一种自动适用阳光方向的水底监测装置和方法与流程

本发明涉及水产养殖领域，尤其是一种自动适用阳光方向的水底监测装置和方法。

背景技术：

水中生物资源丰富，含有大量水中生物可以作为人类的食物，对水中生物的研究，能为水产养殖带来很多的帮助，因此对水中生物进行监测，是非常必要的。之前就出现过某上市公司养殖的贝壳跑路的事件，造成了巨大经济损失。但是，如果持续对水中生物进行监测，监测装置的电力供应是个问题。

因此，需要一种持续水底监测装置和方法。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种自动适用阳光方向的水底监测装置和方法，能持续监测水中生物，记录水中生物的生活过程和生长过程，及时发现水产养殖中的问题。

因此，在本发明的第一方面，提供了一种自动适用阳光方向的水底监测装置，所述装置包括主体，以及：

监测模块，所述监测模块位于所述主体上部，朝向前方，用于监测前方的水中生物信息；

太阳能发电模块，所述太阳能发电模块可移动设置在所述主体上部，可沿所述主体上水平环移动以朝向太阳光方向，用于将光能转换成电能，为所述装置进行供电；

计算模块，所述计算模块位于所述主体内部，基于所述水中生物信息实时计算所述装置的预测运动轨迹以监测所述水中生物；

转向模块，所述转向模块位于所述主体中部，用于基于所述装置的预测运动轨迹驱动所述主体转向；

推进模块，所述推进模块位于所述主体上，用于基于所述装置的预测运动轨迹推进所述主体运动。

优选地，太阳能发电模块包括光传感器，用于探测太阳光的方向，所述计算模块根据所述太阳光的方向和所述太阳能发电模块的位置，计算太阳能发电模块移动的角度，以使得所述太阳能发电模块对着所述太阳光方向。

优选地，所述装置包括驱动所述太阳能发电模块移动的电机，基于所述光照信息计算太阳能发电模块移动的角度，使所述太阳能发电模块移动，对着太阳光方向。

优选地，所述主体上方有环形凹部轨道，所述太阳能发电模块上设有与所述凹部轨道匹配的凸部部分。

优选地，所述凹部轨道和所述凸部部分的横截面是梯形。

优选地，所述装置是防水的。

优选地，所述监测模块包括摄像装置。

优选地，所述装置还包括可充电电池，用于存储所述太阳能发电模块的电能，并在所述太阳能发电模块不发电或发电不足时，为所述装置供电。

优选地，所述推进模块以固定连接设置在所述主体底部，推动所述装置向前运动。

优选地，所述转向模块有两个，分别调整所述主体顺时针转向和逆时针转向。

优选地，所述装置还包括无线通讯模块，用于将所述水中生物信息传输至数据中心，例如云中心。

优选地，所述无线通讯模块包括wi-fi模块或移动网络模块。

优选地，所述水中生物信息包括所述水中生物与所述装置的角度、距离、运动方向，运动速度。

在本发明的第二方面，提供了一种使用本发明第一方面的装置监测水中生物的方法，所述装置包括所述监测模块、所述太阳能发电模块、所述计算模块、所述转向模块和所述推进模块，所述太阳能发电模块为所述装置供电，所述方法包括：

