CN106371100A - 一种鱼类声学目标强度海上实时测量*** - Google Patents

一种鱼类声学目标强度海上实时测量*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种鱼类声学目标强度实时测量***，包括网箱***，控制鱼类活动区域；探鱼仪***，测量目标强度；摄像***，记录鱼类的运动和姿态；环境参数监测***，监测水流参数；传动***，用于控制网箱***和环境参数监测***的位置；外框架***，起支撑作用。本发明***通过将设置有活口的网箱悬浮于水流中，并置于换能器波束测量范围内，通过传动***调节不同的测量水深，同时利用摄像***和环境参数监测***对鱼体姿态、水流流速、流向、温度和盐度等进行监测，从而更容易通过对活体鱼类的测量找到鱼类目标强度与其自身生理变化、环境变化、水深之间的关系。本发明作为一种鱼类声学目标强度实时测量***可广泛应用于水产领域。

Description

一种鱼类声学目标强度海上实时测量***
技术领域
本发明涉及水产领域，尤其是一种鱼类声学目标强度海上实时测量***。
背景技术
渔业资源调查，是指对水域中经济生物个体或群体的繁殖、生长、死亡、洄游、分布、数量、栖息环境、开发利用的前景和手段等的调查，是开展水产捕捞和渔业资源管理的基础性工作。渔业声学是一种先进的渔业资源调查与评估技术。
鱼类的目标强度（Target Strength，TS），是指声波对鱼类探测时，在距离鱼类声学中心点向外1m处，反射声波强度与入射声波强度的比值。目标强度是定量描述鱼类反射声波能力强弱的物理量，是进行渔业资源声学调查和评估的关键参数之一。鱼类的目标强度与其运动姿态（相对于入射波的角度）、体长、解剖学结构（鳔的形状及大小）等有关。鱼类目标强度研究方法一般包括原位法、室内水槽测定法和模型法。原位法的测量结果能直接应用于资源调查，但测量过程中存在鱼种难以识别的问题，因此，目前全球仅对少数鱼类的目标强度进行了原位测量。室内水槽测定法有利于研究鱼类的目标强度与运动行为的关系，但需要苛刻的实验条件和繁琐的准备工作，如需要标准的消声水槽和活的鱼类样品，即需要将鱼类样品从海上带回陆地实验室并保持其活力，而现实中许多鱼类离开原有海洋环境数十分钟或者数小时就无法存活，因此许多海洋鱼类的目标强度无法通过原位现场法和水槽网箱法进行测量。模型法是利用声波的散射原理对鱼类的目标强度进行理论近似研究，不受实验测定条件的限制，具有灵活方便的特点，易于开展，是对测定方法的有效补充，但其研究结果一般不能直接应用于资源调查，需要与其他测定方法结合使用。因此，仅采用现有的技术无法及时对现有海上调查中捕获的活体鱼类个体的目标强度进行实时测量。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种可海上实时测量活体鱼类声学目标强度的测量***。
本发明所采用的技术方案是：一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，包括有：
网箱***，用于控制鱼类活动区域；
探鱼仪***，用于产生声波对网箱***内的鱼类进行目标强度测量；
摄像***，用于记录并保存网箱***内被测量鱼类的运动和姿态；
环境参数监测***，用于监测水流流速、流向、温度和盐度；
传动***，用于控制网箱***和环境参数监测***的位置；
外框架***，用于固定网箱***和摄像***。
进一步，所述网箱***的边框采用不锈钢丝焊接而成，边框间的网衣采用声学透明材料制成。
进一步，所述网箱***的边框包裹有消声材料。
进一步，所述网箱***的下端连接有重铅坠。
进一步，所述网箱上部设置有被测量鱼类进出的活动开口。
进一步，所述探鱼仪***包括有第一移动工作站、收发器、导流罩和换能器，所述导流罩设置于网箱***的正上方，所述换能器设置于导流罩内，所述换能器通过收发器连接至第一移动工作站。
进一步，所述摄像***包括有第二移动工作站和多个高清水下摄像头，所述多个高清水下摄像头通过数据传输电缆与第二移动工作站连接。
进一步，所述环境参数监测***包括有GPS定位模块和温盐深仪，所述GPS定位模块和温盐深仪均与第一移动工作站连接。
