自适应控制的人工上升流涌升管的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种自适应控制的人工上升流涌升管。本发明中的波浪集气装置与导气管的一端连接，导气管的另一端叉分成两条出气支路，其中一条出气支路通过电磁阀与气囊上部连接，另一条出气支路从涌升管侧壁靠近底部位置伸入涌升管，气囊下部通过承重缆线与涌升管相连，测量传感器组固定在涌升管上端，测量传感器组、电磁阀均通过传输电缆线和仪器舱内的控制模块相连，所述的仪器舱位于涌升管侧壁，仪器舱内的电源模块给控制模块、测量传感器组供电，锚块固定在涌升管下端。本发明能够通过调节涌升管的深度，使提升上来的富含营养盐的深层海水经过与表层海水混合之后稳定在温跃层，显著提高人工上升流对浮游植物生长的促进作用。
【专利说明】自适应控制的人工上升流涌升管
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋装备技术与海洋渔业领域，涉及一种自适应控制的人工上升流
涌升管。
【背景技术】
[0002]自然上升流是一个关键的海洋物理过程，它可以把富含营养盐的深层海水带到中上层，使上升流区成为世界上海洋生产力较高的区域，这样一方面可以提高渔业产量，另一方面可以改善海洋生态环境。
[0003]人工上升流是一种地球工程方法，利用一些装置将深层温度较低且含有丰富养分的深层海水提升至表面，使上层含有较低营养盐的地区得到补充，形成上层和下层水的交换。目前我国渔业强大的捕捞能力与有限的作业渔场，脆弱的资源基础间的矛盾日益尖锐，造成我国海洋渔业资源严重衰退，近岸海域生态环境恶化趋势加强。应用人工上升流的方法改善鱼群自然生长的生态环境，扩大渔场范围，形成新渔场成为了一个重要手段。
[0004]海域的营养盐是浮游植物和鱼类生长不可缺少的营养成份，因此海水鱼类自然增产的关键在于改善海水鱼类食物链的环境条件，注重真光层内海水营养成分的补充。在海洋的真光层内，有浮游植物生长和繁殖，它们不断吸收营养盐，尤其在近海区，由于夏季时浮游植物的繁殖和生长旺盛，使表层水中的营养盐消耗殆尽；而在海洋的真光层下，营养盐含量随深度而迅速增加。如果营养盐能够被海水涌升至海洋上层光线能到达的地方，经光合作用使浮游生物增产，作为其他海洋生物的食物，该海域就成了海洋生物的沃土。
[0005]基于人工上升流在改造海洋生态方面的重大意义，人工上升流成为了国内外海洋科学研究的热点与前沿，但如何将提升的营养丰富的深层海水稳定在温跃层，不至于因为密度大而很快沉降到真光层以下，进而失去促进浮游生物繁殖的意义，国内对此问题的研究尚是空白。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术的不足，提供了自适应控制的人工上升流涌升管。本发明通过自动调节涌升管距离海面的深度，使提升的深层海水与表层海水混合之后稳定在温跃层，从而使深层海水所含的营养盐稳定在真光层，经光合作用促进浮游生物增产，改善鱼群自然生长的生态环境，保证渔业资源的可持续发展，进而提高我国的海洋经济收入。
[0007]本发明由波浪集气装置、导气管、电磁阀、气囊、涌升管、锚块、测量传感器组和仪器舱组成，波浪集气装置与导气管的一端连接，导气管的另一端叉分成两条出气支路，其中一条出气支路通过电磁阀与气囊上部连接，另一条出气支路从涌升管侧壁靠近底部位置伸入涌升管，气囊下部通过承重缆线与涌升管相连，测量传感器组固定在涌升管上端，测量传感器组、电磁阀均通过传输电缆线和仪器舱内的控制模块相连，所述的仪器舱位于涌升管侧壁，仪器舱内的电源模块给 控制模块、测量传感器组供电，锚块固定在涌升管下端。
[0008]波浪集气装置随着波浪运动上下打气，将气体通过导气管传输到涌升管与气囊。测量传感器组测量涌升管口的温度、深度、洋流速度，并将这些参数传输给控制模块，通过计算确定涌升管所处的最佳深度。控制模块控制电磁阀开闭来调节气囊的充气量，从而通过浮力控制涌升管深度，涌升管到达最佳深度时，提升上的富营养深层海水与表层海水混合后将稳定在温跃层。
[0009]本发明在使用前先将气囊充气至一定大气压，使气囊先漂浮在海面上，再通过测量传感器组的参数采集，自主确定涌升管口适合的深度，再通过控制电磁阀的开闭来调节气囊的充气量，使涌升管自主调节到合适深度。
[0010]本发明能够通过调节涌升管的深度，使提升上来的富含营养盐的深层海水经过与表层海水混合之后稳定在温跃层，不会很快沉降到真光层一下，使真光层的营养盐浓度上升，显著提高人工上升流对浮游植物生长的促进作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为用于自适应控制的人工上升流涌升管的总体结构示意图；
[0012]图2为涌升管深度自适应控制的流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0014]如图1所示，自适应控制的人工上升流涌升管系统包括波浪注气装置1、气囊4、导气管2、电磁阀3、承重绳5、涌升管6、配重块7、剖面测量传感器组8、仪器舱9。 [0015]气囊上端通过电磁阀及导气管与集气装置相连，下部通过承重缆线与涌升管相连，测量传感器组被固定在涌升管上端，通过传输电缆线与仪器舱内的控制模块相连，电源模块10通过传输电缆线与控制模块和测量传感器组相连。波浪集气装置随着波浪运动上下打气，将气体通过导气管传输到涌升管与气囊。测量传感器组将测量的涌升管口的温度、深度、洋流速度等参数传输到控制模块，通过计算确定涌升管所处的最佳深度。控制模块11通过传输电缆12线控制电磁阀开闭来调节气囊的充气量，从而通过浮力控制涌升管深度，涌升管在此深度时，提升上的富营养深层海水与表层海水混合后将稳定在温跃层。
[0016]涌升管最优出口深度为Iitjptimal:
【权利要求】
1.自适应控制的人工上升流涌升管，由波浪集气装置、导气管、电磁阀、气囊、涌升管、锚块、测量传感器组和仪器舱组成，其特征在于:波浪集气装置与导气管的一端连接，导气管的另一端叉分成两条出气支路，其中一条出气支路通过电磁阀与气囊上部连接，另一条出气支路从涌升管侧壁靠近底部位置伸入涌升管，气囊下部通过承重缆线与涌升管相连，测量传感器组固定在涌升管上端，测量传感器组、电磁阀均通过传输电缆线和仪器舱内的控制模块相连，所述的仪器舱位于涌升管侧壁，仪器舱内的电源模块给控制模块、测量传感器组供电，锚块固定在涌升管下端； 波浪集气装置随着波浪运动上下打气，将气体通过导气管传输到涌升管与气囊；测量传感器组测量涌升管口的温度、深度、洋流速度，并将这些参数传输给控制模块，通过计算确定涌升管所处的最佳深度；控制模块控制电磁阀开闭来调节气囊的充气量，从而通过浮力控制涌升管深度，涌升管到达最佳深度时，提升上的富营养深层海水与表层海水混合后将稳定在温跃层。
【文档编号】A01K61/00GK103782935SQ201410013327
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】樊炜, 刘俊波, 陈家旺, 陈鹰 申请人:浙江大学