一种基于环境监测的深海养殖方法与流程

本发明涉及深海养殖领域，尤其是一种基于环境监测的深海养殖方法。

背景技术：

目前市场上养殖多为围网式区域养殖，集中在浅滩或浅海区域，由于海洋动物品种受到海洋环境限制，养殖的品种受海洋环境影响局限性较大，无法进行高端养殖等作业。

为拓宽养殖品种，目前可通过高性能材料进行深海渔业特定环境养殖作业，采用投入式渔区进行养殖，但是养殖过程中投放区域的环境和养殖物状态从海面上很难直接观察。

技术实现要素：

发明目的：为解决上述技术问题，本发明提出一种基于环境监测的深海养殖方法。

技术方案：本发明解决技术问题的方案为：

一种基于环境监测的深海养殖方法，包括步骤：

(1)采用投入式设备在深海海域中划分出渔区，在渔区内投入鱼苗；

(2)搭建渔区监测系统，包括：无人机、无人船、锚节点、水下智能移动节点、水面浮标；其中，

(1)采用投入式设备在深海海域中划分出渔区，在渔区内投入养殖体的幼苗；

(2)搭建渔区监测系统，包括：无人机、无人船、锚节点、水下智能移动节点、水面浮标；其中，

锚节点分布式固定在整个渔区，采集自身通信范围内的海底环境信息和养殖物的状态信息；水面浮标布设于海面上，水面浮标的位置与渔区位置相对应，水面浮标通过线缆与锚节点相连，水面浮标搭载充能单元，用于给锚节点充能；

水下智能移动节点设置在渔区内，并按照设定的路径行驶，水下智能移动节点作为工作区域内的路由节点，在行驶过程中，通过水声通信向周围的锚节点广播组网信息，锚节点收到组网信息后，创建到水下智能移动节点的通信链路，并将采集到的信息通过创建的通信链路发送给水下智能移动节点；水下智能移动节点在任务结束后上浮至浅海区，并与通信范围内的水面浮标交互数据；

无人船分布于海面上，作为海面传感器节点，采集周边的海面环境信息；同时，无人船作为海面路由节点，按照预设路径行驶，在行驶途中，无人船不断广播组网信息，水面浮标接收到组网信息后，创建到无人船的通信链路，并将收集到的信息发送给无人船；无人船通过岸上基站与监控中心建立数据通信链路；

无人机在空中进行自组网，各无人机节均具有路由功能，可以通过存储转发技术与自身通信范围外的其他无人机节点之间建立通信链路；无人机节点通过卫星与岸上基站通信，将采集到的空中数据通过岸上基站传递给监控中心，以及接收监控中心下发的任务指令；无人机节点还通过电磁波通信与无人船节点建立数据通信链路；

(3)监控中心通过岸上基站向无人船和无人机下发调度指令，所述调度指令包括所要监控的区域以及所要执行的任务；

(4)无人机和无人船根据调度指令行驶至工作区域，并完成指定任务，在任务执行过程中，采集渔区的空中环境信息、海面环境信息、海底环境信息和养殖体状态信息，并将采集的环境信息通过相应链路发送给监控中心；

(5)监控中心根据收到的环境信息更新调度指令，并将更新后的调度指令发送至无人机和无人船。

进一步的，所述水下智能移动节点与无人船节点之间通过水声通信交互数据。

进一步的，所述无人机所要执行的任务包括：投食、投药、投放鱼苗；所述无人船所要执行的任务包括：投食、投药、投放鱼苗、水下智能移动节点打捞、水下智能移动节点充能、无人机充能。

进一步的，所述水下智能移动节点包括auv、rov。

进一步的，所述充能单元包括控制器、蓄电池、充电驱动电路和能源采集装置，所述能源采集装置用于采集太阳能或风能或海浪能，并将采集到的能量转化为电能存储于蓄电池中；充电驱动电路在控制器的控制下从蓄电池取电，为锚节点充能。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1、本发明采用投入式养殖区域，将需要养殖的养殖物幼苗投入深海指定区域养殖，同时，布设监测系统，对养殖区域的状态数据进行全方位采集；