(1)通过所述监测模块实时监测追踪的水中生物信息；

(2)通过所述计算模块，基于所述水中生物信息实时计算所述装置的预测运动轨迹以监测所述水中生物；

(3)基于所述装置的运动轨迹驱动所述转向模块，以通过所述转向模块实现所述装置的转向；

(4)基于所述装置的预测运动轨迹驱动所述推进模块，以通过所述推进模块推进所述装置运动；

(5)所述太阳能发电模块包括光传感器，使用所述光传感器探测太阳光的方向；

(6)所述计算模块根据所述太阳光的方向和所述太阳能发电模块的位置，计算太阳能发电模块移动的角度，以使得所述太阳能发电模块对着所述太阳光方向；

(7)基于所述光照信息计算太阳能发电模块移动的角度，使所述太阳能发电模块移动，对着太阳光方向。

优选地，在(7)中，所述装置包括驱动所述太阳能发电模块移动的电机，通过所述电机使所述太阳能发电模块移动。

优选地，在(1)中，所述水中生物信息通过摄像装置监测。

优选地，在(1)中，所述监测模块包括摄像装置。

优选地，在(1)中，所述水中生物信息包括水中生物的图像，还包括对所述水中生物的图像进行识别。

优选地，在(4)中，所述推进模块以固定连接设置在所述主体底部，推动所述装置向前运动。

优选地，在(3)中，所述转向模块有两个，分别调整所述主体顺时针转向和逆时针转向。

优选地，所述方法还包括(8)，通过无线通讯，将所述水中生物信息传输至数据中心，例如云中心。

优选地，所述无线通讯包括通过wi-fi或移动网络进行。

优选地，在(1)中，所述水中生物信息包括所述水中生物与所述装置的角度、距离、运动方向，运动速度。

本发明的自动适用阳光方向的水底监测装置和方法通过连续实时监测水中生物信息，实现长期不间断监测水中生物的生活过程和生长过程，及时发现水中生物的跑路事件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的自动适用阳光方向的水底监测装置的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明的自动适用阳光方向的水底监测装置的一个实施例的俯视图的结构示意图；

图3为本发明的自动适用阳光方向的水底监测装置的一个实施例的太阳能发电模块连接的结构示意图；

图4为本发明的自动适用阳光方向的水底监测方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

图1示出了一种自动适用阳光方向的水底监测装置的一个实施例的结构示意图。如图1所示，所述装置包括主体1、太阳能发电模块2、监测模块3、转向模块6、推进模块8和计算模块9。

在图1中，所述主体1是防水的密封体，以避免内部器件被水破坏。所述主体1具有上部和下部，在水中的工作状态是上部向上，下部向下。所述主体1具有前后之分，监测模块3面向前方，转向模块6使得所述主体的前方转向面对所述生生生物，推进模块8推动所述主体向前方运动。这可以通过适当安排主体的部件排布方便地实现。

在图1中，所述监测模块3位于所述主体1上部，朝向前方，用于监测水中生物信息和光照信息。所述监测模块3可以是一个或多个。例如，所述监测模块3包括摄像装置，摄像装置用于监测水中生物信息。所述水中生物的信息包括与所述装置的角度、距离和运动方向，运动速度。在一个实例中，所述水中生物信息包括水中生物的图像，还包括对所述水中生物的图像进行识别。因此，所述监测模块3可以被配置进行图像识别。通过图像识别可以对监测水中生物进行特征识别，例如识别水中生物中某一个或多个鱼的条纹特征或大小、数量特征，从而减少监测错水中生物的可能性。在一个优选的实例中，所述水中生物中的一个或多个鱼身上可以带有标记，以方便进行识别。例如，对于特定水中生物的研究，如果有条件可以在一个或多个鱼身上做特殊的图案标记，或者使鱼带有荧光。摄像装置也可以有三个或更多个，分布在所述主体1上部，以实现水中生物的各个运动方向变换都可以对水中生物进行监测。例如水中生物与太阳的位置相向或相对。

在图1中，所述太阳能发电模块2可移动设置在所述主体1上部，可沿所述主体1上水平环移动以朝向太阳光方向，用于将光能转换成电能，为所述装置进行供电。通常，为了减少成本并且为所述监测模块3腾出空间，所述太阳能电池仅安装在主体1上部的二分之一或三分之一部分。在一个实例中，所述太阳能发电模块2的太阳能发电板不是连续的，分成两部分或三部分。在一个实例中，所述装置还包括可充电电池7，用于存储所述太阳能发电模块2的电能，并在所述太阳能发电模块2不发电或发电不足时，为所述装置供电。

