智能化新能源海洋牧场型深远海养殖综合体
技术领域
本发明属于海洋工程装置、特别是深远海养殖装备领域，具体涉及智能化新能源海洋牧 场型深远海养殖综合体。
背景技术
和国际养殖技术相比，我国近岸海水养殖技术比较成熟，以家庭式、小规模的生产方式 为主，且没有形成规模效应，难以支撑深远海养殖的规模化生产方式，真正涉足深远海养殖 的经验几乎没有。除了渔船、养殖装备较其他先进国家落后外，深远海养殖还面临自然海况 更加复杂的问题。
自然地理环境成为影响深远海养殖的一大客观因素。我国沿海海况较其他养殖业发达国 家更为复杂，我国近岸浅、污染重、台风多、避风港湾少、海况恶劣等。全球60％台风都集 中在我国东南沿海，对我国进行对深远海水产养殖极其不利。
除此之外，我国深远海养殖产业链缺乏政策和资金扶持，支持体系尚未建立，比如：一 个数万立方米体积的养殖网箱需要与之匹配的大量合规苗种一次性放养；网箱收获季，又需 要在一个较短的时间段，处理加工数千吨级渔获物的能力和冷链物流运输及市场容纳能力。 海上冷链物流技术未能实现由海洋到陆地到餐桌的无缝连接，深远海养殖人员生活保障系统 还没完善(如淡水和新鲜蔬菜)。开拓深远海养殖新空间是保障人民食物蛋白质供应的战略 需求，需要探索深远海养殖新模式，攻克关键工程技术，推动我国水产养殖业走向“深蓝”。
这就需要开展关键技术与重大装备研发，加大深海大型养殖平台、大型养殖工船、深潜 观测、鱼体大小自动测量与分级、鱼的行为观察与计数、自动投饲、死鱼拣出、养成鱼收获 与现场加工等渔业装备研制。引导关联性和共通性领域企业的互联互通，加快军民融合跨行 业、多领域深度发展，构建“养--捕--加”相结合、“海--岛--陆”相连接的全产业链的深 远海养殖体系，加大政策、资金等国家战略性投入，从产业政策、科研经费上给予倾斜，引 入多方资本，建立企业平台，形成全新的产业链模式。
传统近海海上网箱养殖的模式为(网箱+工作船)模式，在离岸较近的海域上分布若干 养殖网箱，这些网箱由每天若干次往返于岸上基地的小型工作船负责投喂和维护，这种养殖 模式一般只适用于离岸较近的小规模非智能化传统养殖。但随着网箱养殖走向深海，其缺点 就显现出来了。在远离海岸线的大规模智能化深远海网箱养殖过程中，如沿用(网箱+工作 船)养殖模式，不仅在经济上缺乏合理性，也在我国深蓝一号大型远海网箱实际操作中验证 了这种模式的不可行。传统近海海上网箱养殖的模式为(网箱--运输船)模式，典型的现有 技术如CN107343482A和CN105918198A等，在离岸较近的海域上分布若干养殖网箱，这些网 箱由每天若干交往返于岸上基地的小运输船负责投喂和维护，这种养殖模式一般只适用于离 岸较近的小规模非智能化人工养殖。
随着网箱养殖一步步走向远海，其缺点就显现出来了：
其一，若网箱放置海域距海岸以百公里以上计，运输船往返一次要十多小时，若每日多 次往返，显然不可能。
其二，若遇恶劣天气、海况，运输船无法出海，网箱无法投喂，会导致养殖过程中断。
其三，养殖网箱远离海岸，对网箱的监视调控、维护保养都变的异常困难。
其四，在收获季，鱼获出水后不能及时加工冷藏，导致前端冷链缺失，严重影响鱼获的 品质。
其五，无法及时监控水下养殖状况以及其它未考虑到的不利因素。
上述分析表明，在远离海岸线的大规模智能化养殖网箱养殖过程中，如沿用(网箱--运 输船)养殖模式，是完全行不通的，我国深蓝一号大型养殖网箱实际操作也验证了这种模式 的不可行。
在养殖网箱方面，还存在“抗风浪”和“出效益”这两个突出问题。
在深远海养殖，要将养殖装备固定在某一区域，需要具有较强的抗风浪能力、较强的能 源自给能力和自持力，在极端风浪来临前，需能够躲避。研究表明在海上风浪来临时，其作 用强度随着距海平面距离的增加而减少，在距水面距离6-7米时，风浪的作用强度仅为海面 的10％左右。所以若在较大风暴来临之前，将养殖网箱下潜至海平面以下6-10米的半潜状态， 可有效避开风浪对养殖设备和养殖对象的伤害。另外由于养殖综合体位于远离海岸线的远 海，大型工作运输船往返的时间和资金成本较高，综合体所需的淡水、蔬菜等必需物资，若 考虑运输成本，也是不可接受的，所以位于较远海域的养殖综合体，应该尽可能减少大型运 输工作船的出航次数。
深水网箱受海流产生变形问题不容忽视，普通重力式网箱在水流1米/秒的情况下，网 箱体积损失率可高达80％，大大压缩了养殖水体，不利于鱼类生长。
网衣清洗和更换主要依靠人工操作，水下作业难度较高，防污损技术要求高。
水产养殖中鱼类的应激反应问题同样突出，深远海养殖的环境更为复杂，风、气压、水 流、温度、光照、盐度等等因素众多且不确定，现有的网箱限制了鱼类为克服应激反应的自 然动作，又缺乏对环境适应和调整的技术手段和能力，因此鱼类应激反应危害更严重且不可 控，导致鱼类生长发育缓慢、繁殖能力下降、免疫机能低下以致发病率升高、甚至突然死亡 等。
再如CN109874716A这类网箱，虽然具有悬索和浮潜功能，但都是以网箱整体进行竖向 浮潜，在收获的过程中，由于养殖水体体积过大，直接泵吸效果不佳，通常需要以收网的方 式捕鱼，但得依赖外部的船舶机械，且网箱与网体需要先完成分离，容易出现纠缠、分离不 彻底，机械扯破网衣导致鱼类大量流失，由此，机械收网需谨慎稍作，非常耗时且效率低(这 在网衣清洗和更换时同样如此)。这一问题在不可预知的风流浪等恶劣外部环境来临时，变 得更加突出，船舶出航本就是一大问题，即使出航，窗口期也来不及完成收鱼或转移，而一 般悬索类网箱的强度又不够，避险能力也不足，因此，悬索类网箱经常发生风暴过后箱毁渔 亡的事故，带来巨大的经济损失。
发明内容
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了智能化新能源海洋牧场 型深远海养殖综合体，其极大的提高养殖技术和养殖规模，实现工厂化全过程智能养殖，大 力发展配套的海上新能源装备，开拓大规模工厂化智能新能源深远海养殖新局面。
按照本发明的一个方面，提出了一种智能化新能源海洋牧场型远海养殖综合体，其特征 在于，包括模块化养殖单元、第一浮式中心服务平台、运输船和驳船，其中：
若干所述模块化养殖单元围绕所述第一浮式中心服务平台设置；
对于各所述模块化养殖单元而言，其各自包括养殖网箱、第二浮式中心服务平台和刚性 摇臂，并且：
若干所述养殖网箱围绕所述第二浮式中心服务平台设置；
所述养殖网箱包括网箱框架和养殖网；所述网箱框架为空间桁架结构并由桁架节点和桁 架杆件模块化建造和扩展，所述养殖网安装在所述网箱框架上形成养殖水体空间；该网箱框 架上安装有网箱投喂设备，该网箱投喂设备伸入该养殖水体空间内；
所述第二浮式中心服务平台和第一浮式中心服务平台分别锚固在选定的养殖海域，并均 包括上部平台结构、中间支撑结构和下部浮力结构；该上部平台结构设置用于远海养殖的平 台工作负载；该下部浮力结构包括若干在水平及垂直方向叠加的主浮力模块，该主浮力模块 包括若干所述桁架节点的浮力可调节点形成的立体阵列；
所述第二浮式中心服务平台和各所述养殖网箱分别通过所述刚性摇臂连接；
对于各所述刚性摇臂而言，其一端通过第一铰轴铰接在所述养殖网箱而另一端通过第二 铰轴铰接在所述第二浮式中心服务平台上，所述第一铰轴和第二铰轴均水平设置并且相互平 行；
所述第二浮式中心服务平台上设置有平台投喂设备，所述平台投喂设备通过饲料投喂管 道与需进行投喂的养殖网箱上的网箱投喂设备连接，以投喂饲料到所述养殖水体空间内；
所述运输船往返于陆基与所述第一浮式中心服务平台之间进行运输，所述驳船用于将第 一浮式中心服务平台上的饲料运送到所述第二浮式中心服务平台的平台投喂设备。
优选地，所述网箱框架中至少部分为内外方向上的多层桁架，所述多层桁架包括浮力可 调层和浮力不可调层，最内层为所述浮力不可调层，最内层的外侧至少含一层所述浮力可调 层；
所述桁架节点除了包括所述浮力可调节点外，还包括浮力不可调的力学节点，所述桁架 杆件包括浮力可调节点间连杆、力学节点间连杆、层间节点间连杆；
所述浮力可调层包括所述浮力可调节点和所述浮力可调节点间连杆，所述浮力不可调层 包括所述力学节点和所述力学节点间连杆；各层之间通过相对应的桁架节点之间的所述层间 节点间连杆连接；
