[發明專利]一種應用于海洋牧場的資源環境監測系統及其操作方法

在審

• 申請號: 202010323947.1
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111348161A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 孔祥洪;陳新軍;劉必林;周楠
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63G8/00;B63G8/20;B63G8/38;G05D1/06;G01D21/02
• 代理公司: 上海申浩律師事務所 31280
• 代理人: 張潔

1.一種應用于海洋牧場的資源環境監測系統，其特征在于，包括仿生海鰻機器本體、水下移動通信端、遠程終端；所述仿生海鰻機器本體包括主控制器、動力設備、環境數據采集模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、本地指令存儲模塊、障礙物檢測模塊、轉向計算模塊、航向輔助模塊、第一通信模塊和電源；所述主控制器分別與所述動力設備、所述障礙物檢測模塊、所述航向輔助模塊、所述第一通信模塊、所述圖像采集模塊、所述圖像處理模塊、所述環境數據采集模塊連接，所述水下移動通信端包括水下接駁盒、水下基陣和應答器；所述水下接駁盒承載水下基陣并固定，其主要功能是實現信息的中繼、分配及控制，用于與其他聲信標通過海底光纖復合纜進行數據通信；以及電池組，用于供電；所述遠程終端包括第二通信模塊、顯示模塊、人機交互模塊、遠程指令生成模塊。

2.根據權利要求1所述的一種應用于海洋牧場的資源環境監測系統，其特征在于，所述動力設備包括第一舵機、第二舵機、第三舵機；所述本地存儲指令模塊中的控制程序，通過主控制器將位置量分別發送給相應的舵機上的伺服控制器，從而使由三個舵機構成的海鰻機器本體實現多種運動方式；具體流程為：首先初始化，使每個舵機的位置處于零位，讓機器本體成一條直線，然后判斷機器海鰻的運動方式，根據所述運動方式控制每個舵機的位置值；所述本地指令存儲模塊運行時執行動力設備的方法步驟包括上浮，下潛，左轉以及右轉、停止、直行操作；當查找本地存儲指令為沿直線路徑游動時，主控制器控制第一舵機、第二舵機以及第三舵機以相同的轉動角度以及相同的轉動頻率擺動，使得仿生海鰻直行；當本地存儲指令為執行下潛的游動操作時，主控制器控制第一舵機左轉角35°，第二舵機左轉角40°，第三舵機左轉角45°，延遲5s后，主控制器控制第一舵機右轉角35°，第二舵機右轉角40°，第三舵機右轉角45°，仿生海鰻執行相應的游動操作，完成下潛姿態；當本地存儲指令為上浮的游動操作時，主控制器控制第一舵機左轉角15°，第二舵機左轉角20°，第三舵機左轉角25°，延遲5s后，主控制器控制第一舵機右轉角15°，第二舵機右轉角20°，第三舵機右轉角25°，仿生海鰻執行相應的游動操作，完成上浮姿態；當本地存儲指令為停止的游動操作時，主控制器板控制第一舵機、第二舵機、第三舵機停止執行操作，完成停止姿態。

3.根據權利要求1所述的一種應用于海洋牧場的資源環境監測系統，其特征在于，所述水下移動通信端，包括控制單元；

電池管理單元，連接于所述控制單元，用于管理所述電池組以及采集電壓數據；

數據采集-發射單元，連接于所述控制單元，用于獲取數據以及信號發射；

以及串口通信模塊，連接于所述控制單元，用于發射和接收其他聲信標通過接駁盒傳輸的信號數據，可選的，所述水下接駁盒之間通過海底光纖電纜進行通信。

4.根據權利要求1所述的一種應用于海洋牧場的資源環境監測系統，其特征在于，基于所述短基線定位系統被應用于所述仿生海鰻的水下導航，通過測量水下基陣各個陣元與應答器信號的往返時間來計算距離信息，通過測量應答器到三個及以上數量的陣元之間的距離，來對應答器進行定位。

5.根據權利要求1所述的一種應用于海洋牧場的資源環境監測系統，其特征在于，在海洋牧場區域一點釋放所述仿生海鰻，根據所述遠程終端在坐標系上建立的運動模型，并且水下基陣定位系統確定所述仿生海鰻位置，確認作業區域全部在信號作用范圍內與航程路線規劃內其情況下，所述仿生海鰻根據需要探測的水域，對海洋牧場水下特定區域進行定點圖像拍攝以及水域數據采集，并將數據傳入管理數據庫；拍攝后的圖像數據經所述圖像處理模塊進行分類識別和計數操作后，將識別和計數數據傳送至管理數據庫中進行存儲。

6.根據權利要求5，其特征在于，所述管理數據庫，是對各個傳感器進行編號，每一種傳感器對應一個子數據庫，每個子數據庫包括傳感器的編號、采集時間、采集數據信息、仿生海鰻所處位置以及深度數據；將所有傳感器的子數據庫拼接成一個管理數據庫；在一定周期內更新一次傳感器的數據庫信息，當執行結束時，所述仿生海鰻上浮至水面，并將數據庫中指定數據信息通過無線通信網絡模塊上傳至遠程終端。