一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的制作方法

1.本实用新型属于水产养殖设备领域，具体涉及一种智能可沉浮式防灾养殖网箱。


背景技术：

2.随着海洋和江河、湖泊的禁止捕鱼政策的实施，淡水渔业养殖成为时下热门。其中网箱养殖渔业因集约化、高效化，得到快速推广，但是南方台风较多，北方结冰期较长，网箱养殖难以避免这两项自然灾害的发生，目前，淡水湖泊养殖绝大多数以围栏或天然材料制作的框架作为简易网箱养殖，这些养殖方式都不具备抗风浪或冰冻灾害的能力。即使是使用毛竹制作的淡水养殖简易框架网箱并且以沙袋沉锚的方式下沉网箱能解决结冰或大风浪的问题，但是需要提前摸清楚水深而且需要在施工时增加大量的沙袋，从而对其安装和设置增加了不少工作时间和工作强度，费时费力。因此，有必要研发一种智能可沉浮式防灾养殖网箱。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种智能可沉浮式防灾养殖网箱，克服上述缺陷，解决上述问题。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种智能可沉浮式防灾养殖网箱，包括：网箱本体、风力感应装置、温度感应装置、注水装置和浮球装置，所述风力感应装置和浮球装置均设置于所述网箱本体的上方，所述浮球装置通过限位绳与所述网箱本体连接，所述温度感应装置和风力感应装置与所述浮球装置连接，所述注水装置与所述网箱本体连接。
5.作为本实用新型所述一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的一种优选方案，所述网箱本体包括多根中空的浮管和网衣，多根中空的浮管包括多根横向管和纵向管，多根横向管和多根纵向管构成一个呈“日”字型的平面框结构，多根中空的浮管相互连通，在所述浮管上设有挂网器，所述网衣通过所述挂网器挂设于所述浮管上，形成一个兜状结构，任意两根相邻的中空的浮管之间设有连接头，任意两根相邻的浮管之间通过所述连接头连接。
6.作为本实用新型所述一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的一种优选方案，所述注水装置包括集成箱、连接管、电源线、水泵和进排管，所述集成箱固定在一根横向管上，所述水泵设置于所述集成箱内，所述电源线的一端与所述水泵电性连接，另一端伸出所述集成箱与电源电性连接，在其中一根纵向管上设有注排口，所述水泵上设有第一管口和第二管口，所述连接管的一端伸入所述注排口中，另一端连接所述第一管口，所述进排管的一端连接所述第二管口，另一端伸入水中。
7.作为本实用新型所述一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的一种优选方案，在所述纵向管上设有多个排气口，所述排气口上设有排气丝堵，所述排气口的进水量小于所述水泵的排水量。
8.作为本实用新型所述一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的一种优选方案，所述智能可沉浮式防灾养殖网箱还包括多个配重块，所述配重块设置在所述连接头的下方，所述配
重块通过挂绳连接所述连接头。
9.作为本实用新型所述一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的一种优选方案，所述浮球装置包括一个控制系统浮球和五个普通下沉限位浮球，所述控制系统浮球和普通下沉限位浮球设置于所述连接头的上方，所述控制系统浮球和普通下沉限位浮球均通过限位绳与所述连接头连接。
10.作为本实用新型所述一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的一种优选方案，所述控制系统浮球包括浮球壳体、滑杆、弹簧和控制总成，所述浮球壳体分成上下两个半球，上半球为第一半球腔室，下半球为第二半球腔室，在所述浮球壳体中设有第一通道，所述第一通道自所述第一半球腔室的顶部中心贯穿至所述第二半球腔室的底部中心，所述第一半球腔室中设有第一平板和第三平板，所述第二半球腔室中设有第二平板和第四平板，所述第一平板和所述第二平板平行，所述第三平板和所述第四平板平行，所述第一平板与所述第三平板在同一水平面上，所述第二平板与所述第四平板在同一水平面上，所述控制总成固定在所述第四平板上，所述滑杆自所述浮球壳体的底部插入所述第一通道中，在所述滑杆的底部连接所述限位绳，在所述滑杆的顶部设有横块，所述横块的直径大于所述滑杆的直径，在所述第二平板和所述第四平板的下方设有弹簧固定块，所述弹簧固定块固定在所述浮球壳体内，所述滑杆贯穿所述弹簧固定块，所述弹簧套设于所述滑杆上，所述弹簧的顶部接触所述横块的下表面，所述弹簧的底部接触所述弹簧固定块，在所述第一通道的通道壁上固定有上浮到位限位块和下沉到位限位块，所述上浮到位限位块和下沉到位限位块均与所述控制总成电性连接，当所述横块接触所述上浮到位限位块时，所述控制系统浮球停止上浮，当所述横块接触所述下沉到位限位块时，所述控制系统浮球停止下沉。
