本公開涉及海洋工程，尤其涉及一種海水降溫控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、珊瑚礁是熱帶海洋牧場中的特殊生境，是世界上生物多樣性和生態(tài)價值最高的生態(tài)系統(tǒng)之一。其貢獻了近一半的淺海碳酸鹽沉積，在全球尺度上預(yù)計每年可固定9億噸碳。然而，如何有效應(yīng)對珊瑚熱脅迫，促進珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生境修復(fù)與資源復(fù)育已成為熱帶珊瑚礁保育型海洋牧場建設(shè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
2、目前，珊瑚礁的白化治理手段較為有限，主要有以下方式：1.珊瑚輔助進化，通過選擇育種、輔助基因流、表觀遺傳編程等方式，增強珊瑚對環(huán)境脅迫適應(yīng)性的手段，但通過這種方式進行白化治理周期較長，且僅能針對部分種類的珊瑚有效；2.?通過遮陽布、海洋微氣泡減少太陽輻射進入海洋，但這種方式需要成本較高，且影響了蟲黃藻的光合作用；3.通過抽取深冷海水，注入淺礁珊瑚區(qū)域，但深冷海水與淺礁區(qū)域往往具有較大的距離，從工程上難以實現(xiàn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本公開提供了一種海水降溫控制系統(tǒng)及方法，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上技術(shù)問題。
2、根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種海水降溫控制系統(tǒng)，包括：第一溫度傳感器、水位計、冷卻水井、抽水泵、輸水泵、監(jiān)測浮標、第二溫度傳感器、流速計和控制器，其中：
3、所述冷卻水井用于儲存海水，并將海水冷卻；
4、所述第一溫度傳感器用于監(jiān)測所述冷卻水井內(nèi)的溫度分布，并將第一溫度值傳輸至控制器；
5、所述水位計用于測量所述冷卻水井的水位，并將水位數(shù)據(jù)傳輸至控制器；
6、所述抽水泵用于從海域抽取海水，輸送至所述冷卻水井內(nèi)；
7、所述輸水泵用于將冷卻后的海水輸送至珊瑚礁區(qū)域；
8、所述監(jiān)測浮標用于掛載第二溫度傳感器以及流速計；
9、所述第二溫度傳感器用于測定海域的溫度分布，并將第二溫度值傳輸至所述控制器；
10、所述流速計用于測定珊瑚礁區(qū)域內(nèi)的流速分布，并將珊瑚礁區(qū)域內(nèi)的環(huán)境流速傳輸給控制器；
11、所述控制器用于根據(jù)第一溫度值、第二溫度值、水位數(shù)據(jù)和環(huán)境流速，采用模糊控制算法控制所述抽水泵以及輸水泵的啟停以及流量。
12、在一可實施方式中，所述冷卻水井采用分層取水結(jié)構(gòu)，并包含保溫材料層。
13、在一可實施方式中，所述系統(tǒng)還包括抽水管路和給水管路；
14、所述抽水管路用于聯(lián)通海水與所述冷卻水井，并將海水輸送至冷卻水井內(nèi)部；
15、所述給水管路用于聯(lián)通所述冷卻水井與海水，并將冷卻水井內(nèi)的海水輸送至珊瑚礁區(qū)域。
16、在一可實施方式中，所述系統(tǒng)還包括人工魚礁；
17、所述人工魚礁，圍繞所述珊瑚礁區(qū)域布設(shè)，用于形成緩流區(qū)以延長冷卻水的停留時間。
18、根據(jù)本公開的第二方面，提供了一種海水降溫控制方法，應(yīng)用于上述任一項所述的系統(tǒng)，包括以下步驟：
19、通過第一溫度傳感器監(jiān)測冷卻水井內(nèi)的溫度分布，并將第一溫度值傳輸至控制器；
20、通過第二溫度傳感器測定海域的溫度分布，并將第二溫度值傳輸至所述控制器；
21、通過流速計測定珊瑚礁區(qū)域內(nèi)的流速分布，并將珊瑚礁區(qū)域內(nèi)的環(huán)境流速傳輸給控制器；
22、通過水位計將冷卻水井的水位數(shù)據(jù)傳輸至控制器，以判斷冷卻水井中的水位高度；
23、當(dāng)水位高度低于第一高度閾值時，控制器控制開啟抽水泵，將海水抽入冷卻水井；
24、當(dāng)水位高度高于第二高度閾值時，控制器控制關(guān)閉抽水泵；所述第二高度閾值大于所述第一高度閾值；
25、所述控制器根據(jù)所述第一溫度值、第二溫度值和環(huán)境流速，采用模糊控制算法控制輸水泵的輸出流量。
26、在一可實施方式中，所述控制器根據(jù)所述第一溫度值、第二溫度值和環(huán)境流速，采用模糊控制算法控制輸水泵的輸出流量，包括：
27、通過第二溫度傳感器將采集的第二溫度值傳輸至控制器，以判斷第二溫度值是否高于珊瑚白化閾值溫度；
28、當(dāng)?shù)诙囟戎蹈哂谏汉靼谆撝禍囟葧r，控制器繼續(xù)判斷第一溫度傳感器傳輸?shù)牡谝粶囟戎凳欠竦陀诶鋮s水閾值溫度；
29、當(dāng)?shù)谝粶囟戎蹈哂诶鋮s水閾值溫度時，控制器控制關(guān)閉輸水泵；