所述浮力可调节点为相较桁架杆件膨大的薄壁空心壳体，用以产生养殖网箱工作中所需 的浮力，以及对养殖网箱的浮潜、承载量和水中姿态进行调节；
所述养殖网中至少部分固定在最内层的所述浮力不可调层，并形成封闭的养殖水体空 间；
优选地，水中姿态调节包括大致竖直状态、大致水平状态和竖直面内的滚翻状态三者中 任意两者之间的切换。
优选地，所述浮力可调节点包括球壳体，所述球壳体内设有中心气管，所述球壳体与 所述中心气管之间设有弹性气囊，所述中心气管上设有进排气口，所述中心气管的至少一端 连接气源，所述球壳体上、所述弹性气囊之外设有进排水口，所述进排水口可连通所在的外 部水体；
通过调节所述弹性气囊的进排气量来调节气囊膨胀程度，以此调节所述球壳体与所述弹 性气囊之间的进排水量，进而调节球形浮力节点的浮力。
优选地，所述中心气管作为所述壳体的内部加强支撑结构；
所述中心气管与中空的所述浮力可调节点间连杆相互贯通；
气源与所述中心气管之间的供排气管路设置在中空的所述浮力可调节点间连杆中。
优选地，所述桁架节点还包括储物节点；
部分所述浮力可调节点替换为所述储物节点，为相较桁架杆件膨大的薄壁空心壳体，用 以存贮模块化空间桁架结构深远海网箱工作中所需的物资，包括气态物资或液态物资或固态 物资；
当所述储物节点存贮气态物资时，用于存贮压缩气体，每一个这样的储物节点为周边的 一个或多个所述浮力节点的浮力调节提供气源；
当所述储物节点存贮液态物资时，用于存贮油料或淡水；
当所述储物节点存贮固态物资时，用于存贮颗粒饲料或包括电池、电子设备在内的功能 性设备。
和/或，
所述桁架节点还包括增重节点；
部分所述浮力可调节点替换为所述增重节点，为相较桁架杆件膨大的薄壁空心壳体，内 装比重大于水的内容物，以克服浮力增大自重，从而增加整个模块化空间桁架结构深远海网 箱的平衡和稳定性。
优选地，所述养殖网箱包括一种全封闭养殖网箱，其网箱框架为全封闭的笼形空间桁架 结构，全部为内外方向上的所述多层桁架，所述养殖网全部固定在最内层的所述浮力不可调 层；
和/或，
所述养殖网箱包括一种半潜式养殖网箱，其网箱框架包括全封闭的笼形空间桁架结构和 设置在其上的半潜桁架；
全封闭的笼形空间桁架结构全部为内外方向上的所述多层桁架；
所述半潜桁架包括所述浮力可调层；
所述养殖网全部固定在最内层的所述浮力不可调层；
和/或，
所述养殖网箱包括一种轻型半潜式养殖网箱，其网箱框架包括全封闭的轻型笼形空间桁 架结构和设置在其上的半潜桁架；
所述轻型笼形空间桁架结构全部为内外方向上的所述多层桁架，所述轻型笼形空间桁架 结构在竖向中部的水平截面上截取的单环周向的所述浮力可调节点的数量，小于所述半潜桁 架在水平截面上对应的单环周向的所述浮力可调节点的数量；
所述半潜桁架包括所述浮力可调层；
所述养殖网全部固定在最内层的所述浮力不可调层；
和/或，
所述养殖网箱包括一种轻型半潜式养殖网箱，其网箱框架包括半封闭、下开放的轻型笼 形空间桁架结构和设置在其上的半潜桁架；
所述轻型笼形空间桁架结构全部为内外方向上的所述多层桁架，所述轻型笼形空间桁架 结构在竖向中部的水平截面上截取的单环周向的所述浮力可调节点的数量，小于所述半潜桁 架在水平截面上对应的单环周向的所述浮力可调节点的数量；
所述半潜桁架包括所述浮力可调层；
所述养殖网的网底以上的部分固定在最内层的所述浮力不可调层，网底为锥形柔性网 底；
和/或，
所述养殖网箱包括一种轻型半潜式养殖网箱，其网箱框架包括半封闭、下开放的轻型笼 形空间桁架结构和设置在其上的半潜桁架；
所述桁架节点还包括浮力可调节点与力学节点间连杆；
所述轻型笼形空间桁架结构全部为内外方向上的所述多层桁架，所述轻型笼形空间桁架 结构的侧面桁架的每个单立柱中，中部的浮力可调节点替换为力学节点，并通过浮力可调节 点与力学节点间连杆依次连接；所述轻型笼形空间桁架结构在竖向中部的水平截面上截取的 单环周向的所述力学节点的数量，小于所述半潜桁架在水平截面上对应的单环周向的所述浮 力可调节点的数量；
所述半潜桁架包括所述浮力可调层；
所述养殖网的网底以上的部分固定在最内层的所述浮力不可调层，网底为锥形柔性网 底；
和/或，
所述养殖网箱包括一种轻型半潜式悬索养殖网箱，其网箱框架包括顶面桁架和设置在其 上的半潜桁架，以及底面桁架；
所述顶面桁架和底面桁架为内外方向上的所述多层桁架；
所述半潜桁架包括所述浮力可调层；
所述轻型半潜式悬索养殖网箱还包括多组悬索，设置在所述顶面桁架和底面桁架之间， 包括主悬索和副悬索，所述主悬索对应连接上下周向的浮力可调节点，所述副悬索对应连接 上下周向的所述力学节点；
养殖网设置在所述顶面桁架、副悬索、底面桁架的内侧；
优选地，所述上部平台结构包括平台甲板；
所述中间支撑结构包括若干平台升高立柱，所述平台升高立柱支撑在所述平台甲板和所 述下部浮力结构之间。
所述下部浮力结构还包括平台半潜模块和下潜立柱，所述平台半潜模块至少包括一层由 若干所述浮力可调节点形成的平面阵列；所述平台升高立柱支撑在所述平台甲板和所述平台 半潜模块之间，若干所述下潜立柱支撑在所述平台半潜模块和所述主浮力模块之间。
优选地，所述第一浮式中心服务平台和第二浮式中心服务平台上均设置有中央控制室， 各中央控制室的中央控制系统可实现自动化控制设备运转及调整、发出信号建议供人工调整 设备的决策参考；
所述第一浮式中心服务平台的中央控制系统是岸基中央控制系统中的一个子系统，它们 之间由卫星或远程WiFi、5G系统实现联网运行，所述第一浮式中心服务平台和第二浮式中 心服务平台的中央控制系统通过WiFi或5G方式无线联接，所述第二浮式中心服务平台上的 中央控制系统和养殖网箱上的控制系统的之间由弱电管线、WiFi或5G系统实现联网运行。
优选地，还包括独立锚固的辅助平台，所述辅助平台包括浮式直升机平台、浮式风光互 补发电存储平台、浮式太阳能海水淡化存储平台、浮式太阳能海水蔬菜种植平台、浮式旅游 平台中的任意一种或任意组合。上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组 合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、最小基本单元：第一浮式中心服务平台+模块化养殖单元+运输船+驳船，第一浮式中 心服务平台具有基本的动力装置和油料存储，确保第一浮式中心服务平台所有装置动力；具 有基本的鱼饲料存储和投放装置，在一定时间内确保自动定时投喂鱼饲料；第一浮式中心服 务平台具有养殖网箱所需的浮力节点调控气压装置和储气装置可实现无人操作，确保正常运 行；第一浮式中心服务平台具有中央控制系统，可以实现远程监控，应对各类危机出现；第 一浮式中心服务平台具有捕捞装置，可以确保鱼获时，快速彻底清空养殖网箱；运输船可在 一周或二周一次，周期性定期补给第一浮式中心服务平台，适合工业化的标准养殖模式。
2、基本单元中模块化养殖单元的第二浮式中心服务平台+养殖网箱具有扩展性，可根据 海洋的地理环境要求，在无台风海域实现养殖网箱全浮养殖；也可在养殖网箱需要规避风浪 海域实现平时全浮，风浪来临时半潜养殖模式；可以适合目前所有人工养殖鱼类的需求。
3、基本单元中第一浮式中心服务平台+养殖网箱在中小型规模使用时，第一浮式中心服 务平台在具有第1条的特点外，还可以扩展功能，增加工作人员工作和生活区域；增加维修 保养设备；增加浮式装卸平台(或直升机坪)等。
4、第一浮式中心服务平台在超大型养殖网箱养殖使用时，还可以扩展功能，增加鱼获 加工自动线和冷库设备，增加鱼饲料加工设备，形成完善的服务中心。
6、浮式中心服务器平台多点锚固在选定的养殖海域，养殖网箱围绕在浮式中心服务器 平台的周边，由可垂直转动的刚性摇臂连接，可以保证养殖网箱也能适应恶劣海洋环境的能 力。
5、辅助平台具有风光互补海上风电存储平台；浮式海水淡化及蔬菜种植平台；浮式旅 游观光平台；配合浮式旅游观光平台，提升和完善了深远海上养殖人员生活保障系统，实现 了淡水和新鲜蔬菜的自主供应。
6、第一浮式中心服务平台+模块化养殖单元+运输船+驳船的养殖综合体，可以在远海选 择合适的海域养殖，彻底解决了近海浅海的水质污染、恶化和大部分病虫害。