11.作为本实用新型所述一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的一种优选方案，所述风力感应装置包括风力传感器和风速译码器，所述风力传感器和风速译码器电性连接，所述风速译码器与所述控制总成电性连接，所述风力传感器通过支撑杆固定在所述第一通道的上部，并且伸出所述浮球壳体，所述风速译码器固定在所述第三平板上。
12.作为本实用新型所述一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的一种优选方案，所述智能可沉浮式防灾养殖网箱还包括蓄电池及储能分合控制器，所述蓄电池及储能分合控制器与所述控制总成电性连接，所述蓄电池及储能分合控制器与所述温度传感器电性连接，所述浮球壳体的材质为太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述蓄电池及储能分合控制器电性连接。
13.与现有技术相比，本实用新型提出的一种智能可沉浮式防灾养殖网箱，其优点为：
14.1、不需要人工干预智能识别沉浮时机，能够准确地、及时地智能防治灾害，避免损失；
15.2、一般养殖户有成百上千口网箱，在灾害预报后需要及时挂沙袋沉网，时间紧任务重，人工成本相当高，智能化可沉浮式防灾生态网箱能够免除人工成本、沙袋成本；
16.3、采用耐老化耐腐蚀无污染的清洁材料，网箱使用寿命更长，可达 20年以上，相比毛竹网箱寿命长，可延长15年以上，且对水质无任何污染。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要
使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.图1为本实用新型的一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的主视结构示意图；
19.图2为本实用新型的一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的部分结构的俯视结构示意图；
20.图3为本实用新型的一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的注水装置的结构示意图；
21.图4为本实用新型的一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的控制系统浮球、风力感应装置和温度感应装置的结构示意图。
22.其中：1为限位绳、2为浮管、3为网衣、4为横向管、5为纵向管、 6为挂网器、7为连接头、8为集成箱、9为连接管、10为电源线、11为水泵、12为进排管、13为注排口、14为排气口、15为排气丝堵、16为配重块、17为挂绳、18为控制系统浮球、19为普通下沉限位浮球、20为浮球壳体、21为滑杆、22为弹簧、23为控制总成、24为第一通道、25为第一平板、26为第二平板、27为第三平板、28为第四平板、29为横块、30 为弹簧固定块、31为上浮到位限位块、32为下沉到位限位块、33为风力传感器、34为风速译码器、35为支撑杆、36为温度传感器、37为蓄电池及储能分合控制器、38为带金属螺纹电熔异径三通。
具体实施方式
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
24.首先，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
25.其次，本实用新型利用结构示意图等进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的结构示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间。
26.实施例1
27.请参阅图1，图1为本实用新型的一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的主视结构示意图。如图1所示，一种智能可沉浮式防灾养殖网箱，包括：网箱本体(未图示)、风力感应装置(未图示)、温度感应装置(未图示)、注水装置(未图示)和浮球装置(未图示)，风力感应装置和浮球装置均设置于网箱本体的上方，浮球装置通过限位绳1与网箱本体连接，温度感应装置和风力感应装置与浮球装置连接，注水装置与网箱本体连接。为了便于理解，现将上述内容分成五部分描述：
