一种海洋牧场水下监测装置

1.本技术涉及海洋牧场建设领域，涉及海洋牧场原位观测技术，特别是涉及一种海洋牧场水下监测装置。


背景技术：

2.海洋牧场建设作为实现海洋渔业资源可持续利用和生态环境保护统一的手段，对于改变传统海洋渔业生产方式、促进海洋经济发展和生态文明建设具有积极的作用。人工鱼礁是海洋牧场的重要组成部分，能够改善局部海域流场，优化水下生境，为鱼类和底栖海洋生物提供栖息、繁殖、和避敌场所。科学合理地设计、布放人工鱼礁，对海洋牧场地的建设具有重要意义。
3.目前，我国对海洋牧场的研究和建设依然处于初级阶段，对人工鱼礁及其环境效应的研究尚不充分，鱼礁群的建设和投放存在盲目性。为深入研究人工鱼礁对海洋牧场环境的影响机理，进而制定牧场的建设和运营策略，迫切需要大量针对海洋牧场环境和生物活动的长期监测数据。由于鱼礁的阴影效应和庇护效应，鱼群往往更倾向于栖息于鱼礁内部的半封闭空间。因此，对鱼礁内部空间的观测对海洋牧场环境的监测与评估具有重要的参考意义。为了加强对鱼群的吸引和聚集效果，鱼礁内部结构通常较为复杂，现有的海洋牧场监测手段多限于开放水域，无法用于鱼礁内部的监测。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的是提供一种海洋牧场水下监测装置及监测系统，可以实现对复杂鱼礁结构内部空间的监测，进而解决上述现有海洋牧场监测手段无法用于鱼礁内部监测的问题。
5.根据本技术实施例的第一方面，提供本发明提供一种海洋牧场水下监测装置，包括：
6.观测单元，所述观测单元包括传感器组和与所述传感器组电连接的数据采集模块；
7.浮力单元，所述浮力单元包括浮力保护套和翼板；所述浮力保护套内至少装载所述传感器组，所述浮力保护套能够在水中随潮流浮动；所述翼板设置于所述浮力保护套的外壁，用于保持所述浮力保护套的平衡；
8.底座，所述底座用于沉降在待观测的鱼礁附近，所述底座通过牵引件与所述浮力保护套连接。
9.可选的，所述浮力保护套包括外壳和浮力材料，所述浮力材料填充于所述外壳内，以使所述浮力保护套的平均密度小于海水密度。
10.可选的，所述外壳的顶部突起有脊背，底部和两侧设置所述翼板。
11.可选的，所述翼板包括第一翼板、第二翼板和第三翼板，其中所述第一翼板与所述脊背相对设置，所述第二翼板和所述第三翼板对称分布于所述第一翼板的两侧，且所述第
二翼板和所述第三翼板均垂直于所述第一翼板。
12.可选的，所述底座为中空底座，其内配置有电子舱，所述数据采集模块密封设置于所述电子舱内。
13.可选的，所述中空底座为四棱台结构，所述中空底座的侧壁开设有透水槽。
14.可选的，所述观测单元还配置有电池组，所述电池组密封安装于所述电子舱内，所述电池组与所述数据采集模块、所述传感器组电连接。
15.可选的，所述牵引件为中空软管；所述数据采集模块与所述传感器组通过电缆连接，所述电缆布设于所述中空软管内。
16.可选的，所述电缆通过水密接插件插接于所述电子舱上。
17.根据本技术实施例的第二方面，提供本发明还提出一种海洋牧场水下监测系统，包括多个如上所述的海洋牧场水下监测装置，能够实现多点监测。
18.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
19.由上述实施例可知，本技术提出的海洋牧场水下监测装置，体积小巧，结构灵活，可深入鱼礁内部进行监测；利用浮动单元随潮流浮动，能够改变观测单元的观测位置；同时巧妙利用底座的沉降作用，将浮力保护套以及其内的传感器组始终牵引在待观测的鱼礁附近，从而实现对复杂鱼礁内部空间的多方位监测，进而解决现有海洋牧场监测手段无法用于鱼礁内部监测的问题。
20.在本发明公开的一些方案中，浮力保护套包括外壳和浮力材料，浮力材料填充于外壳内，可使浮力保护套的平均密度小于海水密度，从而呈现浮动状态；上述外壳的顶部突起有脊背，底部设置翼板，形成形似鳗鱼状的外壳结构，能够在确保外壳浮动效力的基础上，进一步提升外壳的移动灵活性，不仅便于浮力保护套深入鱼礁内部的各个角落，而且布放和回收便捷。