7、第一浮式中心服务平台+模块化养殖单元箱+运输船+驳船的养殖综合体，全套养殖体 系可以抗击17级风浪，养殖网箱半潜式工况，确保了养殖鱼类在风浪来临时不会产生应激 反应，导致减产。
8、第一浮式中心服务平台+模块化养殖单元箱+运输船+驳船的养殖综合体，可采用轮养 和套养模式，形成工业化周期性产出鱼获，稳定供给市场。
9、第一浮式中心服务平台+模块化养殖单元箱+运输船+驳船的养殖综合体，可在第一浮 式中心服务平台实现鱼获后立即深加工，自动生产线切片包装冷冻或冷藏，由冷链运输船运 输到陆地，确保产品新鲜度；鱼获废料加工处理后进入鱼饲料再利用；真正实现了海上冷链 技术，从海上到陆地到餐桌的无缝对接。
10、第一浮式中心服务平台+模块化养殖单元箱+运输船+驳船的养殖综合体，标准化的 养殖模式，确保了鱼获产品品质的稳定性和可追溯性。
11、第一浮式中心服务平台+模块化养殖单元箱+运输船+驳船的养殖综合体，基础元件 为浮力节点桁架结构，适合于普通装备制造企业，标准化大生产，成本远低于船舶或钻井平 台结构。
12、第一浮式中心服务平台+模块化养殖单元箱+运输船+驳船的养殖综合体，可以对于 远海捕捞船提供补给和救援。
13、第一浮式中心服务平台+模块化养殖单元箱+运输船+驳船的养殖综合体，第一浮式 中心服务平台可以设计成半潜工作形态，半潜式钻井平台在波浪上的运动响应较小，具有相 较全浮式中心服务平台更好的稳定性各抗风浪性能，更适合做为大型化有人值守平台；如有 需要更可以设计成张力腿工作形态，张力腿平台较大的张力腿预张力使平台平面外的运动 (横摇、纵摇和垂荡)较小，近似于刚性。张力腿将平台和海底固接在一起，为生产提供一 个相对平稳安全的工作环境。
在智能化新能源海洋牧场型深远海养殖综合体中的养殖网箱方面，还具有以下有益效 果：
本发明提供了数种不同类型的养殖网箱，如重型的全封闭养殖网箱、半潜式养殖网箱、 半潜式悬索养殖网箱，并构造了多种轻质方案；养殖网箱均为空间桁架结构，采用包括浮力 可调层和浮力不可调层的多层空间桁架钢结构框架，其中外层框架的结构节点膨大为浮力可 调节点，为整个养殖网箱提供浮力，内层框架结构用于安装网衣以形成养殖水体，通过控制 浮力可调节点内的水气比例，可以精确来控制每个浮力可调节点浮力，通过调节多个浮力可 调节点的浮力，可实现养殖网箱浮潜、承载量和水中姿态进行调节，特别是大致竖直状态、 大致水平状态和竖直面内的滚翻状态三者中任意两者之间姿态的切换，解决了“抗风浪”和 “出效益”的难题。
模块化设计的桁架结构，采用标准化结构，零部件通用性好，结构简单，生产安装维护 方便，可在普通工业工厂进行，而不必依赖专业的大型造船部门；多层桁架结构坚固耐用， 不变形，结合重涂装和阴极保护防腐工艺，在保证周期性大型保养的前提下，使用寿命30 年以上；极大地摊薄了装备的单位使用成本，为大型化远海养殖铺平了道路。
半潜工作状态的养殖网箱水位线位于养殖网箱半潜桁架顶层球形浮力节点的中位中心 最大直径线，即网衣顶层位于海平面以下半潜深度，即6至12米。在海况较差时，养殖网 箱应位于这个位置以躲避海洋表面风浪、乱流对养殖鱼类的不良影响，并保证养殖网箱结构 安全。
轻型半潜式悬索养殖网箱通过浮力可调节点的主动调节，使得顶面桁架与底面桁架之间 具备主动靠近收拢功能，实现了网衣和养殖空间的快速收缩，再配合泵吸实现了快速收鱼或 转移，同一条船可同时泵吸多个收拢的养殖网箱，为海洋牧场的快速集中收鱼或转移创造极 为便利的条件，避免了风暴等外部灾害，提高了安全性，为大规模推广提供产业信心和示范。 在此基础上，还提供了多种养殖网箱姿态和调整方案，进一步提高了使用性能。
该结构主体有效地分散了工作状态所产生的结构应力,并能在部分结构杆件或节点失效 的情况下保持总体结构的完整性，从而极大的提高了养殖网箱的结构力学性能，保证了整个 养殖网箱的安全性，能抗17级台风。
这种分散密集钢结构主体有着较高的固有频率，不易与外部工况产生共振，这也大大提 高了结构的疲劳极限，保证了养殖网箱的安全工作年限。
通过同步或分布调节养殖网箱中至少部分浮力可调节点的浮力，根据养殖工况要求实现 养殖网箱上浮、半潜、坐底(硬质网底时有，锥形柔性网底时无)、收拢的工况调节；实现 养殖网箱在水中的吃水深度或承载量的调整；实现养殖网箱姿态的调节，包括大致竖直状态、 大致水平状态和竖直面内的滚翻状态三者中任意两者之间的切换。这里的切换是在收拢工作 状态下完成的，既可以完全在水中完成，利用水下相对平静的洋流环境，避免海上风浪的影 响；也可以上浮到海面完成，例如海上风浪较小时，更利于利用海面以上部分自身的重力配 合水下浮力。
在深海养殖中，养殖网箱姿态的翻滚切换能够将不同的面依次朝上甚至浮出水面，既不 影响养殖网箱内的水产，又非常有利于养殖网箱的附着物在滚翻中自行脱落、浮出水面的清 洗作业、养殖网箱部件的水上及时维修等，以及根据太阳方位、养殖网箱遮阳物(如附着物) 的朝向、水产光照方案调整姿态，利用养殖网箱遮阳物的遮光挡流效应，自主控制养殖网箱 内的光照时长、方向以及控制流速，避免鱼类应激反应，提高水产质量和产量。由此创造的 主动改善养殖环境带来的好处不再一一列举。
由于硬质网底具有坐底工况，故网底设置为平面硬质的金属或聚合物栅格网底，顶底面 双层桁架的力学节点为盘形结构，方便在底层桁架上安装硬质模块化的格栅网底，并在栅格 网底上运行的网底清扫机械，负责各类残渣和死鱼的清理工作。
而锥形柔性网底方案的优点是死鱼、多余残饵会由于重力随斜拉网衣向下集中，并可通 过锥形底锥形孔洞排出网外，降低了养殖网箱底部清理的难度和周期。
附图说明
图1是本发明的智能化新能源海洋牧场型深远海养殖综合体的示意图；
图2是本发明中主浮力模块的立体图；
图3是本发明中半潜模块的立体图；
图4是本发明中第一浮式中心服务平台的俯视示意图
图5是图4中沿A-A线的示意图；
图6是本发明中第一浮式中心服务平台的单体模块连接在一起的俯视图；
图7是图6中沿A-A线的剖视图；
图8是本发明中第二浮式中心服务平台的俯视图；
图9是本发明中模块化养殖单元的示意图；
图10是本发明中模块化养殖单元的养殖网箱在全浮状态下的示意图；
图11是本发明中模块化养殖单元的养殖网箱在半潜状态下的示意图；
图12a是本发明的养殖网箱在竖向状态下的工况变化示意图；
图12b是本发明的养殖网箱在横向及滚翻状态下的工况变化示意图；
图12c是本发明的养殖网箱在大致水平状态与大致竖直状态之间的切换的示意图；
图12d是本发明的养殖网箱在大致水平状态或大致竖直状态与竖直面内的滚翻状态之间 的切换示意图；
图13a是本发明的重型的全封闭养殖网箱的双层桁架结构正视图；
图13b是本发明的重型的全封闭养殖网箱的双层桁架结构俯视图；
图13c是本发明的重型的全封闭养殖网箱的双层桁架结构立体图；
图13d是图13b中A-A处的剖视图；
图14a是本发明的半潜式养殖网箱的轻质方案一的双层桁架结构正视图；
图14b是本发明的半潜式养殖网箱的轻质方案一的双层桁架结构俯视图；
图14c是本发明的半潜式养殖网箱的轻质方案一的双层桁架结构立体图；
图14d是图14b中A-A处的剖视图；
图15a是本发明的半潜式养殖网箱的轻质方案二的双层桁架结构正视图；
图15b是本发明的半潜式养殖网箱的轻质方案二的双层桁架结构俯视图；
图15c是本发明的半潜式养殖网箱的轻质方案二的双层桁架结构立体图；
图15d是图15b中A-A处的剖视图；
图16a是本发明的半潜式养殖网箱的轻质方案三的双层桁架结构正视图；
图16b是本发明的半潜式养殖网箱的轻质方案三的双层桁架结构俯视图；
图16c是本发明的半潜式养殖网箱的轻质方案三的双层桁架结构立体图；
图16d是图16b中A-A处的剖视图；
图17a是本发明的轻型半潜式悬索养殖网箱的双层桁架结构正视图；
图17b是本发明的轻型半潜式悬索养殖网箱的双层桁架结构俯视图；
图17c是本发明的轻型半潜式悬索养殖网箱的双层桁架结构立体图；
图17d是图17b中A-A处的剖视图；
图18a是本发明的轻型半潜式悬索养殖网箱在竖向状态下的工况变化示意图；