28.一、网箱本体
29.请继续参阅图1并结合图2，图2为本实用新型的一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的部分结构的俯视结构示意图。如图1和图2所示，网箱本体包括多根中空的以聚乙烯管材为主要材料的浮管2和网衣3，多根中空的浮管2包括多根横向管4和纵向管5，多根横向管4和多根纵向管5构成一个呈“日”字型的平面框结构，多根中空的浮管4相互连通，任意两根
相邻的中空的浮管4之间设有连接头7，任意两根相邻的浮管4之间通过连接头7连接。连接头7为电熔管件，在呈“日”字型的平面框结构的四个转角处采用的连接头7为90
°
电熔弯头连接管材，中间横向管4与纵向管5之间的连接采用的连接头7为等径电熔三通。浮管2上还安装有用于固定网衣3的挂网器6，在连接头7的两侧通过热熔鞍型焊接工艺，在浮管2上均安装有挂网器6，挂网器6呈弧形、带一个系绳的通孔，网衣 3上穿网钢绳，网钢绳系在挂网器6的通孔上，形成一个兜状结构。基于淡水养殖区域的便于养殖与易于捕捞模因考虑，设计呈“日”字型的平面框结构12米*6米。为了增加网箱的抗风浪和刚性要求，设计框架用浮力管材料选择海洋深水网箱用聚乙烯管材，规格型号设计为外径160mm，壁厚9.5mm的hdpe管材。
30.如图1所示，配重块16设置在连接头7的下方，配重块16通过挂绳 17连接连接头7，均匀布置。初期配重的方案：根据既定设计框架的尺寸，可以得出网箱本体整体下沉时所产生的浮力，当浮力小于网箱本体整体重量时，网箱本体开始下沉。但是由于网箱本本的整体材料的密度小于水的密度，浮管2内充满水时，其重量仍小于浮力，所以必须给予初期配重。比如整体框架用dn160管42米，所产生的浮力为840公斤，而网箱本体的自重仅为183公斤，内部注水重量为646公斤，则需要配重 840-183-646＝11公斤。根据多点配重稳定性要求，在网箱本体的四角和中间两点一共配重6处，各自的配重1.8公斤。
31.二、注水装置
32.请继续参阅图2，并结合图3，图3为本实用新型的一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的注水装置的结构示意图。如图2和图3所示，注水装置包括集成箱8、连接管9、电源线10、水泵11和进排管12，集成箱8固定在一根横向管4上，集成箱8为四方密封盒状，采用抱箍型式连接在网箱本体的浮管2上，与注排口13靠近，位于横向管4上。集成箱8留有水泵11的进水口和出水口、电源线接口三个孔，进水口和出水口、电源线接口与管和线装配后采用密封胶填充缝隙封口。水泵11设置于集成箱8 内，电源线10的一端与水泵11电性连接，另一端伸出集成箱8与电源电性连接，在其中一根纵向管5上设有注排口13，水泵11上设有第一管口 (未图示)和第二管口(未图示)，连接管9的一端伸入注排口13中，另一端连接第一管口，进排管12的一端连接第二管口，另一端伸入水中。纵向管5上设有多个排气口14，即在纵向管5上分别增加以注水和排气为目的的6个带金属螺纹电熔异径三通38，排气口14上设有排气丝堵15，排气丝堵15的尺寸与金属螺纹配套，上端有2至4个直径为2～4mm的小孔用于注水时的出气孔。6个带金属螺纹的电熔异径三通38中其中有1 个专门连接水泵11用来作注排口13，剩余5个用来安装排气丝堵15，排气丝堵15与带金属螺纹电熔异径三通38通过螺纹旋紧连接。排气口14 的进出水量小于水泵11的给排水量。
33.三、浮球装置
34.请参阅图1和图4，图4为本实用新型的一种智能可沉浮式防灾养殖网箱的控制系统浮球、风力感应装置和温度感应装置的结构示意图。如图 1和4所示，浮球装置包括一个控制系统浮球18和五个普通下沉限位浮球 19，控制系统浮球18和普通下沉限位浮球19设置于连接头7的上方，控制系统浮球18和普通下沉限位浮球19均通过限位绳1与连接头7连接。普通下沉限位浮球19内部无平板和其它控制单元，限位绳1穿过普通下沉限位浮球19的空心圆柱内孔，并缠绕普通下沉限位浮球19，限位绳1 的下端连接到浮管2上，控制系统浮球18位于网箱本体的一个角，普通下沉限位浮球19位于网箱本体的剩下三个角和纵向中间
位置，一共有5 个。