21.本发明的海洋牧场水下监测装置中，浮动单元可搭载多种小型传感器，实现多种类数据的立体观测。
22.此外，本发明提出一种海洋牧场水下监测系统，其包含多个上述的海洋牧场水下监测装置，能在小范围内实现多点监测。
23.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
24.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
25.图1为本发明实施例所公开的海洋牧场水下监测装置的结构示意图。
26.图2为本发明实施例所公开的海洋牧场水下监测装置中观测单元的安装示意图。
27.图3为本发明实施例所公开的海洋牧场水下监测装置中底座的结构示意图。
28.图4为本发明实施例所公开的海洋牧场水下监测装置的使用原理图。
29.其中，附图标记为：
30.100、海洋牧场水下监测装置；
31.1、观测单元；11、图像采集模块；12、温度采集模块；13、溶解氧采集模块；
32.2、浮力单元；21、浮力保护套；22、脊背；23、第一翼板；24、第二翼板；25、第三翼板；
33.3、底座；
34.4、电子舱；
35.5、中空软管；
36.6、水密接插件；
37.7、待观测的鱼礁。
具体实施方式
38.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
39.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
40.应当理解，尽管在本技术可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
41.本发明的目的之一是提供一种海洋牧场水下监测装置，可以实现对复杂鱼礁结构内部空间的监测，进而解决上述现有海洋牧场监测手段无法用于鱼礁内部监测的问题。
42.本发明的另一目的还在于提供一种具有上述海洋牧场水下监测装置的海洋牧场水下监测系统。
43.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
44.实施例一
45.如图1～图4所示，本实施例提供一种海洋牧场水下监测装置100，主要包括观测单元1、浮力单元2和底座3，观测单元1包括传感器组和与传感器组电连接的数据采集模块；浮力单元2包括浮力保护套21和翼板；浮力保护套21内至少装载传感器组，浮力保护套21能够在水中随潮流浮动；翼板设置于浮力保护套21的外壁，用于保持浮力保护套21的平衡；底座3用于沉降在待观测的鱼礁7附近，底座3通过牵引件与浮力保护套21连接。其中，优选传感器组同时包括图像采集模块11、温度采集模块12和溶解氧采集模块13。上述海洋牧场水下监测装置100，属于海洋牧场原位观测技术领域，利用潮流的流向变化改变浮力单元2以及观测单元1的位置，深入鱼礁结构内部，从而解决复杂鱼礁环境监测困难的问题。
46.本实施例中，传感器组可以由一个或多个传感器组成，传感器的选择可根据具体实际需求做选择，本实例的传感器组可包括图像采集模块11、温度采集模块12和/或溶解氧采集模块13，这里的图像采集模块11可为摄像头，比如ccd相机等；温度采集模块12可为温
度传感器或其他形式的热电偶等；和溶解氧采集模块13可为一种现有的溶解氧传感器。除此之外，浮力单元2还可搭载多种其他小型传感器，实现多种类数据的立体观测。
47.本实施例中，浮力保护套21包括外壳和浮力材料，浮力材料填充于外壳内，以使浮力保护套21的平均密度小于海水密度，确保浮力保护套21能够在承载观测单元1的情况下依然保持较好的浮动效果，并能够随海流浮动。作为优选方式，可将传感器组密封于浮力单元2的外壳内，至于图像采集模块11、温度采集模块12和溶解氧采集模块13在外壳内的固定方式，可以是螺栓固定、卡扣固定或螺纹连接固定等，便于实现海水参数的监测。
