自適應控制的人工上升流涌升管的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種自適應控制的人工上升流涌升管。本發明中的波浪集氣裝置與導氣管的一端連接，導氣管的另一端叉分成兩條出氣支路，其中一條出氣支路通過電磁閥與氣囊上部連接，另一條出氣支路從涌升管側壁靠近底部位置伸入涌升管，氣囊下部通過承重纜線與涌升管相連，測量傳感器組固定在涌升管上端，測量傳感器組、電磁閥均通過傳輸電纜線和儀器艙內的控制模塊相連，所述的儀器艙位于涌升管側壁，儀器艙內的電源模塊給控制模塊、測量傳感器組供電，錨塊固定在涌升管下端。本發明能夠通過調節涌升管的深度，使提升上來的富含營養鹽的深層海水經過與表層海水混合之后穩定在溫躍層，顯著提高人工上升流對浮游植物生長的促進作用。
【專利說明】自適應控制的人工上升流涌升管
【技術領域】
[0001]本發明屬于海洋裝備技術與海洋漁業領域，涉及一種自適應控制的人工上升流
涌升管。
【背景技術】
[0002]自然上升流是一個關鍵的海洋物理過程，它可以把富含營養鹽的深層海水帶到中上層，使上升流區成為世界上海洋生產力較高的區域，這樣一方面可以提高漁業產量，另一方面可以改善海洋生態環境。
[0003]人工上升流是一種地球工程方法，利用一些裝置將深層溫度較低且含有豐富養分的深層海水提升至表面，使上層含有較低營養鹽的地區得到補充，形成上層和下層水的交換。目前我國漁業強大的捕撈能力與有限的作業漁場，脆弱的資源基礎間的矛盾日益尖銳，造成我國海洋漁業資源嚴重衰退，近岸海域生態環境惡化趨勢加強。應用人工上升流的方法改善魚群自然生長的生態環境，擴大漁場范圍，形成新漁場成為了一個重要手段。
[0004]海域的營養鹽是浮游植物和魚類生長不可缺少的營養成份，因此海水魚類自然增產的關鍵在于改善海水魚類食物鏈的環境條件，注重真光層內海水營養成分的補充。在海洋的真光層內，有浮游植物生長和繁殖，它們不斷吸收營養鹽，尤其在近海區，由于夏季時浮游植物的繁殖和生長旺盛，使表層水中的營養鹽消耗殆盡；而在海洋的真光層下，營養鹽含量隨深度而迅速增加。如果營養鹽能夠被海水涌升至海洋上層光線能到達的地方，經光合作用使浮游生物增產，作為其他海洋生物的食物，該海域就成了海洋生物的沃土。
[0005]基于人工上升流在改造海洋生態方面的重大意義，人工上升流成為了國內外海洋科學研究的熱點與前沿，但如何將提升的營養豐富的深層海水穩定在溫躍層，不至于因為密度大而很快沉降到真光層以下，進而失去促進浮游生物繁殖的意義，國內對此問題的研究尚是空白。
【發明內容】
[0006]本發明針對現有技術的不足，提供了自適應控制的人工上升流涌升管。本發明通過自動調節涌升管距離海面的深度，使提升的深層海水與表層海水混合之后穩定在溫躍層，從而使深層海水所含的營養鹽穩定在真光層，經光合作用促進浮游生物增產，改善魚群自然生長的生態環境，保證漁業資源的可持續發展，進而提高我國的海洋經濟收入。
[0007]本發明由波浪集氣裝置、導氣管、電磁閥、氣囊、涌升管、錨塊、測量傳感器組和儀器艙組成，波浪集氣裝置與導氣管的一端連接，導氣管的另一端叉分成兩條出氣支路，其中一條出氣支路通過電磁閥與氣囊上部連接，另一條出氣支路從涌升管側壁靠近底部位置伸入涌升管，氣囊下部通過承重纜線與涌升管相連，測量傳感器組固定在涌升管上端，測量傳感器組、電磁閥均通過傳輸電纜線和儀器艙內的控制模塊相連，所述的儀器艙位于涌升管側壁，儀器艙內的電源模塊給 控制模塊、測量傳感器組供電，錨塊固定在涌升管下端。
