阅读说明：本技术 一种水产养殖无人船 (Unmanned ship for aquaculture ) 是由 徐玲 温随花 陈益平 张金榜 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明目的在于提供一种水产养殖无人船,以解决现有无人船投料方式简单,物料用量多易污染水体的技术问题；其结构包括：水域生物数量探测装置、水质监测装置、物料抛洒装置和无人船船体；还包括控制器；水域生物数量探测装置设置在无人船船体上,物料抛洒装置设置在无人船船体的船尾；水质监测装置设置在无人船船体的船首；水域生物数量探测装置、水质监测装置和物料抛洒装置分别与控制器电连接；控制器用于根据水域生物数量信息,和/或水质信息,控制物料抛洒装置抛洒重量相适配的物料。本发明能够通过结合水域生物数量和/或水质监测数据,智能动态控制物料抛洒装置的物料投放量,降低水产养殖的运营成本。(The invention aims to provide an aquaculture unmanned ship, which aims to solve the technical problems that the existing unmanned ship is simple in feeding mode, large in material consumption and easy to pollute water; the structure includes: the device comprises a water area biological quantity detection device, a water quality monitoring device, a material throwing device and an unmanned ship body; the device also comprises a controller; the water area biological quantity detection device is arranged on the hull of the unmanned ship, and the material throwing device is arranged at the stern of the hull of the unmanned ship; the water quality monitoring device is arranged at the bow of the unmanned ship body; the water area biological quantity detection device, the water quality monitoring device and the material throwing device are respectively and electrically connected with the controller; the controller is used for controlling the material throwing device to throw the materials with the matched weight according to the water area biological quantity information and/or the water quality information. The invention can intelligently and dynamically control the material input amount of the material throwing device by combining the water area biological quantity and/or water quality monitoring data, thereby reducing the operation cost of aquaculture.)

一种水产养殖无人船

技术领域

本发明涉及水产养殖船技术领域，尤其是涉及一种水产养殖无人船。

背景技术

现有的水产养殖无人船较为原始，一般为遥控式作业，仅能起到初步替代养殖工人执行下水投喂作业的作用，所采用的饲料投喂方式通常较为简单粗暴，投放位置及投放量均缺乏针对性。具体表现在：饲料投放通常以平铺为主，没有根据局部生物密度合理投放，亦未考虑非适量投放是否会对养殖水域内的水质造成不良影响。现有技术中部分水产养殖无人船上虽搭载的水质传感器，但水质传感器的设置位置一般位于船体后端或直接设置在船体末端，所采取的作业模式通常为沿行进方向投料并采集水质数据，在上述作业流程下，被采集的水质数据易受投放饲料影响，难以准确反应当前水域环境的真实情况，致使后期频繁采取水质改良举措，增加水产养殖的运营成本。此外，水域生物量统计传感器虽已研发多年，但多应用在捕鱼船或生物科研船中，在水产养殖无人船领域鲜有应用，更未与无人船上的饲料投喂设施相配合使用过，致使如何采用无人船针对水域内的生物数量精确投喂饲料的相关技术研发目前仍处于一片空白。

因此，针对上述问题提供一种水产养殖无人船成为一种必需。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水产养殖无人船，通过结合水域生物数量和/或水质监测数据，智能动态控制物料抛洒装置的物料投放量，以解决现有无人船投料方式过于简单，物料用量过多以及易给水体造成污染的技术问题。

本发明提供的一种水产养殖无人船，包括：水域生物数量探测装置、水质监测装置、物料抛洒装置和无人船船体；还包括设置在所述无人船船体内的控制器；所述水域生物数量探测装置设置在所述无人船船体上，所述物料抛洒装置设置在所述无人船船体的船尾；所述水质监测装置设置在所述无人船船体的船首；所述水域生物数量探测装置、水质监测装置和物料抛洒装置分别与所述控制器电连接；所述物料为固态、液态或固液混合态物料；所述控制器用于根据所述水域生物数量探测装置反馈的水域生物数量信息，和/或所述水质监测装置反馈的水质信息，控制所述物料抛洒装置抛洒重量相适配的物料。

进一步地，所述物料为水生动物饲料或用于改善水质的药物。

进一步地，所述水域生物数量探测装置为超声波传感器；所述超声波传感器通过将发射前的超声波信号与经反射后被获取到的超声波信号作比较，分析出当前有效探测水域区域内水生动物的存活数量及活动位置。

