[发明专利]一种人工上升流系统及基于人工上升流寡营养盐海区的调控方法

权利要求书

1.一种利用人工上升流系统的寡营养盐海区的调控方法，其特征在于，所述人工上升流系统包括供能系统、控制系统、注气系统和用户端，所述供能系统包括太阳能发电板、蓄电池、逆变器和直流电压转换器；所述控制系统包括PLC、第一微控制器和第二微控制器；注气系统包括传感器单元和m×n阵列排布的注气泵,传感器单元包括光照传感器、流速仪、温度传感器和电量传感器；蓄电池的一端与太阳能发电板相连，另一端连接逆变器和直流电压转化器，直流电压转化器为PLC、传感器单元、第一微控制器和第二微控制器提供直流电源；PLC分别与逆变器、第一微控制器、注气泵相连，第一微控制器控制PLC，PLC再控制注气泵的开关，逆变器为注气泵提供交流电源；第二微控制器连接传感器单元；所述第一微控制器和第二微控制器通过4G网络与用户端相连；相邻两个注气泵之间通过绳子相连，绳子上养殖海带，为20-30株每米；其中，所述传感器单元包括光照传感器、流速仪、温度传感器和电量传感器，所述注气系统为开式注气系统；该方法包括以下步骤：

步骤1：通过传感器单元，获得人工上升流系统参数和海域状况参数，前者包括蓄电池剩余电量，后者包括光照强度、温度和环境流速；

步骤2：将获得的参数传递给第二微控制器，若剩余电量超过最低电量阈值，且光强和温度超过光强阈值和温度阈值，则注气系统上电，否则关闭；

步骤3：根据海带在水下的深度，计算得到海带处的理想环境流速μ_∞；根据传感器单元测得的实际环境流速，用PLC控制所有注气泵，以(1,1)到(m,1)注气泵为正x方向,以(1,1)到(1,n)注气泵为正y方向，并将实际环境流速分解为x，y两个方向分别为μ_x,μ_y，

若μ_x,μ_y都则关闭所有注气泵；

若μ_x,μ_y都为正且∈μ_∞，则关闭(m,n)处的注气泵，其它注气泵正常工作；

若μ_x,μ_y都为负且∈μ_∞，则关闭(1,1)处的注气泵，其它注气泵正常工作；

若μ_x为正且∈μ_∞，则关闭(m,1)、(m,2)、...、(m,n)处的注气泵,其它注气泵正常工作；

若μ_x为负且∈μ_∞，则关闭(1,1)、(1,2)、...、(1,n)处的注气泵,其它注气泵正常工作；

若μ_y为正且∈μ_∞,则关闭(1,n)、(2,n)、...、(m,n)处的注气泵,其它注气泵正常工作；

若μ_y为负且∈μ_∞,则关闭(1,1)、(2,1)、...、(m,1)处的注气泵,其它注气泵正常工作；

若μ_x为正且∈μ_∞，μ_y为负且∈μ_∞，则关闭(m,1)处的注气泵，其它注气泵正常工作；

若μ_x为负且∈μ_∞，μ_y为正且∈μ_∞，则关闭(1,n)处的注气泵，其它注气泵正常工作。

2.根据权利要求1所述的寡营养盐海区的调控方法，其特征在于，所述用户端为可联网的个人电脑。

3.根据权利要求1所述的寡营养盐海区的调控方法，其特征在于，所述第一微控制器和第二微控制器均为树莓派。

4.根据权利要求1所述的寡营养盐海区的调控方法，其特征在于，所述获得人工上升流系统参数和海域状况参数通过以下方式获得：用流速仪测得当前海域的流速(μ_x,μ_y)，用光照传感器获得光强I，用温度传感器获得水体的温度T；用电量传感器获得蓄电池剩余电量W。