图18b是本发明的轻型半潜式悬索养殖网箱在横向及滚翻状态下的工况变化示意图；
图18c是本发明的轻型半潜式悬索养殖网箱在收拢姿态下大致水平状态与大致竖直状态 之间的切换的示意图；
图19是本发明的球形浮力节点的示意图。
图20a是本发明的球形浮力节点的最小浮力示意图；
图20b是本发明的球形浮力节点的中等浮力示意图；
图20c是本发明的球形浮力节点的最大浮力示意图；
图21是本发明的储物节点示意图；
图22a是本发明的增重节点示意图；
图22b是图22a的局部放大示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发 明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用 于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之 间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
如图1-图22b所示，本发明提供智能化新能源海洋牧场型深远海养殖综合体，将养殖、 运输、加工三大功能集成为一体，并兼顾观光旅游，其包括模块化养殖单元1’、第一浮式 中心服务平台2’、运输船3和驳船4’，其中：若干所述模块化养殖单元1’围绕所述第一浮式中心服务平台2’设置，所述运输船3往返运输于陆基与所述浮式中心服务平台2之间，为第一浮式中心服务平台2’运输饲料、能源、设备和补给供应，以及人力资源或旅游者。 第一浮式中心服务平台2’上具有平台码头，可与运输船3实现对接。本发明还可设置小型 作业船5，往返于养殖网箱1和第一浮式中心服务平台2’进行日常作业。
对于各所述模块化养殖单元1’而言，其各自包括养殖网箱1、第二浮式中心服务平台2 和刚性摇臂4，并且：
若干所述养殖网箱1围绕所述第二浮式中心服务平台2设置；
所述第二浮式中心服务平台2和各所述养殖网箱1分别通过所述刚性摇臂4连接；
对于各所述刚性摇臂4而言，其一端通过第一铰轴铰接在所述养殖网箱1而另一端通过 第二铰轴铰接在所述第二浮式中心服务平台2，所述第一铰轴和第二铰轴均水平设置并且相 互平行；
所述第二浮式中心服务平台2上设置有平台投喂设备，所述平台投喂设备通过饲料投喂 管道与需进行投喂的养殖网箱1上的网箱投喂设备连接，以投喂饲料到所述养殖水体空间内。 平台投喂设备包括鼓风机、饲料筒和饲料投喂管道，饲料投喂管道分别与鼓风机的出口和饲 料筒的出口连通，鼓风机风送饲料到网箱投喂设备。
弱电管线、强电管线等管线可由刚性摇臂4引导至各养殖网箱1。刚性摇臂4由一个桁 架结构组成，以保证刚性摇臂4在水平和垂直方向上的刚性。刚性摇臂4上安装有管道托架， 一般情况下管道托架上单个定位孔位安装孔径相近(略小于)的管道、管线或若干跟较细的 管道、管线集合体。
所述养殖网箱1包括网箱框架和养殖网；所述网箱框架为空间桁架结构并由桁架节点和 桁架杆件模块化建造和扩展，详细结构见下文详述，所述养殖网安装在所述网箱框架上形成 养殖水体空间；所述网箱框架上安装有网箱投喂设备，该网箱投喂设备伸入该养殖水体空间 内；
如图1-图8所示，所述第一浮式中心服务平台2’和第二浮式中心服务平台2分别锚固 在选定海域，并且均包括上部平台结构、中间支撑结构、下部浮力结构(两者的这三个基本 的大结构一致)。所述上部平台结构设置用于远海养殖的平台工作负载；所述下部浮力结构 包括主浮力模块23，所述主浮力模块23包括所述桁架节点的浮力可调节点10形成的立体阵 列，立体阵列可以是一个或多个，浮力可调节点10之间通过所述桁架杆件连接，立体阵列 的形状可以是正棱柱形状；所述上部平台结构包括平台甲板21；所述中间支撑结构包括若干 平台升高立柱22，所述平台升高立柱22支撑在所述平台甲板21和所述下部浮力结构之间。 所述下部浮力结构还包括平台半潜模块24和下潜立柱25，所述平台半潜模块24至少包括一 层由若干所述浮力可调节点10形成的平面阵列；所述平台升高立柱22支撑在所述平台甲板 21和所述平台半潜模块24之间，若干所述下潜立柱25支撑在所述平台半潜模块24和所述 主浮力模块23之间。主浮力模块23有不同的尺寸和承载量型号，同型号的主浮力模块可根 据使用条件，采用主浮力模块在平面及垂直叠加的方式，增加形成第一浮式中心服务平台2’ 和第二浮式中心服务平台2的面积和承载能力。在水线位置，设计了对应于半潜式和张力腿 式浮式中心服务平台的半潜浮力模块；对于张力腿浮式中心服务平台，增设了张力腿和张力 腿重力锚块。因此可将第一浮式中心服务平台2’和第二浮式中心服务平台2，根据具体需 求，设计成全浮，半潜式和张力腿三种形式。
在本实例中，第一浮式中心服务平台2’为半潜式结构，由19个平面形式为正六边形的 半潜式小型浮式单体模块拼接而成。单体模块的主要参数为，主浮力模块为四层结构的球形 浮力节点的密集阵列，水平节点模数4米，球直径2米，球以外所有连接管件直径400毫米， 下潜连接杆件长6米；半潜浮力模块为单层结构，平面构成同主浮力平台。水线为半潜浮力 平台中心位置，升高连接杆件长12米，上方为平台甲板组件。主浮力模块的边长节点数为 4，节点边长12米，单个半潜式小型浮式单体模块的甲板面积为530平米。拼合后，第一浮式中心服务平台2’的甲板总面积约10000平方米，甲板外侧设有外挑人行栈道，栈道宽1.2米，栈道外侧设有栏杆。第一浮式中心服务平台2’由一组12个系于主浮力模块底部的系缆、锚固块组成的锚固系统锚泊在指定海域，第一浮式中心服务平台2’设有下甲板，下甲板舷高2—3米，上下甲板之间设有斜梯或垂直升降装置。
第一浮式中心服务平台2’正常工作时，舷高14.4米，吃水深度16.8米。主浮力模块下潜深度8.4米。结构质量9500吨，正常工作甲板以上荷载27000吨。第一浮式中心服 务平台2’的平台甲板上方设饲料仓12个一组，共6组，每个筒仓为6米(长)×6米(宽) ×9米(高)，筒仓下方3米为锥形，可存饲料12000吨。第一浮式中心服务平台2’的甲板 上方设12米(长)×2.4米(宽)×2.8米(高)集装箱单体叠加组合钢结构房4组。每组 有集装箱房6间，分二层，每层3间。其中一组为动力机房和维护维修中心和备件备品仓库， 一组为员工生活区域。另外两组为渔获加工中心及废水处理系统。第一浮式中心服务平台2’ 的中央为正六边形结构的综合厂房，面积3600平方米，高度3米，共两层。其中一层为冷 冻冷藏成品库，总容积10000立方米，可存成品5000吨。冷库上方为员工宿舍，共两层， 每层200平米，层高三米。员工宿舍上方为中央控制室，共两层，每层130平米，层高三米。 中央控制室上方设卫星通讯设备、WiFi及5G信号机站、小型气象雷达、短波天线、小型监 控雷达、监控摄像头、无人机平台等设备设施。第一浮式中心服务平台2’的甲板上设有大 型储罐，储罐尺寸为直径4米，高度9米，容积100立方米，共28只，容积2800立方米。 储罐的内容物为油料、淡水及压缩空气。第一浮式中心服务平台2’的一边设为码头，可停 靠100-150米长的船舶，大型运输船10000吨散货船，船长120米。
第二浮式中心服务平台2上有三组且每组1个饲料储仓，第二浮式中心服务平台2中心 最上层的中央控制室的顶上的远程信号传输系统，可以联接第一浮式中心服务平台2’上的 中央控制系统，第一浮式中心服务平台2’的中央控制系统可实现对各模块化养殖单元中的 各个养殖网箱2内所有传感器信号的无线传输、呈现、分析或自动化控制硬件设备运转、调 整或发出信号或建议供人工运转调整设备的决策参考。第一浮式中心服务平台2’的中央控 制系统和岸基中央控制系统和的关系是：第一浮式中心浮式平台的中央控制系统是岸基中央 控制系统中的一个子系统，它们之间由卫星或WiFi、5G系统实现联网运行。所述第二浮式 中心服务平台2上的中央控制系统和养殖网箱1上的控制系统的之间由弱电管线、WiFi或 5G系统实现联网运行。
在本综合体中，在本综合体中，投喂路线为：岸基饲料仓库→大型运输船→第一浮式中 心服务平台2’的饲料仓→驳船→模块化养殖单元的第二浮式中心服务平台2的饲料仓→饲 料投喂系统+控制中心→刚性摇臂及综合管线→养殖网箱1的网箱投喂设备→鱼群。在该投 喂过程中，饲料投喂在一般情况下，由控制中心按养殖鱼类的品种、养殖阶段，以标准作业 模式按时按量操作，并可以参照海水环境传感器和影像数据等因素进行自动或人工修改或调 整。