在一个实例中，所述太阳能发电模块2包括光传感器10，用于探测太阳光的方向，所述计算模块9根据所述太阳光的方向和所述太阳能发电模块2的位置，计算太阳能发电模块2移动的角度，以使得所述太阳能发电模块2对着所述太阳光方向。图2为本发明的自动适用阳光方向的水底监测装置的一个实施例的俯视图的结构示意图；图3为本发明的自动适用阳光方向的水底监测装置的一个实施例的太阳能发电模块2连接的结构示意图，其中图3a示出了所述主体1上方有水平的环形凹部轨道4，图3b示出了所述太阳能发电模块2上设有与所述凹部轨道4匹配的凸部部分。在一个实例中，所述装置包括驱动所述太阳能发电模块2移动的电机。在一个实例中，所述主体1上方有环形凹部轨道4(图2、图3a)，所述太阳能发电模块2上设有与所述凹部轨道4匹配的凸部部分(图3b)。在一个实例中，所述凹部轨道和所述凸部部分的横截面是梯形(图3a、图3b)。在一个实例中，所述环形凹部轨道4可以设置钢丝绳，所述钢丝绳连接所述凸部部分，通过所述电机驱动所述钢丝绳驱动所述太阳能发电模块2移动。

在图1中，所述计算模块9位于所述主体1内部，基于所述水中生物信息实时计算所述装置的预测运动轨迹以监测所述水中生物。水中生物是运动的，为了监测所述水中生物，所述装置需要随着水中生物的运动而运动，计算模块9根据所述水中生物的信息，例如与所述装置的角度、距离和运动方向，运动速度。通过这些可以调整所述主体1的转向角度和运动速度，以与所述水中生物保持合适的距离。

在一个实施方案中，所述计算模块9还基于所述光照信息计算所述太阳能发电模块2的移动的角度，以使所述太阳能发电模块2对着太阳光方向。所述光照信息包括太阳光的方向，太阳光的方向可以通过光传感器获取，通过两个或多个光传感器能够更为准确的确定太阳光的方向，以调整所述太阳能发电模块2的朝向，使得所述太阳能发电模块2对着太阳光方向。

在图1中，所述转向模块6位于所述主体1中部，用于基于所述装置的运动轨迹驱动所述主体1转向。在优选的实例中，所述转向模块6有两个，分别调整所述主体1顺时针转向和逆时针转向。所述转向模块6可以采用桨，通过浆的转动产生动力。

在图1中，所述推进模块8位于所述主体1上，用于基于所述装置的预测运动轨迹推进所述主体1运动。所述推进模块8可以是一个或多个，例如如图中所示的2个。所述推进模块8可以采用桨，通过浆的转动产生动力。所述推进模块8可转动地设置在所述主体1底部。在一个实例中，所述推进模块8与主体1的连接杆81是固定连接杆。

在优选的实例中，所述装置还包括无线通讯模块5，位于所述主体1内部，用于将所述水中生物信息传输至数据中心，例如云中心。在一个实例中，所述无线通讯模块包括wi-fi模块或移动网络模块。

图4为本发明的自动适用阳光方向的水底监测方法s100的一个实施例的流程示意图。自动适用阳光方向的水底监测方法s100可以通过图1示出的自动适用阳光方向的水底监测装置实现。所述自动适用阳光方向的水底监测方法s100包括：(s110)通过所述监测模块实时监测追踪的水中生物信息；(s120)通过所述计算模块，基于所述水中生物信息实时计算所述装置的预测运动轨迹以监测所述水中生物；(s130)基于所述装置的运动轨迹驱动所述转向模块，以通过所述转向模块实现所述装置的转向；(s140)基于所述装置的预测运动轨迹驱动所述推进模块，以通过所述推进模块推进所述装置运动；(s150)所述太阳能发电模块包括光传感器，使用所述光传感器探测太阳光的方向；(s160)所述计算模块根据所述太阳光的方向和所述太阳能发电模块的位置，计算太阳能发电模块移动的角度，以使得所述太阳能发电模块对着所述太阳光方向；(s170)基于所述光照信息计算太阳能发电模块移动的角度，使所述太阳能发电模块移动，对着太阳光方向。

