一种海上养殖网箱的监测系统及方法

本发明涉及海洋工程，特别是涉及一种海上养殖网箱的监测系统及方法。

背景技术：

1、海洋牧场是海洋经济重要的一环，大力推进海洋牧场的建设，有利于实现渔业的转型升级，有利于实现全面的现代化智能渔业。大型网箱是海洋牧场渔业养殖中常常采用的一种装置，网箱的稳定运行与渔业的正常生产息息相关。然而，由于海洋环境的恶劣和不稳定性使得网箱在实际使用过程中存在着较高的损坏风险，其中风浪或其他装置冲击下的网箱变形以及网箱的脱锚问题是最为常见的，也是对渔业影响较大的因素。但由于海上作业的困难较大，人工费用较高，往往网箱损坏信息的获取不及时，导致了大量的财产损失。因此，及时发现海上养殖网箱出现的异常，成为了海上养殖面对的首要问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种海上养殖网箱的监测系统及方法，以对网箱整体进行监测，及时发现网箱出现的异常，获取网箱损坏信息，识别网箱的损伤位置。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明的一个方面是提供一种海上养殖网箱的监测系统，所述网箱包括多个连接管和多个网片，多个所述连接管连接成网箱框架结构，各所述网片分别设于所述网箱框架结构的各个框面上，且多个网片连接成网衣结构；所述监测系统包括：

4、第一传输光纤，设有多个，所述第一传输光纤嵌设在所述连接管内且沿所述连接管延伸伸出所述连接管，以采集所述连接管的第一监测信息，所述第一监测信息包括应力信息；

5、第二传输光纤和第三传输光纤，各设有多个，所述第二传输光纤和所述第三传输光纤交叉设置于所述网片背离所述框架结构的一面，所述第二传输光纤和所述第三传输光纤采集所述网片的第二监测信息，所述第二监测信息包括应力信息和端部张力信息；

6、光调制单元，与所述第一传输光纤、所述第二传输光纤、所述第三传输光纤连接；

7、信号处理单元，与所述光调制单元连接；

8、监控终端，与所述信号处理单元连接。

9、优选地，同一所述网片上的多个所述第二传输光纤平行且均沿水平方向延伸，同一所述网片上的多个所述第三传输光纤平行且均沿竖直方向延伸，以将对应的所述网片分为多个格子区域。

10、优选地，同一所述网片上的所述第二传输光纤、所述第三传输光纤各设两个，两个所述第二传输光纤沿竖直方向等分隔所述网片，两个所述第三传输光纤沿水平方向等分隔所述网片。

11、优选地，所述光调制单元包括光源、耦合器和光电探测器，所述光源、所述第一传输光纤、所述第二传输光纤和所述第三传输光纤均与所述耦合器连接，所述连接管的第一监测信息、所述网片的第二监测信息分别与所述光源的光在所述耦合器内耦合；所述光电探测器连接所述耦合器与所述信号处理单元，以将光信号转化为电信号。

12、优选地，所述监测系统还包括浮球，所述耦合器设于所述浮球内。

13、优选地，所述第一传输光纤、所述第二传输光纤、所述第三传输光纤均包括金属缆、光纤分布缆、加强芯、填充芯和护套，所述加强芯同轴设于所述护套的中心，所述金属缆、所述光纤分布缆均设于所述护套内，所述填充芯填充于所述金属缆、所述光纤分布缆、所述加强芯与所述护套之间的间隙内。

14、本发明的另一个方面是提供一种如上所述的海上养殖网箱的监测系统的监测方法，包括以下步骤：

15、步骤s1，在网箱的各个连接管内部嵌设第一传输光纤，在各网片上布设第二传输光纤和第三传输光纤，将第一传输光纤、第二传输光纤、第三传输光纤自网箱引出连接至光调制单元；

16、步骤s2，在网箱完整状态下，通过第一传输光纤采集第一监测信息，作为第一初始监测信息，通过第二传输光纤、第三传输光纤采集第二监测信息，作为第二初始监测信息；

17、步骤s3，通过第一传输光纤持续采集第一监测信息，通过第二传输光纤、第三传输光纤持续采集第二监测信息；

18、步骤s4，将实时采集的第一监测信息与所述第一初始监测信息比较，判断网箱框架结构是否受损并定位网箱框架结构的损伤位置；将实时采集的第二监测信息与所述第二初始监测信息比较，判断网衣结构是否受损并定位网衣结构的损伤位置。