48.本实施例中，作为优选方式，浮力保护套21的外壳优选为不锈钢壳体结构，内部由浮力材料均匀填充。浮力保护套21在空载状态(不装载任何传感器的情况)下以及装载了传感器组的状态下，平均密度均小于海水(也可以是湖水、河水等)。
49.本实施例中，如图2所示，外壳的顶部突起有脊背22，底部和两侧均设置翼板。其中，翼板主要包括第一翼板23、第二翼板24和第三翼板25，其中第一翼板23与脊背22相对设置，第二翼板24和第三翼板25对称分布于第一翼板23的两侧，且第二翼板24和第三翼板25均垂直于第一翼板23。作为优选方式，第一翼板23、第二翼板24和第三翼板25均优选为不锈钢翼板，并采用焊接方式连接在浮力保护套21的外壳外侧，且第二翼板2和第一翼板23之间、第三翼板25和第一翼板23之间均间隔90度分布，此结构布置，可在增加流阻的同时起到在均匀海流中平衡浮力保护套21的作用，提高传感器组的检测质量。
50.本实施例中，底座3为中空底座3，其内配置有电子舱4，数据采集模块密封设置于电子舱4内。电子舱4可通过螺栓固定在底座3内，起到一定的配重效果，提高装置稳定性。
51.本实施例中，中空底座3优选为四棱台结构，作为优选方式，中空底座3采用不锈钢材质制作；中空底座3的侧壁开设有透水槽，作为优选，中空底座3的任意一侧壁上均均布有多个透水槽。透水槽可以为条形槽。透水槽的设置可在减少材料成本的同时提高电子舱4的散热性能。
52.本实施例中，观测单元1还配置有电池组，电池组密封安装于电子舱4内，电池组与数据采集模块、传感器组电连接。其中的电池组随电子舱4一起设置在底座3内，起到一定的配重效果，提高装置稳定性。
53.本实施例中，前述的牵引件优选为中空软管5；数据采集模块与传感器组通过电缆连接，电缆布设于中空软管5内。作为优选方式，中空软管5可为中空编织聚乙烯管，能随浮力单元2位置的变化自由弯曲；中空软管5两端可通过密封接头分别与浮力保护套21和电子舱4连接。
54.本实施例中，电缆两端通过水密接插件6分别与传感器组和数据采集模块连接。其中，电缆与传感器组连接的一端设置有多条连接支路，以和传感器组中任意一模块均电连接。
55.下面对本实施例中海洋牧场水下监测装置100的工作过程作具体说明。
56.工作过程：如图4所示，浮力单元2以及观测单元1在自由状态下呈现轻微正浮力；涨潮时，浮力单元2带动传感器组在潮流和翼板(即第一翼板23、第二翼板24和第三翼板25)的作用下，随潮流流向右侧，对右侧鱼礁结构内部进行观测；退潮时，浮力单元2带动传感器组随潮流流向左侧，对左侧鱼礁结构内部进行观测；观测数据通过中空软管5中的电缆传递到电子舱4中完成数据的采集和储存，并在设备回收时转移、分析，从而实现对海洋牧场鱼
礁区内部的观测。
57.由此可见，本技术方案提出的海洋牧场水下监测装置，具体为一种鳗鱼式海洋牧场水下监测装置，可以实现对复杂鱼礁结构内部空间的监测。浮力单元2搭载的传感器组可随海流的变化改变观测位置，能够随海流深入任何结构复杂的空穴和孔隙，获取鱼礁内部的观测数据；该装置具有体积小、结构灵活、布放方便的优点，采用多个海洋牧场水下监测装置进行组合布放可实现大面积鱼礁环境的原位观测。
58.实施例二
59.本实施例还提出一种海洋牧场水下监测系统，包括多个如实施例一所述的海洋牧场水下监测装置100，能在小范围内实现多点监测。具体的设置方式，可以是任意一组观测单元1均配置一套浮力单元2、底座3、电子舱4和电池组等；还可以是多组浮力单元2同时牵引连接于同一底座3上，可通过控制牵引件，即中空软管5的长度不同，实现各浮力单元2分布位置的不同，此种情况下，应适当增加底座3内的配重。具体的增加配重的方式，可以是增加电池组或其他电器，也可以直接在底座3内增设专门的配重块。
60.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。