35.控制系统浮球包括浮球壳体20、滑杆21、弹簧22和控制总成23，在浮球壳体20中设有第一通道24，第一通道24自浮球壳体20的底部中心贯穿至浮球壳体20的顶部中心，滑杆21自浮球壳体20的底部插入第一通道24中，滑杆21位于第一通道24内，居于孔浮球壳体20下半球部分，滑杆21可以在第一通道24中上下滑动，在滑杆21的底部连接限位绳1，采用限位绳1穿过滑杆21下端孔并系在滑杆21下端，限位绳1的另一端系在浮管2上，系点位置位于集成箱8附近的连接头7上。浮球壳体20 为两瓣对称式半球面壳体，即第一半球腔室(未图示)和第二半球腔室(未图示)，经超声波焊接而成。浮球壳体20中间有一根空心圆柱杆，即第一通道24，第一通道24作为风力传感器33的固定孔和滑杆21的导向定位孔。第一通道24上开设有固定上浮到位限位块31、下沉到位限位块32、弹簧固定块30的小孔。各限位块为金属件，连接弱电信号电源。固定弹簧固定块30的小孔有三个。在滑杆21的顶部设有横块29，横块29的直径大于滑杆21的直径，在第二平板26和第四平板28的下方的第一通道 24的通道壁设有弹簧固定块30，弹簧固定块30固定在第一通道24的通道壁侧孔内，滑杆21贯穿弹簧固定块30，弹簧22套设于滑杆21上，弹簧22的顶部接触横块29的下表面，弹簧22的底部接触弹簧固定块30，在第一通道24的通道壁上固定有上浮到位限位块31和下沉到位限位块 32，上浮到位限位块31和下沉到位限位块32均与控制总成23电性连接，第一半球腔室中设有第一平板25和第三平板27，第一平板25和第二平板 26平行，第二半球腔室中设有第二平板26和第四平板28，第三平板27 和第四平板28平行，第一平板25与第三平板27在同一水平面上，第二平板26与第四平板28在同一水平面上，即浮球壳体20内部有四块平板用来固定温度传感器26、风速译码器34、蓄电池及储能分合控制器37、控制总成23。控制总成23固定在第四平板28上。
36.四、风力感应装置
37.请继续参阅图4，如图4所示，风力感应装置包括风力传感器33和风速译码器34，风力传感器33和风速译码器34电性连接，风速译码器34 与控制总成23电性连接，风力传感器33通过支撑杆(未图示)插装并固定在第一通道24的上部分内孔内，并且伸出浮球壳体20，风速译码器34 固定在第三平板27上。
38.五、温度感应装置
39.请继续参阅图4，如图4所示，温度传感器36设置在第一平板25上，蓄电池及储能分合控制器37设置在第二平板26上，温度感应装置包括温度传感36，温度传感器36与控制总成23电性连接，蓄电池及储能分合控制器37与控制总成23电性连接，蓄电池及储能分合控制器37与温度传感器36电性连接，浮球壳体20的材质为太阳能电池板(未图示)，太阳能电池板与蓄电池及储能分合控制器37电性连接，由控制系统浮球18外的上半球面所覆盖的太阳能电池板提供太阳能转化的电能，电能储存在蓄电池内。蓄电池给温度传感器36、风力传感器33、风速译码器34、上浮到位限位块31、下沉到位限位块32、控制总成23提供电源，控制总成23 根据plc识别传感器信号源控制水泵11的电机的启动时机和时间长度、正反转换向实现注水或排水。
40.由上述五个结构共同完成智能可沉浮式防灾养殖网箱的供电、下沉、上浮、注水、排气和防水，其原理如下：
41.1、供电功能：电源来自太阳能储能，控制系统浮球18外表材质采用太阳能光板材
质，太阳能转化成电能储存在控制系统浮球18内部内置的 36伏蓄电池中，储能足够单次的注水或排水水泵11电机运转。在储能满时自动切断充电，确保电池安全。
42.2、下沉和上浮功能：采用潜水艇原理，限量控制注水和排水。注水和排水水泵为同一个水泵11，正转为注水，反转为排水，正转反转由控制总成23给水泵11电源切换正负电极。
43.下沉功能：只需要控制系统浮球18内的温度传感器36探测到控制系统浮球18内的实际温度降低到5℃时，或者控制系统浮球18顶端外置风力传感器33探测到风力达到灾害级别时，控制总成23内的plc识别到一个信号源即可接通注水水泵11的电源，实现注水下沉功能。下沉深度大于结冰层厚度，下沉限位绳1的长度大于结冰层厚度5至10厘米。温度感应器36设置在控制系统浮球18内部，因控制系统浮球18材料并非绝热塑料，当太阳照射在控制系统浮球18外表，控制系统浮球18内部温度会升高，当控制系统浮球18内实际温度达到设定值(如5℃)，温控表接通控制总成23内的水泵11电源继电器，接通排水水泵11启动电源。风力传感器33外置在控制系统浮球18顶端，通过风力转子转动速度转化成风力直线风速，这个转化由风速译码器34完成。当风速译码器34的探测值大于7.9米/秒时，风速译码器34产生的电流大于设定值，控制总成23 内的plc识别并接通水泵11注水启动继电器。两个传感器中任意一个探测值先达到设定值，则控制总成23启动注水水泵11电机的继电器。控制总成23与集成箱8之间只有带正负电极电源线连接。注水后网箱下沉深度由滑杆21上端的横块29与下沉到位限位块32感应识别控制时机。网箱注水下沉过程中，滑杆21因限位绳1连接下沉的网箱而被往下拉动，控制系统浮球18浮于水面，控制系统浮球18与滑杆21相对运动，当滑杆21上端的横块29与下沉到位限位块32对正时，下沉到位限位块32为一个近距离感应器，下沉到位限位块32连接控制总成内plc下沉限位端子，plc识别满足注水停止条件即中断继电器通电，注水电机停止工作。