19、优选地，所述步骤s4中，判断网箱框架结构是否受损并定位网箱框架结构的损伤位置的步骤包括：

20、获取第一监测信息的应力值与第一初始监测信息的应力值的第一应力差值，若预设个数个第一应力差值均超过第一预设阈值，则网箱框架结构出现受损；

21、获取预设个数个第一应力差值超过第一预设阈值对应的第一传输光纤的所在的连接管的位置，即为网箱框架结构的损伤位置。

22、优选地，所述步骤s4中，判断网衣结构是否受损并定位网衣结构的损伤位置的步骤包括：

23、获取第二监测信息的端部张力值与第二初始监测信息的端部张力值的张力差值，以及第二监测信息的应力值与第二初始监测信息的应力值的第二应力差值；

24、若第二监测信息满足设定条件，则网衣结构出现破损，设定条件为张力差值超过第二预设阈值或预设个数个第二应力差值均超过第三预设阈值；

25、获取满足设定条件的第二监测信息所对应的网片的位置，即为网衣结构的损伤网片位置。

26、优选地，判断网衣结构是否受损并定位网衣结构的损伤位置的步骤还包括：

27、获取损伤网片上各个第二传输光纤的两端和各个第三传输光纤的两端的端部张力值的张力比值；

28、将张力比值转换为网片破损位置与网片周边的连接管的距离比值，在各个第二传输光纤和各个第三传输光纤上分别得到一个拟定损伤点；

29、将各个拟定损伤点连接为一个区域，即为损伤网片的破损区域。

30、本发明实施例一种海上养殖网箱的监测系统及方法与现有技术相比，其有益效果在于：

31、本发明实施例的海上养殖网箱的监测系统，在网箱的每个连接管内均嵌设第一传输光纤，在每个网片上交叉设置第二传输光纤和第三传输光纤，将第一传输光纤、第二传输光纤、第三传输光纤与光在光调制单元进行处理后得到电信号；通过信号处理单元将电信号还原为第一传输光纤、第二传输光纤和第三传输光纤的监测信息，通过监控终端根据监测信息实现对网箱整体的监测。当监测信息出现异常时，则网箱出现异常，从而及时发现网箱异常的情况。并且，由于本发明中，在每个连接管内均设置第一传输光纤，在每个网片上均设置第二传输光纤和第三传输光纤，在监测信息出现异常时，根据该异常监测信息所对应的第一传输光纤所在的连接管位置，可获取网箱框架结构的损伤位置，根据异常监测信息所对应的第二传输光纤、第三传输光纤所在的网片位置，可获取网衣结构的损伤位置，从而可以识别网箱的破损位置。

技术特征：

1.一种海上养殖网箱的监测系统，其特征在于，所述网箱包括多个连接管和多个网片，多个所述连接管连接成网箱框架结构，各所述网片分别设于所述网箱框架结构的各个框面上，且多个网片连接成网衣结构；所述监测系统包括：

2.根据权利要求1所述的海上养殖网箱的监测系统，其特征在于，同一所述网片上的多个所述第二传输光纤平行且均沿水平方向延伸，同一所述网片上的多个所述第三传输光纤平行且均沿竖直方向延伸，以将对应的所述网片分为多个格子区域。

3.根据权利要求2所述的海上养殖网箱的监测系统，其特征在于，同一所述网片上的所述第二传输光纤、所述第三传输光纤各设两个，两个所述第二传输光纤沿竖直方向等分隔所述网片，两个所述第三传输光纤沿水平方向等分隔所述网片。

4.根据权利要求1所述的海上养殖网箱的监测系统，其特征在于，所述光调制单元包括光源、耦合器和光电探测器，所述光源、所述第一传输光纤、所述第二传输光纤和所述第三传输光纤均与所述耦合器连接，所述连接管的第一监测信息、所述网片的第二监测信息分别与所述光源的光在所述耦合器内耦合；所述光电探测器连接所述耦合器与所述信号处理单元，以将光信号转化为电信号。

5.根据权利要求4所述的海上养殖网箱的监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括浮球，所述耦合器设于所述浮球内。

6.根据权利要求1所述的海上养殖网箱的监测系统，其特征在于，所述第一传输光纤、所述第二传输光纤、所述第三传输光纤均包括金属缆、光纤分布缆、加强芯、填充芯和护套，所述加强芯同轴设于所述护套的中心，所述金属缆、所述光纤分布缆均设于所述护套内，所述填充芯填充于所述金属缆、所述光纤分布缆、所述加强芯与所述护套之间的间隙内。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述的海上养殖网箱的监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的海上养殖网箱的监测系统的监测方法，其特征在于，所述步骤s4中，判断网箱框架结构是否受损并定位网箱框架结构的损伤位置的步骤包括：

9.根据权利要求7所述的海上养殖网箱的监测系统的监测方法，其特征在于，所述步骤s4中，判断网衣结构是否受损并定位网衣结构的损伤位置的步骤包括：

10.根据权利要求9所述的海上养殖网箱的监测系统的监测方法，其特征在于，判断网衣结构是否受损并定位网衣结构的损伤位置的步骤还包括：

技术总结
本发明涉及海洋工程技术领域，公开了一种海上养殖网箱的监测系统及方法，监测系统包括第一传输光纤、第二传输光纤、第三传输光纤、光调制单元、信号处理单元和监控终端，第一传输光纤嵌设在连接管内且沿连接管延伸伸出连接管，以采集连接管的第一监测信息，第一监测信息包括应力信息；第二传输光纤和第三传输光纤各设有多个，交叉设于网片背离框架结构的一面，第二传输光纤和第三传输光纤采集网片的第二监测信息，第二监测信息包括应力信息和端部张力信息；光调制单元与第一传输光纤、第二传输光纤、第三传输光纤连接；信号处理单元与光调制单元连接；监控终端与信号处理单元连接。本发明可及时发现网箱异常的情况，并识别网箱的破损位置。

技术研发人员：张旭,许亮斌,倪问池,陈顺华,彭超
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29