2、通过远程控制中心监控养殖区域内的状态和环境数据，并进行总调度，根据观测到的数据调度无人机、无人船等智能机构执行养殖所需的任务，实现远程遥控养殖。

附图说明

图1为所述渔区监测系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

图1所示为本发明所述的渔区监测系统，本发明基于该系统对渔区的养殖环境和养殖物的状态进行监控，以便在合适的时间调整养殖策略，该系统包括：

无人机、无人船、锚节点、水下智能移动节点、水面浮标；其中，

锚节点分布式固定在整个渔区，采集自身通信范围内的海底环境信息和养殖物的状态信息；水面浮标布设于海面上，水面浮标的位置与渔区位置相对应，水面浮标通过线缆与锚节点相连，水面浮标搭载充能单元，用于给锚节点充能；

水下智能移动节点设置在渔区内，并按照设定的路径行驶，水下智能移动节点作为工作区域内的路由节点，在行驶过程中，通过水声通信向周围的锚节点广播组网信息，锚节点收到组网信息后，创建到水下智能移动节点的通信链路，并将采集到的信息通过创建的通信链路发送给水下智能移动节点；水下智能移动节点在任务结束后上浮至浅海区，并与通信范围内的水面浮标交互数据；

无人船分布于海面上，作为海面传感器节点，采集周边的海面环境信息；同时，无人船作为海面路由节点，按照预设路径行驶，在行驶途中，无人船不断广播组网信息，水面浮标接收到组网信息后，创建到无人船的通信链路，并将收集到的信息发送给无人船；无人船通过岸上基站与监控中心建立数据通信链路；

无人机在空中进行自组网，各无人机节均具有路由功能，可以通过存储转发技术与自身通信范围外的其他无人机节点之间建立通信链路；无人机节点通过卫星与岸上基站通信，将采集到的空中数据通过岸上基站传递给监控中心，以及接收监控中心下发的任务指令；无人机节点还通过电磁波通信与无人船节点建立数据通信链路。

上述方案中具有以下几个通信链路：

1、空中监测网络与地面之间的通信链路，无人机节点可直接通过卫星与地面基站交互，也可通过其他无人机节点为路由节点，与地面基站交互；

2、海面监测网络与地面之间的通信链路，无人船节点与岸边基站可直接通信，也可通过与其他无人船节点形成自组网络，通过自组网络中靠近岸边基站的无人船节点与地面之间通信；

3、海底监测网络通过海面监测网络与地面之间的通信链路，该链路的组成为：锚节点-水下智能移动节点-水面浮标-无人船-岸边基站；或锚节点-水下智能移动节点-水面浮标-无人船-无人船节点自组网络中的其他路由节点-岸边基站；

4、空中监测网络通过海面监测网络与地面之间的通信链路，链路组成为：无人机节点-无人船-岸边基站，或无人机-无人船-无人船节点自组网络中的其他路由节点-岸边基站；

5、空中监测网络通过海面监测网络与海底监测网络之间的通信链路，链路组成为：无人机-无人船-水下智能移动节点-锚节点；或无人机-无人船-水面浮标-水下智能移动节点一海底锚节点。

在所述渔区监测系统的基础上，本发明所述的养殖方法包括步骤：

(1)采用投入式设备在深海海域中划分出渔区，在渔区内投入鱼苗；

(2)监控中心通过岸上基站向无人船和无人机下发调度指令，所述调度指令包括所要监控的区域以及所要执行的任务；

(3)无人机和无人船根据调度指令行驶至工作区域，并完成指定任务，在任务执行过程中，采集渔区的空中环境信息、海面环境信息、海底环境信息和养殖体状态信息，并将采集的环境信息通过相应链路发送给监控中心；

(4)监控中心根据收到的环境信息更新调度指令，并将更新后的调度指令发送至无人机和无人船。

本发明采用投入式养殖区域，将需要养殖的养殖物幼苗投入深海指定区域养殖，同时，布设监测系统，该监测系统采用空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络三网结合的监控结构，可同时获取养殖区域空中、海面和海底的监测数据；空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络均可以直接与岸上基站交互，同时空中监测网络和海底监测网络又可以通过海面监测网络相互交互，以及通过海面监测网络与岸上基站交互，增强了监测数据传输的可靠性，对养殖区域的状态数据进行全方位采集；通过远程控制中心监控养殖区域内的状态和环境数据，并进行总调度，根据观测到的数据调度无人机、无人船等智能机构执行养殖所需的任务，实现远程遥控养殖。

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。