由于刚性摇臂4两端设有铰轴，刚性摇臂4在整体上可随波浪的起伏上下摆动，也可以 在养殖网箱1下潜或上浮时通过刚性摇臂4的摆动实现对养殖网箱1的持续连接并保持养殖 网箱1的正确工作姿态(如保持水平)。
网箱投喂装置7的输入管线有：1、强电输入；2、空气+饲料管线输入；3、压缩空气管线输入；4、信号传输弱电输入及输出。
环境监测和视频监控信号通过弱电线路、WiFi或5G，传送至控制中心控制。中心控制 信号也通过弱电线路、WiFi或5G反馈给网箱置。养殖网箱1的容积不同，所需的网箱投喂装置7的数量也不同。
根据实际需求，围绕第一浮式中心服务平台2’可设立若干辅助平台，所述辅助平台独 立锚固，上述提到第一浮式中心服务平台2’、养殖网箱1和辅助平台的锚固是指通过锚块 和缆索锚固在海底。
辅助平台包括浮式直升机平台203、浮式风光互补发电存储平台204、浮式太阳能海水 淡化存储平台205、浮式太阳能海水蔬菜种植平台206、浮式旅游平台207中的任意一种或 任意组合；若干种所述辅助平台通过浮式栈桥平台208和/或浮式码头平台209围绕连接所 述第二浮式中心服务平台2。通过智能化控制，第二浮式中心服务平台2可实现工况(包括 下浮，下潜和半潜，)和姿态(包括水平和倾斜)的精确调整。
第二浮式中心服务平台2的动力来自其携带的浮式风光互补发电存储平台204和自体平 台上的应急柴油发电机组。
本发明的能源管理生产存储系统由第一浮式中心服务平台2’、第二浮式中心服务平台2 外的浮式风光互补发电存储平台204、浮式太阳能海水淡化存储平台205、浮式太阳能海水 蔬菜种植平台206、第一浮式中心服务平台2’、第二浮式中心服务平台2上的应急柴油发电 机组及存储油料、淡水及压缩空气的平台大型储罐212、压缩空气站69、制冷机组和蓄冷介 质等组成。
浮式风光互补发电存储平台204由一个全浮式结构的海上浮式平台和平台上组件构成。 其海上浮式平台的浮体模块的结构可参照主浮力模块23的结构，为单层或双层结构的球形 浮力节点密集阵列与杆件构成，平面形状为六边形，采用升高甲板以防海浪侵袭。甲板以上 设从中心向外侧倾斜的太阳能电池板，中心设一个垂直轴流风力发电机组，在电池组件的背 面设有一个夹层，由海水泵抽取的较深层的海水沿夹层从上而下缓慢流动，可有效降低太阳 能电池板的工作温度，提高光电转化率。在甲板和太阳能电池板斜面的夹角层中设有蓄电池 组和充放电及逆变装置。浮式风光互补发电存储平台的六边形模块边长12米，甲板面积540 平方米，球形浮力节点组成的密集阵列双层主浮力模块结构，水平节点模数3米，浮力(不 含自重)122吨。甲板升高6米，太阳能电池板面积500平米，日本进口单晶板产能180瓦/ 平米，平均日照6小时，综合太阳能发电540度/平米.天。风机50千瓦，平均日运转12小 时，发电600度，风光合计发电1140度。本实例中，其由七个六边形模块拼合，1140×7＝7980 度。考虑存储输送损失7980×0.7＝5586度/天，可满足综合养殖系统对电力的需求。模块化 养殖单元配套有三个模块拼合，1140×3＝3420度。考虑存储输送损失3420×0.7＝2400度/ 天，可满足综合养殖系统对电力的需求。
该浮式风光互补发电存储平台204自带智能化雨水收集装置，下雨时雨水随甲板斜面流 向周边的雨水收集槽，收集的雨水经管道流过盐度传感器后流进二位三通阀，传感器检测盐 度符合设定标准时，雨水流入甲板下面的雨水收集储罐，反之二位三通阀将雨水导入大海。
浮式太阳能海水淡化存储平台205由一个全浮结构的海上浮式平台和平台上组件组成， 其海上浮式平台的浮体模块的结构可参照主浮力模块23的结构，为单层或双层结构的球形 浮力节点密集阵列，平面形状为六边形，采用升高甲板以防海浪侵袭。甲板以上设从中心向 周边的海水淡化单体自适应模块的安装平面，共六块的安装平面上，自适应海水淡化单体模 块组成阵列安装，各单位模块生产的淡水由管道汇集后进入甲板下方的淡水储罐中。该海水 淡化及存储系统自带智能化的雨水收集装置，下雨时雨水随甲板流向周边的雨水收集槽,收 集的雨水经管道流过盐度传感器后流进二位三通阀，传感器检测盐度符合设定标准时，雨水 流入甲板下面的雨水收集储罐，反之二位三通阀将雨水导入大海。在这个系统中，太阳能海 水淡化器生产的蒸馏水和雨水收集装置收集的雨水是两个独立系统各自有独立的存储容器 和输送管线。浮式太阳能海水淡化存储平台的六边形模块边长12米，甲板面积540平米， 浮式模块双层结构模数3米，浮力122吨，甲板升高6米，自适应海水淡化模块单体尺寸1.2 ×0.6米，共600个。海水淡化能力，每天2.5吨，本例中由七个模块拼接2.5×7＝18.5吨。 可满足综合养殖系统对淡水的需求。
浮式太阳能海水蔬菜种植平台206由一个全浮结构的海上浮式平台和平台上设施组成， 其海上浮式平台的浮体模块的结构可参照主浮力模块23的结构，为单层或双层结构的球形 浮力节点密集阵列，平面形状为六边形，采用升高甲板以防海浪侵袭。甲板以上设半球型或 抛物线型高强度塑料大棚，塑料大棚底部设有浅盘内装海水，海水光照蒸发上升至大棚薄膜 冷凝下流至收集槽经管道流入淡水储罐，另一部分淡水为收集的雨水，下雨时大棚外的雨水 经大棚外层表面流入下端雨水收集槽，收集的雨水经管道流过盐度传感器后流进二位三通 阀，传感器检测盐度符合设定标准时，雨水流入甲板下面的雨水收集储罐，反之二位三通阀 将雨水导入大海。在透明大棚的中央设有中空的通风立柱，立柱从地面穿过大棚顶面通向棚 外，立柱顶面安装太阳能发电电池板及电力存储装置，为整个大棚的运转提供电力。立柱下 端开有通风口，内置双向风机，可用来调节大棚内的温、湿度。大棚上方和下方均开有强制 通风窗口，用来调节大棚内的温、湿度。大棚外部顶端装有向大棚外膜面的喷水或吹风装置， 以降低大棚透明膜的温度，提高淡化水汽的收集效率。在大棚内的设有温度、湿度传感器等。 传感器的检测信号将无线传输到中央控制系统，中央控制系统根据数据控制执行器、执行硬 件开关、各种通风、风机的转向和转数，实现对大棚的淡水温度、湿度控制。大棚里设有培 养基的无土栽培蔬菜，结合合适的品种种子和肥料可收获丰盛的各类绿叶蔬菜。在蔬菜种植 中，结合水中营养物质的检测温、湿度和实现图像采集系统，中央控制中心将自动配合营养 液，开启营养液循环系统、营养液紫外线杀菌系统等工作，完成蔬菜种植全过程。
浮式太阳能海水蔬菜种植平台206的六边形模块边长12米，甲板面积540平米，主浮 力模块为双层球形浮力节点接连组成的密集阵列结构，水平节点模数3米，球体直径2米， 最大浮力不含自重122吨，淡水储罐容积100吨，种植面积400平米，绿叶蔬菜产量30公斤/日。可满足养殖综合体对蔬菜供应的需求。(计算标准，茄果类亩产1万斤，生长周期4 至6个月，叶菜类亩产5000至1万斤，生产周期4个月)。
本发明的深远海养殖综合体锚泊在深远海合适海域，承担着饲料存贮，养殖网箱1投喂， 能源生产和存贮，设备维护，淡水供应，成鱼收获、加工、冷藏，人员生活保障及整个养殖 综合体智能化中央控制等诸多功能。本发明的各组成部分具有可迁移、组装、重构以及适应 恶劣海洋环境的能力，为海洋渔业生产、储运、区域海空安全、监控等功能提供综合作业与 保障基地；为海洋经济的发展提供紧缺的码头、供电、制淡水、蔬菜种植、养殖渔业和加工 以及生活平台。其中养殖网箱1的作用是形成稳定封闭空间、水体交换通畅的养殖水体。要 求其结构牢固、抗风浪、容积损失率小于5％。
成鱼的收获、加工冷链系统的工作如下：
收获流程：在气象条件确立的前提下，养殖网箱1解除与刚性摇臂4的连接，养殖网箱 1由小型作业船5拖至第一浮式中心服务平台2’旁的捕获区，并系泊在第一浮式中心服务 平台2’的平台码头，由平台吊机完成养殖网箱1收鱼。
收获的成鱼迅速进入加工车间，按生产计划装箱或加工后装箱急冻并转入冷库存储或运 输船，加工边角料可即时加工成鱼粉或急冻存储后待运。
