一种海洋渔业养殖水域实时立体观测成套设备制造技术

一种海洋渔业养殖水域实时立体观测成套设备，该成套设备包括多个组成部分，即包括由通信链路连接的多个海底传感器节点、多个海面浮标节点和陆上监视装置，其中，海底传感器节点包括水下水文、水下水质传感器，用于采集海底水文和水质数据，所述海底传感器节点挂接锚体，锚体坐于海底，所述海底传感器节点与锚体是可分离结构；海面浮标节点包括海面水文、海面水质、海面气象传感器，用于采集海面水文、水质和气象数据，同时，海面浮标节点以水下通信链路与海底传感器节点连接，通过水下通信链路得到海底传感器节点发送的海底水文和水质数据。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋渔业养殖水域实时立体观测成套设备
本技术属于海洋渔业养殖技术，特别涉及一种海洋渔业养殖水域实时立体观测成套设备。
技术介绍
我国是海洋渔业养殖大国，2018年海洋渔业养殖产量占海水鱼产量的七成。但渔业养殖严重依靠养殖水域环境，养殖水域环境如气象、水文、水质等的变化直接影响养殖鱼类成长甚至存活，更为严重的是近些年来，海洋溢油、危险化学品污染、海洋放射性污染、赤潮(绿潮)灾害等极端事件，如蓬莱19-3溢油事故、大连油污染事件，直接影响养殖水域环境，威胁海洋养殖鱼类安全。因此对养殖水域环境的监测对海洋渔业养殖具有十分重要的作用。海洋养殖环境监测系统成为海洋渔业养殖防灾减灾、辅助决策、权益维护等提供必需的基础资源和数据依据，为海洋渔业养殖事业的可持续发展提供可靠保障。然而，由于现实当中，由于各种观测技术手段无法协调统一，导致观测效率低下，无法及时获得综合观测数据。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种海洋渔业养殖水域实时立体观测成套设备，用以解决现有海洋养殖水域面积广阔，检测手段多样、数据分散，导致检测效率较低，无法对各种海洋事件做出快速反应的问题，实现对海洋渔业养殖环境的立体、实时观测。本技术实施例之一，一种海洋渔业养殖水域实时立体观测成套设备，该成套设备包括多个组成部分，即包括由通信链路连接的多个海底传感器节点、多个海面浮标节点和陆上监视装置，其中，海底传感器节点包括水下水文、水下水质传感器，用于采集海底水文和水质数据，所述海底传感器节点挂接锚体，锚体坐于海底，所述海底传感器节点与锚体是可分离结构；海面浮标节点包括海面水文、海面水质、海面气象传感器，用于采集海面水文、水质和气象数据，同时海面浮标节点以水下通信链路与海底传感器节点连接，通过水下通信链路得到海底传感器节点发送的海底水文和水质数据；陆上监视装置包括陆上卫星通信模块和天线，以及主控机和显示器，主控机连接陆上卫星通信模块，陆上卫星通信模块通过卫星通信链路获得所述海面浮标节点发送的数据，获得关于海洋渔业养殖水域海底和海面的水文、水质和/或气象数据，获得海底传感器节点的位置数据，海面浮标节点的电路包括浮标MUU、通过浮标水声通信模块连接浮标MCU的浮标换能器、通过浮标卫星通信模块连接浮标MCU的浮标天线、通过浮标数据采集模块连接浮标MCU的海面水文、海面水质、海面气象传感器，海底传感器节点电路包括水下MCU、通过水下水声通信模块连接水下MCU的水下换能器、与水下MCU连接的锚分离驱动电路、通过水下数据采集模块连接水下MCU的水下水文、水下水质传感器。该观测成套设备的陆上监视装置还包括存储设备，是的该成套设备能够自动、连续、实时监测海洋(海面和海底)多种参数，自动传输、存储、处理数据。此外，对于海底传感器采用自脱锚设计，实现回收过程的自动上浮。本技术有益效果包括：通过无线或者有线的高速通信链路，有效集成了海底传感器、水面浮标和传感器以及陆上监控设备，实现了对于海洋渔业养殖水域水质水文气象的远程实时监测技术的整合，便于更加快速准确定位、管理海底传感器和海面浮标的使用，有助于海洋渔业养殖的作业的及时决策。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本技术的若干实施方式，其中：图1根据本技术实施例之一的观测成套设备组成示意图。图2根据本技术实施例之一的陆上监测装置示意图。图3根据本技术实施例之一的海面浮标电路组成示意图。图4根据本技术实施例之一的海底传感器节点电路组成示意图。图5根据本技术实施例之一的水声定位系统示意图。图6根据本技术实施例之一的海底传感器节点水下布放示意图。10——水面浮标，11——卫星天线，20——海底传感器节点，30——锚体。具体实施方式现有的海洋渔业养殖环境的检测采用卫星遥感或浮标等监测手段，其中卫星遥感监测只能监测特定时间点、海水表面大范围的环境变化；浮标监测也仅仅可以定点监测水面及水面下有限深度海水参数的变化，因此缺乏完整立体的监测手段。根据一个或者多个实施例，如图1所示，海洋渔业养殖环境的实时立体监测系统由海底水下传感器节点、海面浮标系统(包括多传感器节点)、陆上监视系统等构成。