进一步地，所述水域生物数量探测装置的作业区域和饲料抛洒投喂装置的作业区域均为扇形区域；所述水域生物数量探测装置的作业区域和饲料抛洒投喂装置的作业区域的对称轴均分别位于所述无人船船体甲板沿船首至船尾方向的对称轴线上。

进一步地，所述控制器的触发逻辑满足在任意监测水域，所述水质监测装置采集在先，物料抛洒装置作业在后。

进一步地，所述无人船船体的驱动装置对称设置在所述无人船船体的两侧。

进一步地，所述驱动装置包括：前驱动装置、中驱动装置、和后驱动装置中的至少一个；所述前驱动装置、中驱动装置和后驱动装置的安装位置在所述无人船船体的两侧，依船首至船尾方向顺次布置。

进一步地，所述驱动装置为明轮驱动装置；所述明轮驱动装置的执行部件包括：轮体及均匀设置在所述轮体上，末端为圆弧状或设置有圆弧状倒角的叶片。

进一步地，所述驱动装置为风力螺旋桨驱动装置；所述风力螺旋桨驱动装置包括：设置有螺旋桨的驱动电机、用于将所述驱动电机固定在驱动装置安装位置上的安装支架，及用于为所述驱动电机和/或安装支架提供防护的安全保护罩。

进一步地，所述驱动装置为划水履带式驱动装置；所述划水履带式驱动装置包括：主动轮、从动轮和套接在所述主动轮和从动轮上的划水履带；所述划水履带上设置有划水齿。

进一步地，所述主动轮和从动轮的轮径大小与使用环境需求相适配。

进一步地，所述主动轮和从动轮的轮径大小不同。

进一步地，所述主动轮和从动轮的轮径大小相同。

本发明提供的水产养殖无人船与现有技术相比具有以下进步：

本发明通过提供的一种水产养殖无人船，采用水质监测在先，物料抛洒在后的作业方式能够有效避免物料抛洒操作对水质监测参数形成的干扰；在上述方案下，水质被投入的物料污染前先进行水质监测，水质监测后再进行投料，保证水质监测数据不受投入物料的影响，进而获得的水质监测数据更为精确可靠；同时，结合水域生物数量探测装置反馈的生物数量信息拟合物料抛洒装置的抛洒数量，能够获得饲料精准投放的技术效果，避免在生物数量稀少的区域投喂过量的饲料对水质造成污染，及在生物数量聚集的区域未投放足量的饲料，致使水生动物营养欠佳影响产量的现象发生；由于投喂后的饲料被水生生物抢食后很少情况下会形成残余，对于水体的污染情况得到大幅缓解，能够降低水质保持所需的维护成本。此外，在投放用于改善水质的药剂时，结合水质监测装置反馈的当前监测区域的水质信息，精准的控制药剂的投放位置及投放数量，能够大幅降低药剂的使用量，更进一步降低水产品的养殖成本。进一步的，本发明采用将水质监测装置设置在无人船的船首，能够利用船体自身的结构长度将物料抛洒装置与水质监测装置隔离开来，获取的水质数据不会受到船后抛洒的饲料或药物影响，进而依水质数据获得的分析结果参考意义更强，作为针对性精确投放水质改良药剂时的判断依据具有极强的指导性意义。

进一步的，本发明采用超声波传感器分析当前检测水域内活体动物的存活数量，能够获得相对精准的数量值，为精确分析计算饲料的投喂数量提供可靠的分析依据。

进一步的，本发明将无人船船体的驱动装置对称设置在所述无人船船体的两侧能够有效阻止养殖水域内的水生植物对驱动装置的输出轴形成缠绕，避免水中杂物对动力系统的干扰。此外，采用上述动力驱动设置方式，动力设备和饲料抛洒投喂装置在船体的布置位置不易形成相互干扰，致使饲料抛洒投喂装置拥有更佳的作业环境及布置空间，能够更为均匀稳定的抛洒物料。

进一步的，本发明采用前驱动装置、中驱动装置、和后驱动装置中的至少一个作为首选驱动方式，能够根据水产养殖无人船的排水量灵活选择驱动装置的布置方式，便于获得与当前使用需求相适配的驱动效果，由于位于船体两侧的每个驱动装置的输出功率及转向均可独立控制，上述前驱动装置、中驱动装置、和后驱动装置进行两种以上的组合设置时还能够获得原地转向的操作效果，能够提升水产养殖无人船的机动性和可操控性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中水产养殖无人船的结构示意图；

