一种基于人工上升流的海表温度调控装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于人工上升流的海表温度调控装置及方法,包括：碟形水面航行器、温度传感器、水质监测器、小型绞车、缆绳、气泵、导气管、圆形气盘，所述圆形气盘的下端安装有测量水体温度的温度传感器,并通过绞车控制缆绳长度来调节圆形气盘高度；所述导气管的上端固定在气泵上，下端连接圆形气盘，通过气泵给经导气管给圆形气盘供气。该技术所用装置通过将压缩空气打入水下指定位置，利用向上运动的气泡带动底层低温海水上升，通过控制注气参数调控低温水团的轨迹，以降低海表温度。本装置和方法有望缓解海水变暖导致的珊瑚礁白化、海带白烂、水体缺氧等海洋环境问题。水体缺氧等海洋环境问题。水体缺氧等海洋环境问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工上升流的海表温度调控装置及方法


[0001]本专利技术涉及人工上升流领域，尤其涉及一种基于人工上升流的海表温度调控装置及方法。

技术介绍

[0002]由于气候变化引起的海水变暖是全世界急需面对的重大难题之一。海水变暖会导致珊瑚礁白化、海带白烂、水体缺氧等海洋环境问题的发生，对海洋生态系统造成严重破坏。针对特定区域的海表温度调控手段。为缓解海水变暖导致的生态环境问题，可利用人工上升流技术将底层低温海水可控的提升至海表，从而降低指定海域的海表温度，为海洋生物提供适宜的温度环境。为满足调控海表温度的要求，人工上升流需要有足够的流量、较广的适用范围以及可控的运行参数，对装置的结构和调控方式等都提出了较高的要求，通过对鱼礁式、波浪泵式、温盐泵式、水泵式和注气式这五种人工上升流技术的工作原理、优点和局限性进行汇总分析，发现目前人工上升流技术均难以满足海表温度调控的需求。
[0003]中国专利申请CN111135701A公开了“一种适用于南海冷涡区的人工上升流固碳装置及方法”，该技术所用装置通过向涌升管注气产生的上升气泡群产生压差以带动底部水体上升、进而补充上层海水营养盐浓度。该装置主要用于在南海冷涡区高效提升下层海水,为真光层微藻提供充足的营养盐资源,进而实现在该区域开展有效固碳。然而, 上述方法针对的是人工上升流应用于固碳，并未涉及温度调控领域。；中国专利申请CN110604074A公开了“一种钻井式人工上升流珊瑚保护方法及装置”，该专利技术提供了一种钻井式人工上升流珊瑚保护装置。利用地下冷水通过上升流管排出来灌溉珊瑚以解决由于温度升高导致的珊瑚白化问题。然而, 上述方法局限于用地下冷水进行珊瑚冷却，适用范围较为局限，而且并未涉及温度调控方法。
[0004]为克服以上技术难点，虽然人工上升流技术有应用于海表温度调控的可能性。但目前缺少一种有针对性、高效、可控且适用范围较广的人工上升流装置及方法，用于缓解由于海水变暖会导致珊瑚礁白化、海带白烂、水体缺氧等海洋环境问题。

