[發明專利]一種基于無人船的網箱巡檢裝置及其方法

有效

• 申請號: 201710457736.5
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107301689B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 李昂;劉國庫;劉飛;李剛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學;大鵬高科(武漢)智能裝備有限公司
• 主分類號: G07C1/20
• 分類號: G07C1/20;A01K61/60;G01D21/02;G08B5/36;G08B5/38;H04L29/08;H04N7/18
• 代理公司: 11017 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 韓登營;王雪飛

1.一種基于無人船的網箱巡檢裝置的巡檢方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟1:無人船根據網箱初始坐標位置，由主控制器制定航行計劃，然后從漁業監控中心港口自動啟航，快速駛向網箱群所在地；

步驟2:在接近網箱群的過程中，無人船上信號接收器主動與各網箱上的信號發送器配對，并整合所有網箱定位器信息后對巡檢順序進行優化排序，無人船把完成優化排序的地點，定為巡檢起始點，

優化排序方法以巡檢路徑總距離最短為目標，采用線性規劃算法計算目標值：Min(L₁+L₂+…+L_n+L_n+1)

式中L₁為無人船從起始點到第1個網箱的距離，L₂為無人船從第1個網箱點到第2個網箱的距離，L_n為無人船從第n-1個網箱到第n個網箱的距離，L_n+1為無人船從第n個網箱到起始點的距離；

當網箱被捆綁在一起而組成大型網箱群時，此時根據網箱群網箱定位器信息制定針對整個網箱群的巡檢方法：將整個網箱群視為一個整體，根據最外沿的網箱定位器信息和安全距離，制定網箱群外沿巡檢的路線，然后按巡檢路線進行巡檢；

步驟3:無人船把水上視頻設備拍攝到網箱群整體視頻信息傳送給漁業監控中心，并根據步驟2中巡檢順序，準備對第i個網箱進行巡檢；

步驟4:信號接收器識別第i個網箱上信號發送器的信息，并傳送給主控制器，主控制器解析第i個網箱上檢測裝置的狀態包，解算網箱中上浮架頂點的定位信息，得到第i個網箱中上浮架的結構位置信息；

步驟5:無人船根據第i個網箱中上浮架的結構位置信息，減速緩慢靠近第i個網箱，通過水上視頻設備拍攝第i個網箱水面詳細情況，并傳送給漁業監控中心；

步驟6:無人船把第i個網箱中檢測裝置的狀態包，通過數字電臺和GPS通訊系統發送給漁業監控中心；

步驟7:主控制器根據第i個網箱中上浮架的結構位置信息確定無人船與第i個網箱間的安全距離，并制定對第i個網箱的最優巡檢路線，

單網箱安全距離的定制方法，確定無人船和網箱浮架外沿的安全距離為L_a＝n*L_c，其中L_c為無人船的長度，此處n值根據剎車和轉彎特性的實驗數據來確定，初始值定為n＝1；為了保障水下攝像機拍攝效果，水下攝像機根據拍攝效果，可通過實驗確定一個最佳拍攝距離Lz，將無人船與網箱的垂直距離改為(L_a,L_z)中最大值，無人船采用順時針方案對單網箱完成巡檢；

步驟8:無人船根據步驟7中的巡檢路線自動航行，并通過攝像控制系統調整水下攝像機的拍攝方向和水深，不斷調整水下攝像機的水深實現對漁網從上到下掃描式拍攝；

步驟9:主控制器接收水下攝像機視頻圖像，打包傳送給圖傳電臺，經由圖傳電臺發送給漁業監控中心；

步驟10:無人船完成第i個網箱的巡檢，主控制器把此網箱記錄為已巡檢狀態，轉到步驟4開始對第下一個網箱進行巡檢工作；

步驟11:當所有網箱巡檢完畢后，無人船駛向巡檢起始點，然后無人船根據起始點位置和啟航點位置，制定返航計劃，并快速自動返航，結束整個巡檢過程；

所述無人船包括主控制器、通信電臺、監視設備和驅動設備，所述主控制器安裝在無人船內部艙室，并分別與通信電臺、監視設備、驅動設備耦合，所述主控制器通信連接信號接收器；網箱管理裝置包括用于對網箱進行實時監測的檢測裝置和與所述檢測裝置通信連接并用于向信號接收器發送監測信息的信號發送器；

所述檢測裝置包括太陽能電池、處理器、定位器、信號發送器、報警燈、蓄電池和水質檢測器，所述處理器分別與所述定位器、信號發送器、報警燈和水質檢測器耦合，并監測定位器、信號發送器、報警燈和水質檢測器的工作信息；所述定位器、信號發送器、報警燈、水質檢測器和處理器均與太陽能電池或蓄電池電性連接，由太陽能電池或蓄電池雙通道供電；

所述通信電臺包括數字電臺、圖傳電臺和GPS通訊系統，所述監視設備包括水上視頻設備和固定在攝像控制系統中轉軸底部的水下攝像機，所述水上視頻設備監視船頭前方視頻信息并發送給主控制器；所述水下攝像機拍攝水下的漁網和魚群視頻并發送主控制器，主控制器把水上視頻設備和水下攝像機的視頻信息打包傳送給圖傳電臺，由圖傳電臺把視頻信息發送給漁業監控中心；所述驅動設備包括船載蓄電池和攝像控制系統。