本專利涉及一種海水養殖浮力裝置，尤其涉及一種應用于鮑魚養殖的平臺和監控鮑魚養殖過程的方法。

背景技術：

鮑魚作為一種高端商品化水產品，目前其常規的養殖方法可分為工廠化養殖、挖渠養殖及海水養殖三種，其中海水養殖因其鋪設范圍廣、鮑魚成活率高等優勢被廣泛應用在我國沿海水域。因其成長狀況受到海域氣象、水質等因素的影響與制約，鮑魚的養殖過程需要進行持續而有效的監控。

然而當前的相關監控活動均是由專人定期駕船到特定水域進行，包括測試水樣的步驟，其過程中需消耗大量的人力、物力成本，且效能較低，實時性與及時性均難以滿足優質鮑魚生產的需求。

與此同時，鑒于鮑魚的經濟價值與海水養殖裝置的離岸性，鮑魚盜竊行為時有發生，對養殖戶造成了一定程度的經濟損失。

為此，如何設計實現一款能有效對鮑魚養殖環境進行有效監測，并對海水養殖裝置提供有效安全防盜監控的智能化遠程終端，成為新型、商品化鮑魚養殖過程中亟待解決的問題。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種鮑魚海水養殖平臺和監控鮑魚海水養殖過程的方法，它們可以實現對養殖區域的環境信息進行及時監測。

一方面，本發明提供了鮑魚海水養殖平臺，由若干用于常規養殖的浮力裝置連接組成網格狀而形成，其特征是：處于該平臺不同位置的浮力裝置的邊側搭載若干電子設備以構成浮力裝置從體和浮力裝置主體；該平臺包括為所述電子設備供電的太陽能板；設于浮力裝置主體上的用于向遠程基站傳輸數據的遠程數據模塊；設于浮力裝置從體和浮力裝置主體上的wifi模塊；及用于采集水下環境或水面氣象信息的傳感器；