本发明的第一浮式中心服务平台2’和第二浮式中心服务平台2的中央控制系统包含有 以下功能(子系统)：A网箱投喂设备控制；B鱼病的分析、对比、确认和对应系统；C动力控制系统；D海水基本信息和天气状况及趋势分析系统；E各信息的收集、整理、建档、 存储系统；F综合安保系统；G远程联网系统。
其中，A的调整内容为：1.投喂量、投喂速度、投喂间隔；2.投喂饲料的品种、类别组合方式；3.水下灯光的开启、开启时间、间隔；4.水下灯光和光源的种类；5.气泡发生器的开启、开启时间、类别。
C的调节内容为：1.海上风光互补主电源和第二浮式中心服务平台浮式中心服务平台2 的柴油发电机组后备电源间的控制及切换；2.海上海水淡化和蔬菜种植平台的控制；3.海上 直升机平台的信号控制。
D的调节内容为：1.养殖网箱1的下潜和上浮；2.气泡发生器的开启、开启时间、类别。
F的调节内容为：1.养殖网箱1的常规保养节点；2.养殖网箱1的中期保养节点；3.养 殖网箱1的大修保养节点；4.备品备件；5.养殖海域的安全保卫。
G的调节内容为：1.各通信通道的切换；2.各养殖网箱1、运输船3、小型作业船5的终端的接入。
本发明的实例数据如下：
1、模块化养殖单元18个，每个模块化养殖单元含养殖网箱1的数量为6个，每个养殖 网箱1的容积2万立方米/个，共有网箱108个，总容积216万立方米，单个养殖周期产量54000吨；(按成鱼25KG/立方米)。
2、中央浮式平台面积10000平米，荷载37000吨，甲板舷高14.4米，下层甲板舷高3米，饲料存储12000吨，冷库存储量5000吨，动力500千瓦；
3、刚性摇臂108个及综合管线总长度1000米；
4、综合体海域面积2.6平方公里；
5、抗风浪等级17级。
本发明的养殖网箱1养殖中的投喂设备控制及软件是一个具有生物质调节喂养模式的饲 料投喂系统，该系统基于对各种鱼类食欲和环境数据的准确监测：
1.含氧量、温度和水流传感器完全集成在投喂系统中，所有传感器数据实时显示并记录， 以便进一步分析，确保在任何时候都进行最佳喂养。
2.关键功能包括：各养殖网箱1内环境及鱼群概况；各养殖网箱1的养殖规划和执行情 况；各养殖品种、养殖阶段饲料品种及投喂量计划；多个养殖网箱1的不同品种不同养殖阶 段分别控制投喂计划；饲料仓库控制；集成式喂养摄像机控制.；精确的饲料输送空气压力 控制系统；精确的水下灯光控制系统；精确的水下气泡生成控制系统。
3.使用指导；强大的报告生成追溯和分析工具系统。
本发明的所述网箱框架由桁架节点和桁架杆件模块化建造和扩展，所述网箱框架形状可 以是多种，如球形、圆柱形、四棱柱形、五棱柱形、六棱柱形、八棱柱形等。本发明推荐的 网箱框架形态为正六棱柱形。
如图13a-d所示，所述网箱框架中至少部分为内外方向上的多层桁架，所述多层桁架包 括浮力可调层和浮力不可调层，最内层为所述浮力不可调层，最内层的外侧至少含一层所述 浮力可调层。进一步地，内外方向上的多层桁架中，所述浮力可调层和所述浮力不可调层依 次交替。
所述桁架节点包括浮力可调节点10(优选为球形浮力节点)、浮力不可调的力学节点11 (优选为球形力学节点)，所述桁架杆件包括浮力可调节点间连杆12、力学节点间连杆13、 层间节点间连杆14，优选地还包括桁架增强交叉斜支撑杆件15。
所述浮力可调层包括所述浮力可调节点10和所述浮力可调节点间连杆12，所述浮力不 可调层包括所述力学节点11和所述力学节点间连杆13；各层之间通过相对应的桁架节点之 间的所述层间节点间连杆14连接。
所述浮力可调节点10为相较桁架杆件膨大的薄壁空心壳体(优选为薄壁空心壳体)，这 个中空节点在保持原节点力学性能的前提下，用以产生养殖网箱1工作中所需的浮力，以及 对养殖网箱1的浮潜、承载量和水中姿态进行调节，水中姿态调节包括大致竖直状态、大致 水平状态和竖直面内的滚翻状态三者中任意两者之间的切换。所述浮力可调节点10以调节 壳体内进排气量、进排水量的相互比例的方式进行浮力调节。
所述养殖网中至少部分固定在最内层的所述浮力不可调层，并形成封闭的养殖水体空 间。
这个位于桁架节点的装置称为节点浮力装置，从理论上讲节点浮力装置的形状可以是任 意的，考虑到浮力节点装置的力学性能和材料体积比较的优化，首选膨大的浮力节点的形状 为中空球形体，在球体腔内部为质量较轻的气体或其它轻质材料，统称为球形浮力节点装置。 球形浮力节点的中心为桁架力学节点中心。在具体应用中，浮力节点是以和结构关系对应的、 按一定空间规律排列的形式组合。无论是什么形状，在产生主要浮力甚至绝大部分浮力的作 用上是相同的。例如现有技术的“深蓝1号”，产生养殖网箱1工作中所需的浮力是下浮体， 不存在本发明的浮力节点；有些具有杆件和杆件节点的现有技术，但产生养殖网箱1工作中 所需的浮力是杆件的而非杆件节点，其杆件节点不能称为本发明意义的浮力节点装置。
由于球形浮力节点和力学节点，是独立均匀分布在桁架结构的各个桁架节点上的，所以 对整个结构产生和结构相对应的支撑浮力，改善了整个网箱框架的应力分布状态。
由于每个球形浮力节点装置之间的独立性，在个别球形浮力节点浮力失效时，整个养殖 网箱1总体浮力水平仍维持在安全水平线之上，从而保证了养殖网箱1的安全性。
浮力节点式桁架结构具有重量轻、工业化程度高、整体强度刚度大、易于拼装扩展、制 造施工方面、投资成本低等特点。可以完全满足强度和安全性要求，替代传统的大型浮式网 箱，并降低设计、制造、施工难度和成本，缩短施工周期、减少自然条件限制且维修简单。
如图12a-d所示，通过同步或分布调节养殖网箱1中不同位置的单个或多个浮力可调节 点的浮力，对空间桁架结构的养殖网箱1的浮潜、承载量和水中姿态进行调节，具体如下。
根据养殖工况要求实现养殖网箱1上浮、半潜、坐底、超浮的工况调节，并在收鱼、网 衣更换或清理时尽可能的浮起以便于操作。
如图12a所示，在正常使用时(竖式即大致竖直状态)，养殖网箱1的工作状态分为：
1、正常全浮状态，在这个工作状态中，养殖网箱1的浮力大于养殖网箱1的重力；
2、半潜工作状态，在这个工作状态中，养殖网箱1的浮力略大于养殖网箱1的重力；
3、坐底工作状态，在这个工作状态中，养殖网箱1的浮力小于养殖网箱1的重力；
4、超浮工作状态，在这个工作状态中，养殖网箱1的浮力远大于养殖网箱1的重力。
这四个工作状态的具体应用是，在正常养殖时可设为全浮或半潜工作状态，正常全浮状 态的养殖网箱1水线位于养殖网箱1顶层桁架外层球形浮力节点的中心最大直径线，即网衣 顶层位于近海平面之下，在海况较好时，养殖网箱1因位于这个工作位置，方便对养殖体的 观察投喂等日常养殖工作；半潜工作状态的优点是养殖网箱1水位线位于养殖网箱1半潜桁 架顶层球形浮力节点的中位中心最大直径线，即网衣顶层位于海平面以下半潜深度，即6至 12米，有效避免风浪对养殖网箱1的冲击，保证养殖网箱1的结构稳定安全，可以降低风浪 洋流对养殖设施和养殖对象的伤害，避免养殖鱼群因应激反应成批死亡；在应对风浪、洋流 和水温特殊要求时，可将养殖网箱1设为坐底工作状态。如大风浪时，海面水温太高，需要 降低养殖水体温度时，如夏季在黄海冷水团养殖大西洋鲑时。或海面水温太低，需要增加养 殖水体温度时，如东海大黄鱼过冬养殖等情况；当养殖网箱1检查维修、更换网衣、投放和 收获养殖鱼类时，养殖网箱1可设定为超浮状态，可大大降低操作难度。
如图12b-d，实现养殖网箱1在水中的吃水深度或承载量的调整；实现养殖网箱1姿态 的调节，包括大致竖直状态、大致水平状态和竖直面内的滚翻状态三者中任意两者之间的切 换。这里的切换既可以完全在水中完成，利用水下相对平静的洋流环境，避免海上风浪的影 响；也可以在正常全浮工作状态与超浮工作状态下完成，例如海上风浪较小时，更利于利用 海面以上部分自身的重力配合水下浮力。
如图12b所示，在养殖网箱1横向使用时(大致水平状态)，除了和正常竖立工作状态 相同的工作状态和状态使用具体应用外，增加了滚翻工作状态，特别是但不限于超浮工作状 态下，在滚翻工作状态下，养殖网箱1结构可在旋转过程中全部逐一浮出水面，这给养殖网 箱1的维护保养，如附着物的清理涂装、更换零部件等带来极大便利。