技术实现思路

[0005]针对现有人工上升流技术由于适用范围局限、效率低、针对性差等局限性难以应用于海表温度调控的问题，本专利技术提供了一种基于人工上升流的海表温度调控装置及方法。用于缓解海水变暖会导致珊瑚礁白化、海带白烂、水体缺氧等海洋环境问题,为后续在实际海域进行海表温度调控应用提供新的思路。
[0006]本专利技术所解决技术问题采用的技术方案如下：第一方面,本专利技术实施例提供一种基于人工上升流的海表温度调控装置,包括:碟形水面航行器、太阳能电板、频闪灯、蓄电池、控制箱（包括小型嵌入式系统、数据采集卡、GPS定位模块、通讯模块）、温度传感器、水质监测器、小型绞车、缆绳、气泵、导气管、圆形气盘，所述导气管的上端固定在气泵上，下端连接圆形气盘，所述圆形气盘的下端安装有测量
水体温度的温度传感器,并通过绞车控制缆绳长度来调节气盘高度，通过气泵给经导气管给圆形气盘供气。
[0007]作为优选,所述碟形水面航行器外壳由钢体骨架和浮力材料组成。
[0008]作为优选,所述导气管采用PVC材料。
[0009]作为优选,所述圆形气盘采用不锈钢材料。
[0010]作为优选,所述气泵通过导气管连接圆形气盘。
[0011]作为优选,所述控制箱上连接有温度传感器、水质监测器、数据采集卡、小型绞车、气泵。
[0012]第二方面, 本专利技术实施例提供一种基于人工上升流的海表温度调控方法,该方法在笫一方面所述的一种基于人工上升流的海表温度调控装置中实现,该方法包括以下步骤：(1)获取位置信息，通过碟形水面航行器进行移动，根据GPS信息进行比较，判断是否达到所需到达的工作位置。
[0013](2)达到工作位置后，通过小型绞车调节缆绳长度，从而控制圆形气盘高度。通过读取上下两个温度传感器的数据，判断上下层水体的温差，用于决定是否注汽；若缆绳长度已经下放超过最大释放长度，则该区域温度跃层过深，不适宜使用该装置，重新输入位置信息，碟形水面航行器再次进行移动。
[0014](3)在启动气泵，开始水下注气后，通过水质传感器监测水质变化，判断其是否达标，如能够满足水质标准则可持续注气，若水质未能达标，则停止注气，另外输入位置信息。
[0015]与现有技术相比,本专利技术效果是:1)本专利技术通过碟形水面航行器进行移动，可扩展装置的使用范围，节约装置的数量；2) 本专利技术通过温度传感器判断上下层水体的温差，能够合理判断适宜的工作位置，保证工作效果；3) 本专利技术将太阳能转化为电能进行水下注气，不仅能够高效的带动底层海水，且环保低碳。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例一的基于人工上升流的海表温度调控装置的示意图。
[0017]图2是本专利技术实施例二的基于人工上升流的海表温度调控方法的流程图。
[0018]图中，碟形水面航行器1、太阳能电板2、频闪灯3、蓄电池4、控制箱5、温度传感器6、水质监测器7、小型绞车8、缆绳9、气泵10、导气管11、圆形气盘12。
具体实施方式
[0019]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
[0020]需要说明,本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
[0021]实施例一：
图1是本专利技术实施例一的基于人工上升流的海表温度调控装置的示意图;本专利技术实施例提供一种适用于基于人工上升流的海表温度调控装置,包括: 碟形水面航行器1、太阳能电板2、频闪灯3、蓄电池4、控制箱5、温度传感器6、水质监测器7、小型绞车8、缆绳9、气泵10、导气管11、圆形气盘12。
[0022]通过气泵10向圆形气盘12注气，气泡群的升力可带动底部低温水体上升至海表，从而调节表层海水的温度。通过两个温度传感器6分别监测上下层水体的温度，从而确认该处底层海水温度可否用于冷却表层的海水，若温度并不适宜可通过小型绞车8改变缆绳9和导气管11的长度，从而改变圆形气盘12的位置，使其工作的温度跃层以下；通过水质监测器7可监测温度调控装置提升上来的海水对水质的影响，用于判断温度调控的可行性。
[0023]通过碟形水面航行器1和控制箱5可使基于人工上升流的海表温度调控装置调整至海域的指定位置，从而扩大装置的使用范围；通过太阳能电板2向蓄电池4供电，储存的电能可供频闪灯3、控制箱5、温度传感器6、水质监测器7、小型绞车8使用，由于供电能力的限制，碟形水面航行器1仅适合近距离航行，因此基于人工上升流的海表温度调控装置适用于面积适中、海况良好的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人工上升流的海表温度调控装置，其特征在于：该装置包括：碟形水面航行器、太阳能电板、频闪灯、蓄电池、控制箱、温度传感器、水质监测器、小型绞车、缆绳、气泵、导气管、圆形气盘，所述圆形气盘的下端安装有测量水体温度的温度传感器,并通过绞车控制缆绳长度来调节圆形气盘高度；所述导气管的上端固定在气泵上，下端连接圆形气盘，通过气泵给经导气管给圆形气盘供气。2.根据权利要求1所述的基于人工上升流的海表温度调控装置，其特征在于：所述碟形水面航行器外壳由钢体骨架和浮力材料组成。3.根据权利要求1所述的基于人工上升流的海表温度调控装置，其特征在于：所述太阳能电板对蓄电池进行充电。4.根据权利要求1所述的基于人工上升流的海表温度调控装置，其特征在于：所述频闪灯的电能由蓄电池提供。5.根据权利要求1所述的基于人工上升流的海表温度调控装置，其特征在于：所述蓄电池为控制箱供电。6.根据权利要求1所述的基于人工上升流的海表温度调控装置，其特征在于：所述导气管采用PVC材料。7.根据权利要求1所述的基于人工上升流的海表温度调控装置，其特征在于：所述温度传感器与控制箱连接。8.根据权利要求1所述的基于人工上升流的海表温度调控装置，其特征在于：所述缆绳采用聚乙烯材料，配合小型绞车可调节缆绳长度。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚钟植，王侨，樊炜，戴世杰，万洋吟，
申请(专利权)人：海南热带海洋学院，
类型：发明
国别省市：