還包括內嵌于從體浮力裝置的執行如下步驟的程序：對所搭載的傳感器進行信息采集后存儲數據；經由wifi模塊發送該數據；

還包括內嵌于主體浮力裝置的執行如下步驟的程序：通過wifi模塊讀取傳感器數據；采集自身搭載的傳感器信息并存儲；通過遠程數據模塊向遠程基站傳輸傳感器數據信息。

優選地，該平臺還包括設于浮力裝置從體和浮力裝置主體上的內置云臺的攝像裝置；熱紅外傳感器；激光雷達；紅外對管；及執行如下步驟的程序：

浮力裝置從體和主體對其搭載的攝像裝置、熱紅外傳感器、激光雷達及紅外對管進行信息采集以探測當前平臺上的對象；

浮力裝置從體和主體控制云臺以調整角度跟蹤拍攝；

浮力裝置主體通過wifi模塊獲取從體攝像裝置對目標拍攝的影像信息并存儲；

浮力裝置主體通過遠程數據模塊向遠程基站傳輸視頻數據信息。

優選地，該平臺還包括當系統在非授權時段檢測到海水養殖平臺存在作業人員時發布警告的聲光報警裝置。

優選地，所述遠程數據模塊包括用于傳輸傳感器數據的4g模塊；

當4g網絡信號缺失時啟用的北斗模塊；

和傳輸攝像裝置采集的圖像信息的視頻傳輸模塊。

所述傳感器包括位于水面下的溫度傳感器、氨氮傳感器、鹽度傳感器及ph傳感器；和用于采集養殖環境的氣象信息的氣象模塊。

單一的浮力裝置從體或主體上的紅外對管共有四組，以90°夾角分列在同一水平面內。

另一方面，本發明提供了監控鮑魚養殖的方法，其特征是包括如下步驟：

浮力裝置從體對所搭載的傳感器進行信息采集后存儲數據；并經由wifi模塊向浮力裝置主體發送該數據；

浮力裝置主體通過wifi模塊獲取傳感器數據，及采集自身搭載的傳感器信息并存儲數據；

浮力裝置主體通過遠程數據模塊向遠程基站傳輸傳感器數據信息。

優選地，該方法還包括如下步驟：

浮力裝置從體或主體對其搭載的攝像裝置、熱紅外傳感器、激光雷達及紅外對管進行信息采集以探測當前平臺上的對象；

浮力裝置從體或主體控制云臺以調整角度跟蹤拍攝；

浮力裝置主體通過wifi模塊獲取從體攝像裝置對目標拍攝的影像信息并存儲；

浮力裝置主體通過遠程數據模塊向遠程基站傳輸視頻數據信息。

本發明的有益效果是這樣實現的：通過太陽能板對浮力裝置所搭載的電子設備進行供電；通過wifi模塊實現一定海域內所有浮力裝置的數據通信；通過激光雷達、熱紅外傳感器、紅外對管及攝像裝置實現對養殖網格上的作業人員檢測；通過4g網絡或北斗模塊實現浮力裝置上搭載的各類傳感器信息的遠程傳輸；通過遠距離視頻傳輸模塊實現對浮力裝置上搭載的攝像裝置所采集到的圖像信息進行遠距離傳輸；通過搭載的聲光報警裝置對于非工作時間處在養殖網格上的人員進行報警。本發明通過對構成傳統鮑魚海水養殖網格的浮力裝置進行電子信息化改造升級，來實現對養殖區域的環境信息的及時監測及作業人員監控。

附圖說明

圖1是本發明的浮力裝置的結構示意圖。

圖2是本發明的鮑魚海水養殖平臺的結構示意圖。

圖3是本發明的鮑魚海水養殖平臺的工作程序流程圖。

具體實施方式

現結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。

結合圖1，其中浮力裝置f1所示為本發明的浮力裝置，浮力裝置f2、f3及f4為常規的網格養殖浮力裝置。本發明的浮力裝置是常規的網格養殖浮力裝置配以電子設備改造而成，通過對多個常規網格養殖浮力裝置與多個本發明所述浮力裝置進行有效連接，即可構成區域化的鮑魚海水養殖平臺(亦稱作漁排)，請參看圖2。所述的各種電子設備均搭載在浮力裝置的邊側，不會影響到作業人員的鮑魚養殖及正常行走。需要說明的是，針對所處于鮑魚養殖平臺的不同位置及其功能需求，本發明所述浮力裝置上搭載的電子設備在實際搭載過程中存在一定的刪減。具備遠程數據傳輸功能模塊(視頻傳輸模塊、4g模塊及北斗模塊)的浮力裝置被標注為浮力裝置主體，不具備的被標注為浮力裝置從體。

圖1中，本發明的浮力裝置主體包括溫度傳感器s1、氨氮傳感器s2、鹽度傳感器s3及ph傳感器s4組成的水下傳感器組；氣象信息采集模塊s5，用以探測鮑魚養殖環境的溫度、風速、風向信息；wifi模塊t1，用以連接區域內所有wifi模塊并進行有效的數據傳輸；視頻傳輸模塊t2，用以向遠程基站傳輸攝像裝置采集到的影像信息；4g模塊t3，用以周期性的傳輸各傳感器采集到的數據信息，并傳輸非作業時間位于養殖平臺上的異常人員信號；北斗模塊t4，用以確定當前養殖平臺的位置信息，并在4g模塊信號接收故障情況下，向遠程終端發布各傳感器采集到的數據信息，及異常人員報警信息；太陽能板p1、p2，用以為所述電子設備進行有效供電。需要說明的是，通過有效計算評估裝置能耗。i1、i2所示各為一組紅外對管，需要說明的是，該發明所述對于單一浮力裝置上的紅外對管共有四組，以90°夾角分列在同一水平面內，當有人員途徑紅外發射線路時，信號被反射入接收端，進而實現人員感知。熱紅外傳感器s6，用以感知一定范圍內的人員活動情況；聲光報警裝置c2，當系統在非授權時段檢測到海水養殖平臺存在作業人員時，發布警告；內置有水平轉動云臺的攝像裝置c1，用以拍攝360°影像資料；激光雷達模塊l1，用以探測平面內的空間信息，亦可實現對一定范圍內人員走動的判定。

以圖2為例，其中b1、b2、b3為鮑魚養殖網箱，各浮力裝置組成網格，并最終構成養殖平臺。圖中浮力裝置pn1、pn2、pn3、pn4及pn0為本發明的具有水質監測及視頻監控功能的鮑魚養殖用浮力裝置，其因位置不同搭載的組件有所刪減。pn0為浮力裝置主體，pn1、pn2、pn3及pn4均為浮力裝置從體。