在s110中，所述监测模块3可以是一个或多个。例如，所述监测模块3包括摄像装置，摄像装置用于监测水中生物信息。所述水中生物的信息包括与所述装置的角度、距离和运动方向，运动速度。在一个实例中，所述水中生物信息包括水中生物的图像，还包括对所述水中生物的图像进行识别。因此，所述监测模块3可以被配置进行图像识别。通过图像识别可以对监测水中生物进行特征识别，例如识别水中生物中某一个或多个鱼的条纹特征或大小、数量特征，从而减少监测错水中生物的可能性。在一个优选的实例中，所述水中生物中的一个或多个鱼身上可以带有标记，以方便进行识别。例如，对于特定水中生物的研究，如果有条件可以在一个或多个鱼身上做特殊的图案标记，或者使鱼带有荧光。摄像装置也可以有三个或更多个，分布在所述主体1上部，以实现水中生物的各个运动方向变换都可以对水中生物进行监测。例如水中生物与太阳的位置相向或相对。

在s120中，所述计算模块9位于所述主体1内部，基于所述水中生物信息实时计算所述装置的预测运动轨迹以监测所述水中生物。水中生物是运动的，为了监测所述水中生物，所述装置需要随着水中生物的运动而运动，计算模块9根据所述水中生物的信息，例如与所述装置的角度、距离和运动方向，运动速度。通过这些可以调整所述主体1的转向角度和运动速度，以与所述水中生物保持合适的距离。

在s130中，所述转向模块6位于所述主体1中部，用于基于所述装置的运动轨迹驱动所述主体1转向。在优选的实例中，所述转向模块6有两个，分别调整所述主体1顺时针转向和逆时针转向。所述转向模块6可以采用桨，通过浆的转动产生动力。

在s140中，所述推进模块8位于所述主体1上，用于基于所述装置的预测运动轨迹推进所述主体1运动。所述推进模块8可以是一个或多个，例如如图中所示的2个。所述推进模块8可以采用桨，通过浆的转动产生动力。所述推进模块8可转动地设置在所述主体1底部。在一个实例中，所述推进模块8与主体1的连接杆81是固定连接杆。

在s150中，所述太阳能发电模块2包括光传感器10，用于探测太阳光的方向。所述光照信息包括太阳光的方向，太阳光的方向可以通过光传感器获取，通过两个或多个光传感器能够更为准确的确定太阳光的方向，以调整所述太阳能发电模块2的朝向，使得所述太阳能发电模块2对着太阳光方向。

在s160中，所述计算模块9基于所述光照信息计算所述太阳能发电模块2的移动的角度，以使所述太阳能发电模块2对着太阳光方向。所述光照信息包括太阳光的方向，太阳光的方向可以通过光传感器获取，通过两个或多个光传感器能够更为准确的确定太阳光的方向，以调整所述太阳能发电模块2的朝向，使得所述太阳能发电模块2对着太阳光方向。

在s170中，图2为本发明的自动适用阳光方向的水底监测装置的一个实施例的俯视图的结构示意图；图3为本发明的自动适用阳光方向的水底监测装置的一个实施例的太阳能发电模块2连接的结构示意图，其中图3a示出了所述主体1上方有环形凹部轨道4，图3b示出了所述太阳能发电模块2上设有与所述凹部轨道4匹配的凸部部分。在一个实例中，所述装置包括驱动所述太阳能发电模块2移动的电机。在一个实例中，所述主体1上方有环形凹部轨道4(图2、图3a)，所述太阳能发电模块2上设有与所述凹部轨道4匹配的凸部部分(图3b)。在一个实例中，所述凹部轨道和所述凸部部分的横截面是梯形(图3a、图3b)。在一个实例中，所述环形凹部轨道4可以设置钢丝绳，所述钢丝绳连接所述凸部部分，通过所述电机驱动所述钢丝绳驱动所述太阳能发电模块2移动。

在优选的实例中，所述装置还包括无线通讯模块5，位于所述主体1内部，用于将所述水中生物信息传输至数据中心，例如云中心。在一个实例中，所述无线通讯模块包括wi-fi模块或移动网络模块。

在优选的实例中，所述方法还包括通过无线通讯，将所述水中生物信息传输至数据中心，例如云中心。所述无线通讯可以包括通过wi-fi或移动网络进行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。