图2为本发明实施例2中水产养殖无人船的结构示意图；

图3为采用的明轮驱动装置的水产养殖无人船的结构示意图；

图4为图3中明轮驱动装置工作状态下的结构示意图；

图5为采用风力螺旋桨驱动装置的水产养殖无人船的结构示意图；

图6为图5中风力螺旋桨驱动装置的结构示意图；

图7为采用划水履带式驱动装置的水产养殖无人船的结构示意图；

图8为图7中划水履带式驱动装置的结构示意图；

图9为图7中划水履带上划水齿的结构示意图；

图10为本发明水产养殖无人船在矩形水域的作业路线示意图；

图11为本发明水产养殖无人船在不规则的水域采用的渐缩式作业路线示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参见图1，本发明提供一种水产养殖无人船包括：水域生物数量探测装置100、水质监测装置200、物料抛洒装置300和无人船船体400；还包括设置在所述无人船船体400内的控制器500；所述水域生物数量探测装置100设置在所述无人船船体400的中部，所述物料抛洒装置300设置在所述无人船船体400的船尾；所述水质监测装置200设置在所述无人船船体400的船首；所述水域生物数量探测装置100、水质监测装置200和物料抛洒装置300分别与所述控制器500电连接(由于该电连接关系基于现有技术，故相关电连接接线细节图中未进一步示出)；所述物料为固态、液态或固液混合态物料；所述控制器500用于根据所述水域生物数量探测装置100反馈的水域生物数量信息，和/或所述水质监测装置200反馈的水质信息，控制所述物料抛洒装置300抛洒重量相适配的物料。

优选的，为避免上述物料抛洒装置投入的物料对水域生物数量探测装置中声呐设备的数据形成干扰，水域生物数量探测装置的探测距离小于物料抛洒装置的实际抛洒距离。图1所示的阴影区域Y即为物料抛洒装置的实际抛洒作业区域，该区域面向船体一侧的扇形区域S即为水域生物数量探测装置的探测区域，图1中两条位于边界的虚线X即为物料抛洒装置的实际抛洒边界区域。

改进后的水产养殖无人船，能够根据水域生物数量探测装置探测到的水生动物的存活数量来动态调整物料抛洒装置的抛料量，进而达到饲料投放量精准可控，降低过量投放的饲料对水体造成的富营养化污染。进一步的，采用将水质监测装置设置在船首，物料抛洒装置设置在船尾的布置方式能够充分避免新抛洒的饲料对水质监测带来的负面影响，致使水质分析不准确，而施加过量的水质改善药物，增加水产养殖的作业成本。此外，在抛洒水质改良药剂时，控制器通过上述水质监测装置反馈的真实水质数据还能更进一步的动态控制物料抛洒装置在不同水域位置抛洒药剂的数量，致使水质改良药剂的投放位置及投放量与当前水域的真实信息更为契合，能够大幅降低水质改良药物的使用数量，降低水产养殖的作业成本。

优选地，在本申请其中一个优选技术方案中，所述水域生物数量探测装置为超声波传感器；所述超声波传感器通过将发射前的超声波信号与经反射后被获取到的超声波信号作比较，分析出当前有效探测水域区域内水生动物的存活数量。由于上述超声波传感器的结构及工作原理均基于现有技术，故其相关技术细节在此不再进一步图示与赘述。

优选地，如图1所示，在本申请其中一个优选技术方案中，所述水域生物数量探测装置100和饲料抛洒投喂装置300的设置位置均分别位于所述无人船船体甲板的对称轴线上。采用上述布置方式能够对物料投放位置实施精准操控。

实施例2：

如图2所示，本实施例在实施例1的基础上，将所述无人船船体的驱动装置600对称设置在所述无人船船体400的两侧。

优选地，在本申请其中一个优选技术方案中，所述驱动装置600包括：前驱动装置610、中驱动装置620、和后驱动装置630中的至少一个；所述前驱动装置610、中驱动装置620和后驱动装置630的安装位置在所述无人船船体400的两侧，依船首至船尾方向顺次布置。优选的，当同一船体上具备前驱动装置610、中驱动装置620、和后驱动装置630中的至少两个时，可以通过单独控制船体每一侧每一个不同设置位置的驱动装置的输出功率，达到控制无人船在狭小空间内亦能自由进退及转向的技术效果，致使船体操作机动性可以得到显著的提升。