其中pn0涵蓋本發明所述所有組件，其編號形式如圖1所述；

pn1搭載有①wifi模塊t13，②聲光報警裝置c12，③攝像裝置c11，④熱紅外傳感器s16；

pn2搭載有①水下傳感器組包含溫度傳感器s21、氨氮傳感器s22、鹽度傳感器s23及ph傳感器s24，②wifi模塊t23，③聲光報警裝置c22，④攝像裝置c21，⑤熱紅外傳感器s26；

pn3搭載有①wifi模塊t33，②聲光報警裝置c32，③熱紅外傳感器s36，④攝像裝置c31，⑤紅外對管i31，⑥紅外對管i32；

pn4搭載有①水下傳感器組包含溫度傳感器、氨氮傳感器、鹽度傳感器(s43)及ph傳感器s44，②wifi模塊t43，③激光雷達(l41)。

需要說明的是對于編號為pnx(x為裝置id)的浮力裝置，其拍攝云臺旋轉角度表示為γx，拍攝延伸拓展平面表示為αx、熱成像傳感器探測平面表示為βx，激光雷達探測平面表示為δx；對于紅外對管ixn(x為裝置id，n為紅外對管id)，其信號發射路徑用lsxn表示，接收信號路徑用ldxn表示，如圖2中的γ2、α2、β1、δ4、ls31、ls32、ld31。

本發明提供了四種同時運行的防盜檢測方案，即紅外對管、熱紅外及激光雷達檢測及基于攝像影像分析的移動對象(人員)圖像識別。通過合理搭載、選取上述電子設備，當有人員(或禽類)到達養殖平臺(簡化為垂面φm)時，若φm與βx或δx相切，則與之對應的熱紅外傳感器或激光雷達即可探測該對象；若φm位于紅外對管ixn的探測范圍內，發送信號lsxn被反射生成信號ldxn，并被紅外對管接收端接收，從而完成對對象的探測；若φm處于攝像裝置拍攝拓展平面αx內，通過模式識別策略，該對象亦可被有效識別。

對于平臺內各wifi模塊，系統將進行有效組網，并將處所搭載傳感器的數據信息匯總至載有4g模塊的浮力裝置上，并進行統一存儲與遠程傳輸，當4g網絡信號缺失時，上述信息將傳輸至載有北斗數據傳輸模塊的浮力裝置上；對于平臺內各攝像裝置所采集到的視頻圖像信息，系統將通過wifi網絡將其數據流傳輸至搭載有視頻傳輸模塊的浮力裝置上。

如圖3所示，為本發明的平臺的程序流程圖，為體現其功能性，在此以全面模塊搭載的設定進行闡述，其步驟如下：

步驟1，初始化，完成后進入步驟2；

步驟2，讀取預存信息，該信息包括pnx所處鮑魚養殖平臺內所有浮力裝置(包含自身)的數量、位置及其所搭載的模塊類型，正常作業時段，當前時間，水體監測周期，指令發送周期等，完成后進入步驟3；

步驟3，故障檢測，運行內嵌的故障檢測程序，運行后進入步驟4；

步驟4，判斷，系統是否正常工作，若當前裝置pnx正常工作且屬于從體裝置(條件標注為q2類)，則進入步驟9，若當前裝置pnx正常工作且屬于主體裝置(條件標注為q1)，則進入步驟，18，若當前裝置工作異常，則進入步驟5；

步驟5，容錯控制，裝置內嵌的容錯控制策略程序，運行后進入步驟6；

步驟6，判斷，若裝置屬于主體裝置且功能恢復正常(條件標注為q3)，則進入步驟18，若裝置屬于從體裝置且功能恢復正常(條件標注為q6)，則進入步驟9，若系統仍然無法正常工作且故障點涉及自身功能實現即不為北斗模塊、4g模塊或視頻傳輸模塊(條件標注為q5)，則進入步驟7，若系統屬于仍然無法正常工作的主體裝置且故障點為北斗模塊、4g模塊或視頻傳輸模塊(條件標注為q4)，則進入步驟8；

步驟7，發布報警信息，裝置通過wifi模塊向平臺內的浮力裝置主體發布委托指令，使其接受原定分配給pnx負責的從體數據采集及控制權限，同時裝置通過北斗模塊與4g模塊向遠程基站發布故障指令，完成后返回步驟2；

步驟8主從權限聲明，由于裝置仍具備正常的水質監測、目標監控能力，但不能通過通信鏈路將自身及各從體的數據信息向基站發送，此時裝置不再承擔原定分配給pnx負責的從體數據采集及控制權限，并降級為普通的裝置從體，并通過wifi模塊向平臺內的其他浮力裝置主體發布委托指令，將自身及原屬從體的控制權限交與其他浮力裝置主體，完成后進入步驟9；

