝置的邊側(cè),不會影響到作業(yè)人員的鮑魚養(yǎng)殖及正常行走。需要說明的是,針對所處于鮑魚養(yǎng)殖平臺的不同位置及其功能需求,本發(fā)明所述浮力裝置上搭載的電子設(shè)備在實(shí)際搭載過程中存在一定的刪減。具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能模塊(視頻傳輸模塊、4g模塊及北斗模塊)的浮力裝置被標(biāo)注為浮力裝置主體,不具備的被標(biāo)注為浮力裝置從體。
圖1中,本發(fā)明的浮力裝置主體包括溫度傳感器s1、氨氮傳感器s2、鹽度傳感器s3及ph傳感器s4組成的水下傳感器組;氣象信息采集模塊s5,用以探測鮑魚養(yǎng)殖環(huán)境的溫度、風(fēng)速、風(fēng)向信息;wifi模塊t1,用以連接區(qū)域內(nèi)所有wifi模塊并進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳輸;視頻傳輸模塊t2,用以向遠(yuǎn)程基站傳輸攝像裝置采集到的影像信息;4g模塊t3,用以周期性的傳輸各傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息,并傳輸非作業(yè)時(shí)間位于養(yǎng)殖平臺上的異常人員信號;北斗模塊t4,用以確定當(dāng)前養(yǎng)殖平臺的位置信息,并在4g模塊信號接收故障情況下,向遠(yuǎn)程終端發(fā)布各傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息,及異常人員報(bào)警信息;太陽能板p1、p2,用以為所述電子設(shè)備進(jìn)行有效供電。需要說明的是,通過有效計(jì)算評估裝置能耗。i1、i2所示各為一組紅外對管,需要說明的是,該發(fā)明所述對于單一浮力裝置上的紅外對管共有四組,以90°夾角分列在同一水平面內(nèi),當(dāng)有人員途徑紅外發(fā)射線路時(shí),信號被反射入接收端,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人員感知。熱紅外傳感器s6,用以感知一定范圍內(nèi)的人員活動情況;聲光報(bào)警裝置c2,當(dāng)系統(tǒng)在非授權(quán)時(shí)段檢測到海水養(yǎng)殖平臺存在作業(yè)人員時(shí),發(fā)布警告;內(nèi)置有水平轉(zhuǎn)動云臺的攝像裝置c1,用以拍攝360°影像資料;激光雷達(dá)模塊l1,用以探測平面內(nèi)的空間信息,亦可實(shí)現(xiàn)對一定范圍內(nèi)人員走動的判定。
以圖2為例,其中b1、b2、b3為鮑魚養(yǎng)殖網(wǎng)箱,各浮力裝置組成網(wǎng)格,并最終構(gòu)成養(yǎng)殖平臺。圖中浮力裝置pn1、pn2、pn3、pn4及pn0為本發(fā)明的具有水質(zhì)監(jiān)測及視頻監(jiān)控功能的鮑魚養(yǎng)殖用浮力裝置,其因位置不同搭載的組件有所刪減。pn0為浮力裝置主體,pn1、pn2、pn3及pn4均為浮力裝置從體。
其中pn0涵蓋本發(fā)明所述所有組件,其編號形式如圖1所述;
pn1搭載有①wifi模塊t13,②聲光報(bào)警裝置c12,③攝像裝置c11,④熱紅外傳感器s16;
pn2搭載有①水下傳感器組包含溫度傳感器s21、氨氮傳感器s22、鹽度傳感器s23及ph傳感器s24,②wifi模塊t23,③聲光報(bào)警裝置c22,④攝像裝置c21,⑤熱紅外傳感器s26;
pn3搭載有①wifi模塊t33,②聲光報(bào)警裝置c32,③熱紅外傳感器s36,④攝像裝置c31,⑤紅外對管i31,⑥紅外對管i32;
pn4搭載有①水下傳感器組包含溫度傳感器、氨氮傳感器、鹽度傳感器(s43)及ph傳感器s44,②wifi模塊t43,③激光雷達(dá)(l41)。
需要說明的是對于編號為pnx(x為裝置id)的浮力裝置,其拍攝云臺旋轉(zhuǎn)角度表示為γx,拍攝延伸拓展平面表示為αx、熱成像傳感器探測平面表示為βx,激光雷達(dá)探測平面表示為δx;對于紅外對管ixn(x為裝置id,n為紅外對管id),其信號發(fā)射路徑用lsxn表示,接收信號路徑用ldxn表示,如圖2中的γ2、α2、β1、δ4、ls31、ls32、ld31。
本發(fā)明提供了四種同時(shí)運(yùn)行的防盜檢測方案,即紅外對管、熱紅外及激光雷達(dá)檢測及基于攝像影像分析的移動對象(人員)圖像識別。通過合理搭載、選取上述電子設(shè)備,當(dāng)有人員(或禽類)到達(dá)養(yǎng)殖平臺(簡化為垂面φm)時(shí),若φm與βx或δx相切,則與之對應(yīng)的熱紅外傳感器或激光雷達(dá)即可探測該對象;若φm位于紅外對管ixn的探測范圍內(nèi),發(fā)送信號lsxn被反射生成信號ldxn,并被紅外對管接收端接收,從而完成對對象的探測;若φm處于攝像裝置拍攝拓展平面αx內(nèi),通過模式識別策略,該對象亦可被有效識別。