进一步，所述传动***包括有第一电动绞车***，所述第一电动绞车***用于控制网箱***的升降。
进一步，所述传动***包括有第二电动绞车***，所述第二电动绞车***用于控制温盐深仪的升降。
本发明的有益效果是：本发明***通过将设置有活口的网箱悬浮于水流中，并置于换能器的波束测量范围内，通过传动***调节不同水深用于测量，同时利用摄像***和环境参数监测***对鱼体姿态、水流流速、流向、温度和盐度等进行监测，从而更容易通过对活体鱼类的海上实时测量找到鱼类目标强度与其自身生理变化、环境变化、水深之间的关系。
附图说明
图1为本发明***结构框图；
图2为本发明***一具体实施例的结构示意图。
图中：1、 重铅坠，2、重铅坠连接线，3、不锈钢条（下平面四根，上平面四根），4、不锈钢条（共3根），5、水下高清摄像机（三个水下相机），6、声学透明网箱，7、连接线（共4根），8、连接线，9、换能器，10、导流罩，11、导流罩杆，12、导流罩的固定杆，13、固定锚点，14、数据传输电缆，15、收发器，16、第一移动工作站，17、GPS定位模块，18、船体，19、数据传输电缆，20、第二移动工作站，21、刻录机，22、温盐深仪，23、连接线，24、不锈钢钢丝绳，25、固定锚点，26、船舷吊线支撑杆，27、第二绞车电机和线轮，28、第二控制终端，29、连接线，30、滑轮，31、第一绞车电机和线轮，32、第一控制终端，33、标准球，34、尼龙绳，35、声波波束。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
参照图1，一种鱼类声学目标强度实时测量***，包括有：
网箱***，用于控制鱼类活动区域；
探鱼仪***，用于产生声波对网箱***内的鱼类进行目标强度测量；
摄像***，用于记录并保存网箱***内被测量鱼类的运动和姿态；
环境参数监测***，用于监测水流流速、流向、温度和盐度；
传动***，用于控制网箱***和环境参数监测***的位置；
外框架***，用于固定网箱***和摄像***。如图2所示，外框架***由八条不锈钢条3组成，对网箱和摄像机起到支持、连接和固定的作用。
进一步作为优选的实施方式，所述网箱***的边框采用不锈钢丝焊接而成，边框间的网衣采用声学透明材料制成；其中不锈钢丝用耐海水腐蚀的316钢材制成。
参照图2，网箱6是边长为100cm的立方体，12个边框用直径1mm不锈钢材料焊接而成，网衣用直径0.4mm的尼龙线制成。
进一步作为优选的实施方式，所述网箱***的边框包裹有消声材料，例如采用橡胶消声材料包裹，厚度为5cm，可降低网箱***的反射的干扰声波信号。
进一步作为优选的实施方式，所述外框架***的下端连接有重铅坠，可有效阻止水流造成的网箱的摆动。
进一步作为优选的实施方式，所述网箱上部设置有被测量鱼类进出的活动开口。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述探鱼仪***包括有第一移动工作站16、收发器15、导流罩10和换能器9，所述导流罩10设置于网箱***的正上方，所述换能器9设置于导流罩10内，所述换能器9通过收发器15连接至第一移动工作站16。
导流罩10通过导流罩杆11、导流罩固定杆12固定于船体18的固定锚点13上；导流罩10与不锈钢的导流罩杆11、导流罩固定杆12以焊接方式固定于船体18上的船舷中部，导流罩10与船舷的水平距离为50cm。对于木质船只，换能器也可以通过不锈钢螺杆方式固定于船舷右边中部。
活体鱼类放于网箱6中并将网箱置于换能器9正下方，活体鱼类于网箱里的位置可能是随机地，即可能位于网箱里任何位置，所以网箱6上表面与换能器9表面的距离要保证声波波束35的宽度能完全覆盖网箱6，为提高换能器9对目标鱼的水平灵敏度，可以加大网箱6和换能器9表面的距离，使网箱内的波束变宽，此时，换能器9接收到的回波信号就混有更多的网箱散射的噪声信号，所以每次测量前要先记录空网箱的回波图像。海上现场测量目标强度时要尽量避免鱼体损伤，保持其状态与自然状态尽量一致。测量前按标准方法用尼龙绳34悬吊标准球33于换能器9下方进行***校正。