步驟9，存儲傳感器數據，從體裝置pnx對所搭載的各傳感器信息進行采集，其包括溫度傳感器、氨氮傳感器、鹽度傳感器、ph傳感器、溫度傳感器、風速傳感器及風向傳感器，完成后進入步驟10；

步驟10，判斷，若浮力裝置從體pnx接收到來自其隸屬主體的任務指令則進入步驟11，若未接受到則進入步驟13；

步驟11，響應指令，浮力裝置從體pnx對接收到的指令信息進行分析并響應(包括調取存儲數據或拍攝云臺控制)，完成后進入步驟12；

步驟12，發送從體信息，根據既定任務指令，浮力裝置從體pnx將所存儲的數據信息向其浮力裝置主體發送，完成后返回步驟2；

步驟13，對象檢測，浮力裝置從體通過對其搭載的攝像裝置、熱紅外傳感器、激光雷達及紅外對管的相關信息進行采集來識別當前平臺上的作業人員及禽類存在情況，采集后進入步驟14；

步驟14，若從體識別到作業人員或禽類存在，則進入步驟15，若未識別到則返回步驟2；

步驟15，拍攝角度控制，通過對作業人員或禽類位置的判定，浮力裝置從體對攝像裝置上的云臺進行控制，調整其拍攝角度，使目標位于拍攝視圖的中心位置，并進行跟蹤拍攝，完成后進入步驟16；

步驟16，發布請示，從體pnx向其所屬主體發布目標識別報告，完成后進入步驟17；

步驟17，聲光報警，從體pnx控制聲光報警裝置進行警報，完成后返回步驟2；

步驟18，判斷，獲取指令，若獲取到來自遠程基站(通過北斗/4g模塊)、其他主體裝置或隸屬于其自身的從體裝置的指令信息，則進入步驟19，若未獲取則進入步驟22；

步驟19，更新任務/數據集，浮力裝置主體修正其所管轄從體裝置的數量、位置，更新傳感器的采樣類別、周期設置信息及當前工作情況信息，完成后進入步驟20；

步驟20，判定，若步驟18所獲取的指令包含發送數據指令，則進入步驟21，若不包含則返回步驟3；

步驟21，浮力裝置主體pnx通過遠程數據傳輸功能模塊(視頻傳輸模塊、4g模塊及北斗模塊)向遠程基站傳輸數據信息，該傳輸行為源于遠程基站的數據讀取指令，完成后返回步驟3；

步驟22，獲取從體數據，浮力裝置主體pnx通過wifi模塊讀取所管轄從體裝置內存儲的數據信息并保存，完成后進入步驟23；

步驟23，讀取傳感器信息，浮力裝置主體pnx讀取自身搭載的傳感器信息，完成后進入步驟24；

步驟24，對象檢測，浮力裝置主體pnx通過對其搭載的攝像裝置、熱紅外傳感器、激光雷達及紅外對管的相關信息進行采集來識別當前平臺上的作業人員及禽類存在情況，采集后進入步驟25；

步驟25，若浮力裝置主體pnx識別到作業人員或禽類存在，則進入步驟26，若未識別到則進入步驟31；

步驟26，拍攝角度控制，通過對作業人員或禽類位置的判定，浮力裝置主體對攝像裝置上的云臺進行控制，調整其拍攝角度，使目標位于拍攝視圖的中心位置，并進行跟蹤拍攝，完成后進入步驟27；

步驟27，發布從體任務指令，根據目標所處方位，結合各浮力裝置從體的位置及其搭載攝像裝置的情況向相應的從體發布云臺控制指令，使多個拍攝裝置對目標進行多角度跟蹤拍攝，完成后進入步驟28；

步驟28，聲光報警，浮力裝置pnx控制聲光報警裝置進行警報，完成后進入步驟29；

步驟29，獲取從體數據，獲取從體攝像裝置對目標所進行的拍攝影響，獲取后進入步驟30；

步驟30，發送數據，浮力裝置主體pnx通過遠程數據傳輸功能模塊(視頻傳輸模塊、4g模塊及北斗模塊)向遠程基站傳輸數據信息，完成后返回步驟3；

步驟31，數據存儲，浮力裝置主體存儲攝像裝置獲取的影像信息，完成后進入步驟32；

步驟32，判斷，若到達了浮力裝置主體預設的數據發送時刻，則進入步驟30，若未達到則返回步驟3。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例公開如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。