對于平臺內(nèi)各wifi模塊,系統(tǒng)將進(jìn)行有效組網(wǎng),并將處所搭載傳感器的數(shù)據(jù)信息匯總至載有4g模塊的浮力裝置上,并進(jìn)行統(tǒng)一存儲與遠(yuǎn)程傳輸,當(dāng)4g網(wǎng)絡(luò)信號缺失時(shí),上述信息將傳輸至載有北斗數(shù)據(jù)傳輸模塊的浮力裝置上;對于平臺內(nèi)各攝像裝置所采集到的視頻圖像信息,系統(tǒng)將通過wifi網(wǎng)絡(luò)將其數(shù)據(jù)流傳輸至搭載有視頻傳輸模塊的浮力裝置上。
如圖3所示,為本發(fā)明的平臺的程序流程圖,為體現(xiàn)其功能性,在此以全面模塊搭載的設(shè)定進(jìn)行闡述,其步驟如下:
步驟1,初始化,完成后進(jìn)入步驟2;
步驟2,讀取預(yù)存信息,該信息包括pnx所處鮑魚養(yǎng)殖平臺內(nèi)所有浮力裝置(包含自身)的數(shù)量、位置及其所搭載的模塊類型,正常作業(yè)時(shí)段,當(dāng)前時(shí)間,水體監(jiān)測周期,指令發(fā)送周期等,完成后進(jìn)入步驟3;
步驟3,故障檢測,運(yùn)行內(nèi)嵌的故障檢測程序,運(yùn)行后進(jìn)入步驟4;
步驟4,判斷,系統(tǒng)是否正常工作,若當(dāng)前裝置pnx正常工作且屬于從體裝置(條件標(biāo)注為q2類),則進(jìn)入步驟9,若當(dāng)前裝置pnx正常工作且屬于主體裝置(條件標(biāo)注為q1),則進(jìn)入步驟,18,若當(dāng)前裝置工作異常,則進(jìn)入步驟5;
步驟5,容錯(cuò)控制,裝置內(nèi)嵌的容錯(cuò)控制策略程序,運(yùn)行后進(jìn)入步驟6;
步驟6,判斷,若裝置屬于主體裝置且功能恢復(fù)正常(條件標(biāo)注為q3),則進(jìn)入步驟18,若裝置屬于從體裝置且功能恢復(fù)正常(條件標(biāo)注為q6),則進(jìn)入步驟9,若系統(tǒng)仍然無法正常工作且故障點(diǎn)涉及自身功能實(shí)現(xiàn)即不為北斗模塊、4g模塊或視頻傳輸模塊(條件標(biāo)注為q5),則進(jìn)入步驟7,若系統(tǒng)屬于仍然無法正常工作的主體裝置且故障點(diǎn)為北斗模塊、4g模塊或視頻傳輸模塊(條件標(biāo)注為q4),則進(jìn)入步驟8;
步驟7,發(fā)布報(bào)警信息,裝置通過wifi模塊向平臺內(nèi)的浮力裝置主體發(fā)布委托指令,使其接受原定分配給pnx負(fù)責(zé)的從體數(shù)據(jù)采集及控制權(quán)限,同時(shí)裝置通過北斗模塊與4g模塊向遠(yuǎn)程基站發(fā)布故障指令,完成后返回步驟2;
步驟8主從權(quán)限聲明,由于裝置仍具備正常的水質(zhì)監(jiān)測、目標(biāo)監(jiān)控能力,但不能通過通信鏈路將自身及各從體的數(shù)據(jù)信息向基站發(fā)送,此時(shí)裝置不再承擔(dān)原定分配給pnx負(fù)責(zé)的從體數(shù)據(jù)采集及控制權(quán)限,并降級為普通的裝置從體,并通過wifi模塊向平臺內(nèi)的其他浮力裝置主體發(fā)布委托指令,將自身及原屬從體的控制權(quán)限交與其他浮力裝置主體,完成后進(jìn)入步驟9;
步驟9,存儲傳感器數(shù)據(jù),從體裝置pnx對所搭載的各傳感器信息進(jìn)行采集,其包括溫度傳感器、氨氮傳感器、鹽度傳感器、ph傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器及風(fēng)向傳感器,完成后進(jìn)入步驟10;
步驟10,判斷,若浮力裝置從體pnx接收到來自其隸屬主體的任務(wù)指令則進(jìn)入步驟11,若未接受到則進(jìn)入步驟13;
步驟11,響應(yīng)指令,浮力裝置從體pnx對接收到的指令信息進(jìn)行分析并響應(yīng)(包括調(diào)取存儲數(shù)據(jù)或拍攝云臺控制),完成后進(jìn)入步驟12;
步驟12,發(fā)送從體信息,根據(jù)既定任務(wù)指令,浮力裝置從體pnx將所存儲的數(shù)據(jù)信息向其浮力裝置主體發(fā)送,完成后返回步驟2;
步驟13,對象檢測,浮力裝置從體通過對其搭載的攝像裝置、熱紅外傳感器、激光雷達(dá)及紅外對管的相關(guān)信息進(jìn)行采集來識別當(dāng)前平臺上的作業(yè)人員及禽類存在情況,采集后進(jìn)入步驟14;