监测系统通过多传感器实时采集海底和海面多点水文、水质和气象等海洋数据，通过水声和无线通信将采集到的数据传输到陆上监视系统供用户使用，并实时检测个节点的工作状态。定期通过水声定位和北斗卫星定位修正海底传感器节点和海面浮标的位置；结合定位和洋流信息回收传感器节点。海洋渔业养殖水域实时立体观测系统各主要部分包括，1)海底传感器节点由水文、水质采集传感器及数据处理系统和水声通信系统组成，负责采集海底水文和水质数据，以及与浮标进行水声通信。2)海面浮标节点由水文、水质、气象采集传感器及数据处理系统、水声通信系统、水声定位系统、卫星通信系统组成，负责采集海面水文、水质和气象数据；与海底传感器节点进行水声通信；通过卫星与陆基监视系统进行通信；通过水声定位系统对海底各节点进行位置参数测量，并将参数通过卫星通信系统传与陆基监视系统。3)陆基监视系统由卫星通信系统和数据处理显示系统组成，负责接收海面浮标传来的海面和海底节点采集的数据；计算海面浮标传来的各海底各节点定位数据，获得海底各节点的实时位置信息；监视个系统单元运行的状况。根据一个或者多个实施例，海洋渔业养殖环境的实时立体监测系统工作过程可以分为上行和下行两部分。上行过程中，水下节点将其传感器采集的数据打包通过水声通信传给水面浮标；水面浮标采集水面数据，并接收水下浮标通过水声通信传来的数据，打包后经过卫星通信传给陆上主控机；主控机实时显示水下节点的数据，并主控演示机具备相关信号处理能力。下行过程中，可以通过主控机设置和调整水面浮标工作状态。主控机将需要发生的指令通过卫星通信系统发给浮标，浮标对收到的信息解包，得到信息的目标地址。当指令是发给浮标自身时，浮标自身控制模块根据指令内容设置或调整自身工作状态；当指令是发给水下节点时，浮标通过水声通信将这一指令转发。水下节点接收到指令后设置或调整自身工作状态。海洋渔业养殖环境实时立体监测系统中陆上监测系统架构如图2所示，由主控机、显示器、卫星通信模块、天线等组成。主控机负责实时显示浮标和水下节点采集的数据和各状态参数，并可以卫星通信发送数据和指令到水面浮标和水下节点；主控机具备相关信号处理能力。主控机负责储存接收到的数据，并具备相关信号处理能力；显示器负责实时显示水面浮标、水下节点发来的各传感器数值，也可以显示浮标工作状态和辅助指令参数设置；卫星通信模块负责陆上主控机与水面浮标进行卫星通信所需调制/解调、编码、解码等功能；天线负责浮标与主控机进行卫星通信时电/磁信号的转换。海洋渔业养殖环境实时立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋渔业养殖水域实时立体观测成套设备，其特征在于，该成套设备包括多个组成部分，即包括由通信链路连接的多个海底传感器节点、多个海面浮标节点和陆上监视装置，其中，/n海底传感器节点包括水下水文、水下水质传感器，用于采集海底水文和水质数据，所述海底传感器节点挂接锚体，锚体坐于海底，所述海底传感器节点与锚体是可分离结构；/n海面浮标节点包括海面水文、海面水质、海面气象传感器，用于采集海面水文、水质和气象数据，同时，/n海面浮标节点以水下通信链路与海底传感器节点连接，通过水下通信链路得到海底传感器节点发送的海底水文和水质数据；/n陆上监视装置包括陆上卫星通信模块和天线，以及主控机和显示器，主控机连接陆上卫星通信模块，陆上卫星通信模块通过卫星通信链路获得所述海面浮标节点发送的数据，获得关于海洋渔业养殖水域海底和海面的水文、水质和/或气象数据，获得海底传感器节点的位置数据，/n海面浮标节点的电路包括浮标MUU、通过浮标水声通信模块连接浮标MCU的浮标换能器、通过浮标卫星通信模块连接浮标MCU的浮标天线、通过浮标数据采集模块连接浮标MCU的海面水文、海面水质、海面气象传感器，/n海底传感器节点电路包括水下MCU、通过水下水声通信模块连接水下MCU的水下换能器、与水下MCU连接的锚分离驱动电路、通过水下数据采集模块连接水下MCU的水下水文、水下水质传感器。/n...

【技术特征摘要】
1.一种海洋渔业养殖水域实时立体观测成套设备，其特征在于，该成套设备包括多个组成部分，即包括由通信链路连接的多个海底传感器节点、多个海面浮标节点和陆上监视装置，其中，
海底传感器节点包括水下水文、水下水质传感器，用于采集海底水文和水质数据，所述海底传感器节点挂接锚体，锚体坐于海底，所述海底传感器节点与锚体是可分离结构；
海面浮标节点包括海面水文、海面水质、海面气象传感器，用于采集海面水文、水质和气象数据，同时，
海面浮标节点以水下通信链路与海底传感器节点连接，通过水下通信链路得到海底传感器节点发送的海底水文和水质数据；
陆上监视装置包括陆上卫星通信模块和天线，以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国栋，谌志新，汤涛林，许明昌，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31