[发明专利]一种自主走航式水产养殖区水温监控装置和方法

权利要求书

1.一种自主走航式水产养殖区水温监控装置，其特征在于由无人艇、水体监测制冷装置、岸基控制系统组成；无人艇包括艇体模块、推进器模块、无人艇控制模块、无人艇通讯模块、定位模块、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器，其中，推进器模块、无人艇控制模块、无人艇通讯模块、定位模块、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器都安装于艇体模块上，无人艇控制模块依据定位模块、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器采集的信息实时控制推进器模块，从而实现无人艇按照给定路线实现自主走航；水体监测制冷装置包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第一液位传感器、第二液位传感器、第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器、水体监测制冷通讯模块、水体监测制冷控制模块、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、第七管道、第八管道、第九管道、第十管道、第十一管道，其中，第一温度传感器安装在第一管道伸进水里的部分，第二温度传感器安装在第五制冷容器内部的底面，第一阀门安装在第一管道上，第二阀门安装在第六管道上，第三阀门安装在第七管道上，第四阀门安装在第八管道上，第五阀门安装在第九管道上，第六阀门安装在第十管道上，第七阀门安装在第十一管道上，第一液位传感器安装在第五制冷容器内靠近顶端的侧面上，第二液位传感器安装在第五制冷容器内靠近底端的侧面上，第一管道至第十一管道外面都有隔热材料包裹，并用来辅助抽取海水、排放海水以及将制冷容器连接起来，其中第一管道一端置于养殖区海水里，第一管道和第一阀门一起用来辅助抽水泵抽取海水，第一管道另一端与第一制冷容器的上端中点相连，第二管道将第一制冷容器上端中点与第二制冷容器上端中点相连，第三管道将第二制冷容器上端中点与第三制冷容器上端中点相连，第四管道将第三制冷容器上端中点与第四制冷容器上端中点相连，第五管道将第四制冷容器上端中点与第五制冷容器上端中点相连；第六管道与第五制冷容器上端中点相连，第六管道和第二阀门一起用来辅助维持水体监测制冷装置内的气压平衡；第七管道连接在第五制冷容器的下方，第七管道与第三阀门一起用来辅助排放第五制冷容器内冷却好的海水；第八管道连接在第四制冷容器的下方，第八管道与第四阀门一起用来辅助排放第四制冷容器内冷却好的海水；第九管道连接在第三制冷容器的下方，第九管道与第五阀门一起用来辅助排放第三制冷容器内冷却好的海水；第十管道连接在第二制冷容器的下方，第十管道与第六阀门一起用来辅助排放第二制冷容器内冷却好的海水；第十一管道连接在第一制冷容器的下方，第十一管道与第七阀门一起用来辅助排放第一制冷容器内冷却好的海水；其中，水体监测制冷控制模块根据第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器采集的信息来实时控制第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、以及第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器，从而实现实时监测与调控水产养殖区的水温；第一温度传感器用来检测养殖区海水的温度，第二温度传感器用来监测制冷容器内海水的温度，第一液位传感器、第二液位传感器用来监测制冷容器内海水的液位高度，监测的结果决定第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门的开关以及制冷容器是否工作；其中，第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器的内部结构都相同，最里层是一个容器，用来放置需要冷却的水体；用导冷胶将半导体制冷件的冷端面贴合容器的外表面固定住，导冷胶把半导体制冷件冷端产生的冷量传递给容器；用导热胶将散热器固定在半导体制冷件的热端面，导热胶将热端产生的热量传递给散热器；散热风扇固定在散热器上，散热风扇用来散发散热器的热量；容器上除去安装半导体制冷件的面积而剩下的面积，全部用隔热材料包裹起来；岸基控制系统包括人机接口、显示模块、存储模块、数据处理模块、岸基通讯模块，其中，存储模块存储岸基通讯模块中的数据信息和人机接口的命令信息，并交由数据处理模块进行处理，显示模块将数据处理模块处理后的结果显示出来；无人艇通讯模块、岸基通讯模块、水体监测制冷通讯模块两两之间进行相互通讯；无人艇控制模块根据定位模块和距离传感器采集的数据并进一步结合从岸基通讯模块接收的通讯数据控制推进器模块；水体监测制冷控制模块根据温度传感器和液位传感器采集的数据并进一步结合从岸基通讯模块接收的通讯数据控制阀门开关以及制冷容器。