如图12c所示，为大致水平状态与大致竖直状态之间的切换；图12d所示，为大致水平 状态或大致竖直状态与竖直面内的滚翻状态之间的切换。
在深海养殖中，养殖网箱1姿态的翻滚切换能够将不同的面依次朝上甚至浮出水面，既 不影响养殖网箱1内的水产，又非常有利于养殖网箱1的附着物在滚翻中自行脱落、浮出水 面的清洗作业、养殖网箱1部件的水上及时维修等，以及根据太阳方位、养殖网箱1遮阳物 (如附着物)的朝向、水产光照方案调整姿态，利用网箱遮阳物的遮光挡流效应，自主控制 养殖网箱1内的光照时长、方向以及控制流速，避免鱼类应激反应，提高水产质量和产量。 由此创造的主动改善养殖环境带来的好处不再一一列举。
如图12d所示，养殖网箱1姿态调节的方法，包括如下步骤：
S1、确定姿态调节的方向和整个空间桁架结构的养殖网箱1的重力平衡中纵面；
S2、对处于重力平衡中纵面的姿态调节方向前方的浮力可调节点10内排气、进水，减 小其浮力，对处于重力平衡中纵面的姿态调节方向后方的浮力可调节点10内进气、排水， 增大其浮力；
S3、整个空间桁架结构的养殖网箱1进行滚翻，并达到中间临时再平衡状态；
S4、重复步骤S1-S3直到达到预定的姿态。
其中，达到中间临时再平衡状态之后，步骤S4中，再次确定的姿态调节的方向和整个 养殖网箱1的重力平衡中纵面，可以与前一次确定的有所不同，例如图12d为纸面竖直平面 内的滚翻，在45°时，可以改为与纸面夹角45°的竖直平面内的滚翻，在90°时，可以改 为垂直于纸面的竖直平面内的滚翻。也就是说，从初始状态开始到最终预定姿态为止，中间的滚翻路径需要事先规划和设计，且需要在多个可能的滚翻路径中选取最优路径，再去执行 S1-S4。
本发明提供了数种不同类型的养殖网箱1，如重型的全封闭养殖网箱、半潜式养殖网箱、 半潜式悬索养殖网箱，并构造了多种轻质方案，可以选择下列一种或多种进行组合使用。
(1)重型的全封闭养殖网箱，如图13a-d所示。
所述养殖网箱1包括一种全封闭养殖网箱，其网箱框架为全封闭的笼形空间桁架结构， 全部为内外方向上的所述多层桁架，所述养殖网全部固定在最内层的所述浮力不可调层。
(2)重型的全封闭半潜式养殖网箱，未示出，可以理解为在图13a-d基础上增加有半 潜桁架。
所述养殖网箱1包括一种半潜式养殖网箱，其网箱框架包括全封闭的笼形空间桁架结构 和设置在其上的半潜桁架；全封闭的笼形空间桁架结构全部为内外方向上的所述多层桁架； 所述半潜桁架包括所述浮力可调层；优选地，所述半潜桁架为单层的所述浮力可调层；所述 养殖网全部固定在最内层的所述浮力不可调层。
(3)半潜式养殖网箱的轻质方案一，如图14a-d所示。
所述养殖网箱1包括一种轻型半潜式养殖网箱，其网箱框架包括全封闭的轻型笼形空间 桁架结构和设置在其上的半潜桁架；
所述轻型笼形空间桁架结构全部为内外方向上的所述多层桁架，所述轻型笼形空间桁架 结构在竖向中部的水平截面上截取的单环周向的所述浮力可调节点10的数量，小于所述半 潜桁架在水平截面上对应的单环周向的所述浮力可调节点10的数量；
所述半潜桁架包括所述浮力可调层；优选地，所述半潜桁架为单层的所述浮力可调层；
所述养殖网全部固定在最内层的所述浮力不可调层。
(4)轻型锥底半潜式养殖网箱的轻质方案二，如图15a-d所示。
所述养殖网箱1包括一种轻型半潜式养殖网箱，其网箱框架包括半封闭、下开放的轻型 笼形空间桁架结构和设置在其上的半潜桁架；
所述轻型笼形空间桁架结构全部为内外方向上的所述多层桁架，所述轻型笼形空间桁架 结构在竖向中部的水平截面上截取的单环周向的所述浮力可调节点10的数量，小于所述半 潜桁架在水平截面上对应的单环周向的所述浮力可调节点10的数量；
所述半潜桁架包括所述浮力可调层；优选地，所述半潜桁架为单层的所述浮力可调层；
所述养殖网的网底以上的部分固定在最内层的所述浮力不可调层，网底为锥形柔性网 底。
(5)轻型锥底半潜式养殖网箱的轻质方案三，如图16a-d所示。
所述养殖网箱1包括一种轻型半潜式养殖网箱，其网箱框架包括半封闭、下开放的轻型 笼形空间桁架结构和设置在其上的半潜桁架；
所述桁架节点还包括浮力可调节点与力学节点间连杆12’；
所述轻型笼形空间桁架结构全部为内外方向上的所述多层桁架，所述轻型笼形空间桁架 结构的侧面桁架的每个单立柱中，中部的浮力可调节点10替换为力学节点11，并通过浮力 可调节点与力学节点间连杆12’依次连接；所述轻型笼形空间桁架结构在竖向中部的水平截 面上截取的单环周向的所述力学节点11的数量，小于所述半潜桁架在水平截面上对应的单 环周向的所述浮力可调节点10的数量；
所述半潜桁架包括所述浮力可调层；优选地，所述半潜桁架为单层的所述浮力可调层；
所述养殖网的网底以上的部分固定在最内层的所述浮力不可调层，网底为锥形柔性网 底。
(6)轻型半潜式悬索养殖网箱，如图17a-d所示。
所述养殖网箱1包括一种轻型半潜式悬索养殖网箱，其网箱框架包括顶面桁架和设置在 其上的半潜桁架，以及底面桁架；
所述顶面桁架和底面桁架为内外方向上的所述多层桁架；
所述半潜桁架包括所述浮力可调层；优选地，所述半潜桁架为单层的所述浮力可调层；
所述轻型半潜式悬索养殖网箱还包括多组悬索，设置在所述顶面桁架和底面桁架之间， 包括主悬索30和副悬索31，所述主悬索30对应连接上下周向的浮力可调节点10，所述副 悬索31对应连接上下周向的所述力学节点11；
养殖网设置在所述顶面桁架、副悬索31、底面桁架的内侧。优选地，所述底面桁架为中 空的周向结构，连接锥形柔性网底。
与图12a-d方案不同的是，如图18a-c及图12d所示，通过同步或分布调节网箱中不同 位置的单个或多个浮力可调节点的浮力，对空间桁架结构轻型半潜式悬索养殖网箱的浮潜、 承载量和水中姿态进行调节，具体如下。
根据养殖工况要求实现养殖网箱1的全浮、半潜、坐底工作状态(养殖网箱1的外底面 时有坐底工作状态，锥形柔性网底时无)、收拢的工况调节，并在收鱼、网衣更换或清理时 尽可能的浮起以便于操作。
如图18a所示，轻型半潜式悬索养殖网箱通过浮力可调节点的主动调节，使得顶面桁架 与底面桁架之间具备主动靠近收拢功能，实现了网衣和养殖空间的快速收缩，再配合泵吸实 现了快速收鱼或转移，同一条船可同时泵吸多个收拢的养殖网箱1，为海洋牧场的快速集中 收鱼或转移创造极为便利的条件，避免了风暴等外部灾害，提高了安全性，为大规模推广提 供产业信心和示范。在此基础上，还提供了多种养殖网箱1姿态和调整方案，进一步提高了 使用性能。
如图18b-c及图12d，实现养殖网箱1在水中的吃水深度或承载量的调整；实现养殖网 箱1姿态的调节，包括大致竖直状态、大致水平状态和竖直面内的滚翻状态三者中任意两者 之间的切换。这里的切换一般是在收拢工作状态下完成的，既可以完全在水中完成，利用水 下相对平静的洋流环境，避免海上风浪的影响；也可以上浮到海面完成，例如海上风浪较小 时，更利于利用海面以上部分自身的重力配合水下浮力。
所述大致竖直状态为：所述顶面桁架和底面桁架的法线大致竖直的状态；
所述大致水平状态为：所述顶面桁架和底面桁架收拢并互连后，调整为法线大致水平的 状态；
所述竖直面内的滚翻状态：为所述大致竖直状态、大致水平状态在各自竖直面内滚翻的 状态。
如图18b所示，在养殖网箱1横向使用时(大致水平状态)，增加了滚翻工作状态，在滚翻工作状态下，养殖网箱1结构可在旋转过程中全部逐一浮出水面，这给养殖网箱1的维护保养，如附着物的清理涂装、更换零部件等带来极大便利。
如图18c所示，为收拢姿态下大致水平状态与大致竖直状态之间的切换。
如图12d所示，其姿态调节的方法，包括如下步骤：
S1、调节浮力可调节点10的浮力，将所述顶面桁架与底面桁架相对靠近收拢，并进行 锁紧互连；
S2、确定姿态调节的方向和整个空间桁架结构轻型半潜式悬索养殖网箱的重力平衡中纵 面；
S3、对处于重力平衡中纵面的姿态调节方向前方的浮力可调节点10减小其浮力，对处 于重力平衡中纵面的姿态调节方向后方的浮力可调节点10增大其浮力；
S4、整个空间桁架结构轻型半潜式悬索养殖网箱进行滚翻，并达到中间临时再平衡状态；
S5、重复步骤S2-S4直到达到预定的姿态。