30、當(dāng)?shù)谝粶囟戎档陀诶鋮s水閾值溫度時，控制器獲取由流速計采集的珊瑚礁區(qū)域內(nèi)部流速，采用模糊控制算法控制輸水泵的輸出流量。
31、在一可實施方式中，所述采用模糊控制算法控制輸水泵的輸出流量，包括：
32、將第二溫度值和珊瑚白化閾值溫度的差值劃分為多個溫度區(qū)間，確定當(dāng)前溫度差值等級；
33、將珊瑚礁區(qū)域內(nèi)流速劃分為多個流速區(qū)間，得到當(dāng)前流速等級；
34、根據(jù)所述當(dāng)前溫度差值等級、當(dāng)前流速等級和輸水泵的最大流量，確定所述輸水泵的輸出流量。
35、在一可實施方式中，所述多個溫度區(qū)間為：0-0.5℃、0.5-1℃、1-1.5℃、1.5-2℃及大于2℃；
36、所述多個流速區(qū)間為0-0.04m/s、0.04-0.08m/s、0.08-0.12m/s、0.12-0.16m/s及大于0.16m/s。
37、在一可實施方式中，所述輸水泵的最大流量為200m3/h。
38、在一可實施方式中，所述方法還包括：
39、在珊瑚礁區(qū)域周圍布放人工魚礁，以使水流能通過所述人工魚礁進入珊瑚礁區(qū)域。
40、本公開的一種海水降溫控制系統(tǒng)及方法，利用淺層海水晝夜溫差形成的自然溫度梯度，結(jié)合井體保溫設(shè)計，實現(xiàn)低成本、低能耗冷卻。具體包括：冷卻水井、第一溫度傳感器、水位計、抽水泵、輸水泵、監(jiān)測浮標、第二溫度傳感器、流速計和控制器。其中，第一溫度傳感器與第二溫度傳感器分別監(jiān)測井內(nèi)及珊瑚礁區(qū)域溫度，流速計量化目標區(qū)域水流速度，水位計確保井內(nèi)水量穩(wěn)定，數(shù)據(jù)經(jīng)控制器實時解析后生成控制指令。以環(huán)境溫度與白化閾值的差值、井內(nèi)冷卻水溫度及珊瑚礁流速為輸入變量，通過預(yù)設(shè)規(guī)則庫動態(tài)計算輸水泵流量需求，實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。通過雙溫度傳感器協(xié)同反饋，確保輸水溫度嚴格控制在珊瑚耐受閾值內(nèi)，避免熱應(yīng)激性白化。并且，分層取水與模糊控制算法結(jié)合，較傳統(tǒng)深水抽取方案降低能耗，且避免遮光措施對蟲黃藻的負面影響。
41、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標識本公開的實施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本公開的范圍。本公開的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。
1.一種海水降溫控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：第一溫度傳感器、水位計、冷卻水井、抽水泵、輸水泵、監(jiān)測浮標、第二溫度傳感器、流速計和控制器，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水降溫控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻水井采用分層取水結(jié)構(gòu)，并包含保溫材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水降溫控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括抽水管路和給水管路；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水降溫控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括人工魚礁；
5.一種海水降溫控制方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1-4任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海水降溫控制方法，其特征在于，所述控制器根據(jù)所述第一溫度值、第二溫度值和環(huán)境流速，采用模糊控制算法控制輸水泵的輸出流量，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海水降溫控制方法，其特征在于，所述采用模糊控制算法控制輸水泵的輸出流量，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的海水降溫控制方法，其特征在于，所述多個溫度區(qū)間為：0-0.5℃、0.5-1℃、1-1.5℃、1.5-2℃及大于2℃；
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的海水降溫控制方法，其特征在于，所述輸水泵的最大流量為200m3/h。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海水降溫控制方法，其特征在于，所述方法還包括：