2.一种自主走航式水产养殖区水温监控方法，使用如权利要求1所述的自主走航式水产养殖区水温监控装置，包括以下步骤：

步骤一、通过人机接口输入一个指挥无人艇离开岸边驶入安全区域的命令信号，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对该命令信息进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将该信息传送到无人艇通讯模块，无人艇通讯模块将该命令信息传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块给推进器模块一个启动信号，无人艇按接收的命令信息开始航行；在航行过程中，第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器检测无人艇到岸边的最短距离，把所述最短距离传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块判断所述最短距离是否大于安全距离；其中安全距离即安全区域的边界与养殖区池塘边界的最短距离；如果所述最短距离大于安全距离，无人艇控制模块给推进器一个关闭信号，无人艇停止，转到步骤二；如果所述最短距离小于安全距离，则转到步骤一的开始；

步骤二、通过人机接口输入一个开启第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器的命令信号，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对该命令信息进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将该信息传送给水体监测制冷通讯模块，水体监测制冷通讯模块将该命令信息传送给水体监测制冷控制模块；水体监测制冷控制模块启动第一温度传感器、第二温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器；

步骤三、第一温度传感器检测养殖区表层水温；当水体监测制冷装置的温度传感器检测到养殖区表层水温达到高温预警值时，第一温度传感器将该信息发送到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给水体监测制冷装置的第一阀门和第二阀门一个开启的命令信号，第一阀门和第二阀门开启，抽水泵辅助将海水抽到水体监测制冷装置内；

步骤四、当第五制冷容器内的第一液位传感器检测到第五制冷容器内海水的液位达到高液位值时，第一液位传感器将该信息发送到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器一个开始工作的命令信号，第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器开始制冷；

步骤五、当第五制冷容器中的第二温度传感器检测到第五制冷容器内的水温低于低温预设值，第二温度传感器将该信息传递到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给第一制冷容器、第二制冷容器、第三制冷容器、第四制冷容器、第五制冷容器一个停止工作和第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门打开的命令信号，该水体监测制冷装置停止制冷并开始向水产养殖区里排水；与此同时；水体监测制冷控制模块通过水体监测制冷通讯模块给无人艇通讯模块传送一个启动信号，无人艇通讯模块将该信号传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块给推进器模块一个启动信号，无人艇启动并按给定路线航行；

步骤六、第一距离传感器、第二距离传感器、第三距离传感器、第四距离传感器检测无人艇到岸边的最短距离，把所述最短距离传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块判断所述最短距离是否大于安全距离；如果所述最短距离不大于安全距离则进入步骤八；如果所述最短距离大于安全距离，则转到步骤七；

步骤七、当第五制冷容器内的第二液位传感器检测到第五制冷容器内的海水的液位小于低液位值，第二液位传感器将该信息传递到水体监测制冷控制模块，水体监测制冷控制模块给第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门一个关闭的信号；与此同时，水体监测制冷控制模块给水体监测制冷通讯模块发送一个停止推进器模块的命令信息，水体监测制冷通讯模块将该信息传送给无人艇通讯模块，无人艇通讯模块将该信息传送给无人艇控制模块，无人艇控制模块给推进器模块一个停止工作的命令信号，无人艇停止航行；跳转到步骤三；

步骤八、无人艇控制模块给推进器模块一个停止工作的命令信号，无人艇停止航行、报警；与此同时，无人艇控制模块通过无人艇通讯模块向水体监测制冷通讯模块发送一个停止水体监测制冷装置工作的命令信息，水体监测制冷通讯模块将该信息传送给水体监测制冷控制模块，水体监测制冷装置停止工作；养殖人员收到报警信号后会通过人机接口输入一个指挥无人艇走航的命令信息，该信息被存储到存储模块，数据处理模块对存储模块中的数据信息以及来自人机接口的命令信息进行处理，数据处理模块命令岸基通讯模块将命令发送给无人艇通讯模块，无人艇通讯模块将接收到的命令传送到无人艇控制模块，无人艇控制模块根据接收到的命令控制推进器模块，无人艇启动并按养殖员指定的路线航行；当无人艇航行至安全区域时，即无人艇到岸边的最短距离大于安全距离时，跳转到步骤二。