44.具体工作过程如下：当风力感应器33探测到风力达到灾害级别(7.9 级)时，或者温度感应器36探测到气温低于设定温度(5℃)时，即刻启动注水水泵11，在设定注排口13注水到浮管2内，注水到一定量，因为网箱预先配重，整体重量大于网箱浮管2的浮力，网箱整体下沉，直到控制系统浮球18的限位绳1拉直，横块29接触到下沉到位限位块32的停止触点，即刻停止注水。这个控制停止注水功能由控制总成23完成。
45.上浮功能：控制总成23内设置只有当风力传感器33和温度传感器36 这两个传感器的信号同时形成时，排水水泵11电源才接通，实现排水上浮控制。网箱上浮过程与下沉控制过程连接线相同，只有plc的设置条件不同。上浮的条件为温度和风速探测值同时小于设定值才会驱动反向电流，电机的电源继电器被接通，水泵11实现排水功能。排水时网箱整体上浮，限位绳1不再承受拉力时，因滑杆21上套有弹簧22，被压缩的弹簧22伸长，使得滑杆21往上滑动，当滑杆21上端的横块29与上浮到位限位块31对正时，上浮到位限位块31探测到上浮到位，即刻由plc控制电机的继电器断电工作。
46.具体工作过程如下：当需要网箱上浮的时候，由控制系统浮球18的温度感应器36和控制系统浮球18外的风力感应器33同时控制排水时机，探测感应到外部气温达到设定温度和风力降低到设定风力值(风速译码器 34获得的直线速度小于设定值(如风速3米/秒)时，风速译码器34输出风速值给控制总成23内的plc，plc识别并接通排水水泵11启动电源)，这两者同时满足的时候才会开启水泵11。排水时间由控制系统浮球18内的控制总成23
控制，当控制系统浮球18内的横块29因为限位绳1的缩回回到原点，横块29接触到上浮到位限位块31的停止排水触点即刻停止排水，网箱回到原来的浮出水面位置。
47.3、注水和排气位置的选择方案：在注水过程中要排出浮管2内的空气，水才能充满浮管2内。由于注排口13先进水，该处的浮管2先下沉，没有进水的浮管2水平位置偏高，气体在水的推动下，逐步向高处移动，在直角处因有两个方向的气体汇聚，不易排空，因此在注排口13对面多处直角处设计排气口14。排气口14采用排气丝堵15专用件，设计排气孔尺寸满足注水时可以排气，排水时从排气口14灌入的水量小于水泵11的排水量。注排口13设计在网箱框架浮管的连接直角处。
48.4、智能系统的防水：
49.水泵和电机的防水：水泵11和电机为一体化设计，内置于外挂在网箱框架的侧面浮管2上的密封集成箱8内，集成箱8只有水泵11的连接管9和进排管12、电源线口三个孔，这三个孔采用密封良好的固体密封胶填充，经水压试验合格后投入使用。
50.温度感应装置的防水：温度感应装置内置于控制系统浮球18内部，控制系统浮球18本身密封性良好。
51.风力感应装置的防水：风力感应装置的转子设置于控制系统浮球18 顶部，一直不与水接触，转子的转数读取器位于转子固定外壳，采用橡胶密封，可以防止雨水进入。风速译码器34内置于控制系统浮球18内部，可以有良好的防水作用。
52.蓄电池和储能分合控制器37的防水：蓄电池和储能分合控制器37内置于控制系统浮球18内，可以有良好的防水作用。
53.控制总成23及线路的防水：控制总成23、水泵启动及换向控制、上升与下沉极限位置控制，这三个控制单元各自独立，仅通过弱电线实现通信，内置于控制系统浮球18内部，控制系统浮球18仅留电源线出口，该出口采用橡胶密封，防水效果良好。
54.本实用新型所述的智能可沉浮式防灾养殖网箱与用毛竹搭成的普通养殖网箱(对比例1)、使用hdpe管材且无智能控制装置等功能的养殖网箱(对比例2)对比如下：
[0055][0056]
表1
[0057]
如表1所示，本实用新型所述的智能可沉浮式防灾养殖网箱与对比例 1、对比例2相比，容积增加5～6倍、人力成本下降100％、使用寿命延长 4倍，造价降低30％以上，对生
态环境无污染，应急反应速度提高144～240 倍。
[0058]
所属领域内的普通技术人员应该能够理解的是，本实用新型的特点或目的之一在于：本实用新型所述的一种智能可沉浮式防灾养殖网箱，其优点是：网箱框架结构简单、使用寿命长；具有下沉与上浮的功能；通过智能控制沉浮，减少人工；通过太阳能电池板持续电源供给，节省外部电源耗费；防水效果良好。
[0059]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。