步驟14,若從體識別到作業(yè)人員或禽類存在,則進(jìn)入步驟15,若未識別到則返回步驟2;
步驟15,拍攝角度控制,通過對作業(yè)人員或禽類位置的判定,浮力裝置從體對攝像裝置上的云臺進(jìn)行控制,調(diào)整其拍攝角度,使目標(biāo)位于拍攝視圖的中心位置,并進(jìn)行跟蹤拍攝,完成后進(jìn)入步驟16;
步驟16,發(fā)布請示,從體pnx向其所屬主體發(fā)布目標(biāo)識別報(bào)告,完成后進(jìn)入步驟17;
步驟17,聲光報(bào)警,從體pnx控制聲光報(bào)警裝置進(jìn)行警報(bào),完成后返回步驟2;
步驟18,判斷,獲取指令,若獲取到來自遠(yuǎn)程基站(通過北斗/4g模塊)、其他主體裝置或隸屬于其自身的從體裝置的指令信息,則進(jìn)入步驟19,若未獲取則進(jìn)入步驟22;
步驟19,更新任務(wù)/數(shù)據(jù)集,浮力裝置主體修正其所管轄從體裝置的數(shù)量、位置,更新傳感器的采樣類別、周期設(shè)置信息及當(dāng)前工作情況信息,完成后進(jìn)入步驟20;
步驟20,判定,若步驟18所獲取的指令包含發(fā)送數(shù)據(jù)指令,則進(jìn)入步驟21,若不包含則返回步驟3;
步驟21,浮力裝置主體pnx通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能模塊(視頻傳輸模塊、4g模塊及北斗模塊)向遠(yuǎn)程基站傳輸數(shù)據(jù)信息,該傳輸行為源于遠(yuǎn)程基站的數(shù)據(jù)讀取指令,完成后返回步驟3;
步驟22,獲取從體數(shù)據(jù),浮力裝置主體pnx通過wifi模塊讀取所管轄從體裝置內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)信息并保存,完成后進(jìn)入步驟23;
步驟23,讀取傳感器信息,浮力裝置主體pnx讀取自身搭載的傳感器信息,完成后進(jìn)入步驟24;
步驟24,對象檢測,浮力裝置主體pnx通過對其搭載的攝像裝置、熱紅外傳感器、激光雷達(dá)及紅外對管的相關(guān)信息進(jìn)行采集來識別當(dāng)前平臺上的作業(yè)人員及禽類存在情況,采集后進(jìn)入步驟25;
步驟25,若浮力裝置主體pnx識別到作業(yè)人員或禽類存在,則進(jìn)入步驟26,若未識別到則進(jìn)入步驟31;
步驟26,拍攝角度控制,通過對作業(yè)人員或禽類位置的判定,浮力裝置主體對攝像裝置上的云臺進(jìn)行控制,調(diào)整其拍攝角度,使目標(biāo)位于拍攝視圖的中心位置,并進(jìn)行跟蹤拍攝,完成后進(jìn)入步驟27;
步驟27,發(fā)布從體任務(wù)指令,根據(jù)目標(biāo)所處方位,結(jié)合各浮力裝置從體的位置及其搭載攝像裝置的情況向相應(yīng)的從體發(fā)布云臺控制指令,使多個(gè)拍攝裝置對目標(biāo)進(jìn)行多角度跟蹤拍攝,完成后進(jìn)入步驟28;
步驟28,聲光報(bào)警,浮力裝置pnx控制聲光報(bào)警裝置進(jìn)行警報(bào),完成后進(jìn)入步驟29;
步驟29,獲取從體數(shù)據(jù),獲取從體攝像裝置對目標(biāo)所進(jìn)行的拍攝影響,獲取后進(jìn)入步驟30;
步驟30,發(fā)送數(shù)據(jù),浮力裝置主體pnx通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能模塊(視頻傳輸模塊、4g模塊及北斗模塊)向遠(yuǎn)程基站傳輸數(shù)據(jù)信息,完成后返回步驟3;
步驟31,數(shù)據(jù)存儲,浮力裝置主體存儲攝像裝置獲取的影像信息,完成后進(jìn)入步驟32;
步驟32,判斷,若到達(dá)了浮力裝置主體預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻,則進(jìn)入步驟30,若未達(dá)到則返回步驟3。
以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非對本發(fā)明做任何形式上的限制,雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上,然而并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi),當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例,但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。