优选地，如图3所示，在本申请其中一个优选技术方案中，所述驱动装置600为明轮驱动装置；所述明轮驱动装置的执行部件包括：轮体601及均匀设置在所述轮体上，末端为圆弧状或设置有圆弧状倒角的叶片602。需要说明的是用于驱动上述执行部件的机械装置基于现有技术，故其相关结构细节在此不再进一步赘述；如图4所示，上述明轮驱动装置在使用状态下，转轴远离水面上方，致使位于水面下方的水草及杂物不会轻易挂在动力输出轴上，对叶轮的驱动效果造成不良影响。采用图3所示的执行部件还能起到减小叶片出水时的垂直做功，能够大幅提升驱动装置的机械效率，降低船体的驱动油耗。

优选地，如图5所示，在本申请其中一个优选技术方案中，所述驱动装置600为风力螺旋桨驱动装置；风力螺旋桨驱动装置优选设置在船体两侧的甲板上，并按前610、中620、后630的设置形式对称布置。优选的，如图6所示，所述风力螺旋桨驱动装置包括：设置有螺旋桨的驱动电机603及用于将所述驱动电机固定在驱动装置安装位置上的安装支架604。

优选地，在本申请其中一个优选技术方案中，为给驱动电机603及支架604提供更进一步的安全防护，还可依现有技术为所述驱动电机和/或安装支架提供防护的安全保护罩。需要说明的是，由于上述防护罩的设置方式及连接过程所涉及的技术手段均为现有技术，故相关技术细节在此不再进一步图示与赘述。

优选地，如图7所示，在本申请其中一个优选技术方案中，所述驱动装置600为划水履带式驱动装置，并将该划水履带式驱动装置对称设置在船体的两侧。优选的，如图8所示，所述划水履带式驱动装置包括：主动轮605、从动轮606和套接在所述主动轮605和从动轮606上的划水履带607；所述划水履带607上设置有图9所示的划水齿H。优选地，在本申请其中一个优选技术方案中，所述主动轮和从动轮的轮径大小不同。优选地，在本申请其中一个优选技术方案中，所述主动轮和从动轮的轮径大小相同。当水域内的水草数量适中时，优选主动轮和从动轮的轮径大小相同的结构方式加以使用；当水域内的水草数量较多时，优选靠近船头一侧的履带轮的直径小于靠近船尾一侧的履带轮的直径设置，以减轻水草在履带上过多缠绕，降低船体的驱动效率；当水域内的水草数量较少时，优选靠近船头一侧的履带轮的直径大于靠近船尾一侧的履带轮的直径设置，以增强划水齿对船体形成的驱动力。

实施例3：

如图10至图11所示，本实施例在上述实施例的基础上，在外形规则的矩形水域或外形不规则的水域实施抛洒饲料作业的路线图。

如图10所示，本实施例中，2R为投料系统在无人船两侧的物料抛洒覆盖，作业时路径应设置为距离需要投料区域边界R，自右上角至左下角的斜线为作业覆盖了全部作业区域后的自动返航路线，以避免物料浪费，作业路线之间的距离应约等于2R，保证物料覆盖的同时，能确保监测水质的位置未被物料污染，在单个路径较短情况下，投入物料在水中扩散的因素可忽略，在路径较长的情况下，需要考虑到物料在水中扩散的因素对水质数据做叠加计权从而获得精确值。物料系统的作业在常规情景中可以理解为无人船拖着投料系统巡线往返。

如图11所示，本实施例中，2R为投料系统在无人船两侧的物料抛洒覆盖，作业时路径应设置为距离需要投料区域边界R，以避免物料浪费，作业路线之间的距离应约等于2R，虚线为作业覆盖了全部作业区域后的自动返航路线，保证物料覆盖的同时，能确保监测水质的位置未被物料污染，在单个路径较短情况下，投入物料在水中扩散的因素可忽略，在路径较长的情况下，需要考虑到物料在水中扩散的因素对水质数据做叠加计权从而获得精确值。物料系统的作业在常规情景中可以理解为无人船拖着投料系统巡线往返。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。