其中，达到中间临时再平衡状态之后，步骤S5中，再次确定的姿态调节的方向和整个 养殖网箱1的重力平衡中纵面，可以与前一次确定的有所不同，例如图12d为纸面竖直平面 内的滚翻，在45°时，可以改为与纸面夹角45°的竖直平面内的滚翻，在90°时，可以改 为垂直于纸面的竖直平面内的滚翻。也就是说，从初始状态开始到最终预定姿态为止，中间的滚翻路径需要事先规划和设计，且需要在多个可能的滚翻路径中选取最优路径，再去执行 S2-S4。
进一步地，所述浮力可调节点10以调节壳体内进排气量、进排水量的相互比例的方式 进行浮力调节，具体方案示例如下。
如图19所示，浮力可调节点10包括壳体101，所述壳体101内设有中心气管102，所述壳体101与所述中心气管102之间设有弹性气囊103，所述中心气管102上设有进排气口104，所述中心气管102的至少一端连接气源，所述壳体101上、所述弹性气囊103之外设 有进排水口105，所述进排水口105可连通所在的外部水体；所述中心气管102两端的壳体 上设有连接法兰106和密封压板107，用于与桁架杆件密封连接，上连接法兰处设有进气口108及相应的进气阀门1081、排气口109及相应的排气阀门1091，均与中心气管102上端连通，进气阀门与排气阀门与气源相连通，如气体压缩装置(如气泵)或储存压缩气体的球形储物节点10’；当然，进气口和排气口、由外部信号控制的进气阀门与排气阀门均可以合并为一个；下连接法兰处进排气口105相应设有由外部信号控制的进排水阀门1051，优选还设有外部水体和内部水体之间的进水过滤器1010。通过调节所述弹性气囊103的进排气量来调 节气囊膨胀程度，以此调节所述壳体101与所述弹性气囊103之间的进排水量，进而调节浮 力可调节点的浮力。运行过程为，当进气阀门1081和进排水阀1051门同时打开时，压缩气 体进入弹性气囊103，气囊膨胀，体积增大，相应体积的水从进排水阀门1051排入外部水体， 这时浮力可调节点的浮力增大。反之，当排气阀门1091和进排水阀门1051同时打开时，弹 性气囊103中的气体压力下降，气囊收缩，体积减小，相应体积的水从进排水阀门1051进入浮力可调节点内部，这时浮力可调节点的浮力增大。在以上调节过程中，如果同时关闭进、 排气阀门和进排水阀门1051，浮力可调节点的内部的水气比例将维持阀门关闭时的状态，这 时浮力可调节点的浮力稳定在调整到的具体数值。
如图20a-c所示，当浮力可调节点内部全部为气体时，浮力节点的浮力最大，当气体压 力减小时，外部水体的水将逐步进入球体内部，浮力节点的浮力也随之减少，当气体压力减 小到外部水体的水全部充满球体内部时，浮力节点的浮力达到最小。
进一步地，所述中心气管102作为所述壳体101的内部加强支撑结构。进一步地，所述 养殖网箱中每个所述中心气管102均设置在各自的所述壳体101的主受力方向上。
进一步地，所述中心气管102与中空的所述桁架杆件相互贯通，通过中空的浮力可调节 点间连杆12本身作为气源的供气通道，适用于桁架杆件的直径、气路长度、气源的功率等 相互匹配的情况下。如果匹配情况不佳，进一步地，利用浮力可调节点间连杆12的中空空 间设置气源与所述中心气管102之间的供排气管路，这样供排气管路在桁架杆件中得到很好 的保护，在整个养殖网箱的制造过程中，供排气管路预制在桁架杆件中进行组装，提高了生 产效率。
如图21所示，进一步地，本发明的桁架节点还包括储物节点10’，优选为球形储物节点。
部分所述浮力可调节点10(优选为养殖网箱1顶部的部分浮力可调节点)替换为所述储 物节点10’，为相较桁架杆件膨大的薄壁空心壳体，用以存贮空间桁架结构轻型半潜式悬索 养殖网箱工作中所需的物资，包括气态物资或液态物资或固态物资；它们的共同特点是，储 物节点可以降低重心，提高养殖网箱1的稳定性；充分利用了自身的储存空间，提高了自持 力和续航力，且提供了更好的封闭性，储存温度稳定性，无需通过船舶进行频繁的物资转运 和补给。
当所述储物节点10’存贮气态物资时，用于存贮压缩气体，每一个这样的储物节点10’ 为周边的一个或多个所述浮力可调节点10的浮力调节提供气源。储存压缩气体的储物节点 10’的结构可以单独设计，也可以与浮力可调节点10类似，不同的是在其基础上去掉弹性 气囊、进排水口、进排水阀门、进水过滤器等，保留中心气管、进排气口、连接法兰、密封 压板、进气口、进气阀门、排气口、排气阀门等，中心气管、进排气口也可以进一步省略；其中进气口、进气阀门用于压缩空气外部定期补充或由管道适时补充；储存压缩气体的储物 节点10’的排气口和排气阀门与浮力可调节点10的进气口和进气阀门连通。储存压缩气体 的储物节点10’的设置，可以在不需要频繁调节浮力的应用场合，如养殖网箱1的全浮和半 潜工作状态转变，可不依赖外部动力和气源，自主完成；还可以大大简化桁架杆件中的供排 气管路设计，降低维修难度。
当所述储物节点10’存贮液态物资时，用于存贮油料或淡水；储存液态物资的储物节点 10’的结构可以单独设计为如图21所示的形式，其饲料入口1011和饲料出口1012用于外 部定期补充/排出或管道适时补充/排出，外部定期补充时，可在翻滚或上浮到水面以上时进 行为佳。图示饲料入口1011和饲料出口1012独立设置在桁架杆件外部，优选设置阀门；更 可以与储气节点类似，利用桁架杆件自身或桁架杆件内设的管道进行进出料。在某些应用场 景中，存贮的油料可供发电机组使用；存贮的淡水可来自于外部补充，也可以通过管道从海 水淡化装置、自然降水中收集，再反哺使用。
当所述储物节点10’存贮固态物资时，固态物资一般指可以方便地从储物节点中加入和 抽出的固体颗粒，如颗粒饲料。储存固体物资的储物节点10’的结构可以单独设计为如图 21所示的形式，其饲料入口1011和饲料出口1012用于外部定期补充/排出或管道适时补充/ 排出，外部定期补充时，可在翻滚或上浮到水面以上时进行为佳。图示饲料入口1011和饲 料出口1012独立设置在桁架杆件外部，优选设置阀门；更可以与储气节点类似，利用桁架 杆件自身或桁架杆件内设的管道进行进出料。另一种情况是用来放置长期不需要进出的功能 性设备，如电池，电子设备。
如图22a-b所示，进一步地，本发明的桁架节点还包括增重节点10”，优选为球形增重 节点。
部分所述浮力可调节点10(优选为养殖网箱1底部的部分浮力可调节点和/或锥形柔性 网底的中间重力节点，和/或底面桁架中的部分浮力可调节点)替换为所述增重节点10”， 为相较桁架杆件膨大的薄壁空心壳体，内装比重大于水的内容物，如混凝土，以克服浮力增 大自重，从而增加整个空间桁架结构轻型半潜式悬索养殖网箱的平衡和稳定性。
在以上网箱框架以适当的锚固方法将单个养殖网箱1或多个养殖网箱1固定在指定的养 殖海域，根据养殖的方式规模选配适当的配套设施，就组成了可以运行使用的养殖网箱。锚 固系统采用混凝土重力锚块和系缆的组合方案，例如图9所示。养殖网箱1配套设施有气源、 管路、阀门、过滤器、电源、电路、各类传感器、远程信息发送接收控制模块，可远程和在 位控制养殖网箱1的各种工况，并完成监控、投喂、监控、给药、采样等各工作环节。
本发明中，球体材料通常可以采用和结构材料相同碳合金钢材料。
在结构件有轻量化要求的使用场合时，节点球体可采用和桁架杆件相同或不同的铝合金 或钛合金材料制成。
在结构件有轻量化及考虑电磁环境要求的使用场合时，球形节点可采用和桁架杆件相同 或不同的非金属材料制成，如碳材料、玻璃纤维、芳纶纤维、纤维增强塑料等。
本发明中的养殖网箱1、第一浮式中心服务平台2’的主浮力模块23、第二浮式中心服 务平台2的主浮力模块23、浮式直升机平台203海上浮式平台、浮式风光互补发电存储平台 204海上浮式平台、浮式太阳能海水淡化存储平台205海上浮式平台、浮式太阳能海水蔬菜 种植平台206海上浮式平台、浮式旅游平台207海上浮式平台均采用浮力可调节点10来提 供浮力，浮力可调节点10与杆件通过模块化建造和扩展构成空间桁架结构。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本 发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