[0008]波浪集氣裝置隨著波浪運動上下打氣，將氣體通過導氣管傳輸到涌升管與氣囊。測量傳感器組測量涌升管口的溫度、深度、洋流速度，并將這些參數傳輸給控制模塊，通過計算確定涌升管所處的最佳深度。控制模塊控制電磁閥開閉來調節氣囊的充氣量，從而通過浮力控制涌升管深度，涌升管到達最佳深度時，提升上的富營養深層海水與表層海水混合后將穩定在溫躍層。
[0009]本發明在使用前先將氣囊充氣至一定大氣壓，使氣囊先漂浮在海面上，再通過測量傳感器組的參數采集，自主確定涌升管口適合的深度，再通過控制電磁閥的開閉來調節氣囊的充氣量，使涌升管自主調節到合適深度。
[0010]本發明能夠通過調節涌升管的深度，使提升上來的富含營養鹽的深層海水經過與表層海水混合之后穩定在溫躍層，不會很快沉降到真光層一下，使真光層的營養鹽濃度上升，顯著提高人工上升流對浮游植物生長的促進作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為用于自適應控制的人工上升流涌升管的總體結構示意圖；
[0012]圖2為涌升管深度自適應控制的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0014]如圖1所示，自適應控制的人工上升流涌升管系統包括波浪注氣裝置1、氣囊4、導氣管2、電磁閥3、承重繩5、涌升管6、配重塊7、剖面測量傳感器組8、儀器艙9。 [0015]氣囊上端通過電磁閥及導氣管與集氣裝置相連，下部通過承重纜線與涌升管相連，測量傳感器組被固定在涌升管上端，通過傳輸電纜線與儀器艙內的控制模塊相連，電源模塊10通過傳輸電纜線與控制模塊和測量傳感器組相連。波浪集氣裝置隨著波浪運動上下打氣，將氣體通過導氣管傳輸到涌升管與氣囊。測量傳感器組將測量的涌升管口的溫度、深度、洋流速度等參數傳輸到控制模塊，通過計算確定涌升管所處的最佳深度。控制模塊11通過傳輸電纜12線控制電磁閥開閉來調節氣囊的充氣量，從而通過浮力控制涌升管深度，涌升管在此深度時，提升上的富營養深層海水與表層海水混合后將穩定在溫躍層。
[0016]涌升管最優出口深度為Iitjptimal:
【權利要求】
1.自適應控制的人工上升流涌升管，由波浪集氣裝置、導氣管、電磁閥、氣囊、涌升管、錨塊、測量傳感器組和儀器艙組成，其特征在于:波浪集氣裝置與導氣管的一端連接，導氣管的另一端叉分成兩條出氣支路，其中一條出氣支路通過電磁閥與氣囊上部連接，另一條出氣支路從涌升管側壁靠近底部位置伸入涌升管，氣囊下部通過承重纜線與涌升管相連，測量傳感器組固定在涌升管上端，測量傳感器組、電磁閥均通過傳輸電纜線和儀器艙內的控制模塊相連，所述的儀器艙位于涌升管側壁，儀器艙內的電源模塊給控制模塊、測量傳感器組供電，錨塊固定在涌升管下端； 波浪集氣裝置隨著波浪運動上下打氣，將氣體通過導氣管傳輸到涌升管與氣囊；測量傳感器組測量涌升管口的溫度、深度、洋流速度，并將這些參數傳輸給控制模塊，通過計算確定涌升管所處的最佳深度；控制模塊控制電磁閥開閉來調節氣囊的充氣量，從而通過浮力控制涌升管深度，涌升管到達最佳深度時，提升上的富營養深層海水與表層海水混合后將穩定在溫躍層。
【文檔編號】A01K61/00GK103782935SQ201410013327
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月10日 優先權日:2014年1月10日
【發明者】樊煒, 劉俊波, 陳家旺, 陳鷹 申請人:浙江大學