如图2所示，导流罩10还通过在船体18上的固定锚点25设置不锈钢钢丝绳24进行加固。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述摄像***包括有第二移动工作站20和多个高清水下摄像头5，所述多个高清水下摄像头5通过数据传输电缆19与第二移动工作站20连接。
鱼类的目标强度与其与入射声波的角度的关系非常密切，其运动姿态对目标强度值有非常重要的影响，因此***中设置高清水下摄像头用于观测、记录并保存网箱内被测量鱼类的运动和姿态角度以便于后续分析鱼类目标强度的变化及其与姿态倾角的关系，具备录像功能。多个高清水下摄像头5均匀地固定置于网箱***的底部，第二移动工作站20及其外接设备控制摄像头的工作方向。
进一步作为优选的实施方式，所述摄像***还包括有刻录机21，可用于刻录高清水下摄像头5采集的视频数据。
进一步作为优选的实施方式，所述环境参数监测***包括有GPS定位模块17和温盐深仪22，所述GPS定位模块17和温盐深仪22均与第一移动工作站16连接。
由于温度会影响到鱼类的运动，海流流速会影响网箱和鱼体在水中的姿态，以上均会导致鱼类目标强度发生变化，因此需要周期性定时测量水体的温度和盐度，以便解析鱼类目标强度的变化及其原因，由GPS***实时监测的船位的移动速度计算海流流速和方向，温度和盐度由温盐深仪测定。
进一步作为优选的实施方式，所述传动***包括有第一电动绞车***，所述第一电动绞车***用于控制网箱***的升降。
进一步作为优选的实施方式，所述传动***包括有第二电动绞车***，所述第二电动绞车***用于控制温盐深仪22的升降。
如图2所示，所述第二电动绞车***包括有第二控制终端28（升降开关控制箱和开关电源）、第二绞车电机和线轮27、滑轮30、船舷吊线支撑杆(3节可伸缩)26和连接线29，连接线与温盐深仪22顶部连接；第二控制终端28和电机之间由加强型护套电缆连接，加强型护套电缆规格是：横截面1.5平方厘米，30米长；所述第一电动绞车与第二电动绞车结构相同，包括有第一控制终端32、第一绞车电机和线轮31、滑轮、船舷吊线支撑杆和连接线，连接线与网箱***的顶部连接，绞车线轮上还设置有计米器，用于指示绞车线轮上尼龙线的长度。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，其特征在于，包括有：
网箱***，用于控制鱼类活动区域；
探鱼仪***，用于产生声波对网箱***内的鱼类进行目标强度测量；
摄像***，用于记录并保存网箱***内被测量鱼类的运动和姿态；
环境参数监测***，用于监测水流流速、流向、温度和盐度；
传动***，用于控制网箱***和环境参数监测***的位置；
外框架***，用于固定网箱***和摄像***。
2.根据权利要求1所述的一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，其特征在于：所述网箱***的边框采用不锈钢丝焊接而成，边框间的网衣采用声学透明材料制成。
3.根据权利要求2所述的一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，其特征在于：所述网箱***的边框包裹有消声材料。
4.根据权利要求2所述的一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，其特征在于：所述网箱***的下端连接有重铅坠。
5.根据权利要求2所述的一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，其特征在于：所述网箱上部设置有被测量鱼类进出的活动开口。
6.根据权利要求1所述的一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，其特征在于：所述探鱼仪***包括有第一移动工作站、收发器、导流罩和换能器，所述导流罩设置于网箱***的正上方，所述换能器设置于导流罩内，所述换能器通过收发器连接至第一移动工作站。
7.根据权利要求1所述的一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，其特征在于：所述摄像***包括有第二移动工作站和多个高清水下摄像头，所述多个高清水下摄像头通过数据传输电缆与第二移动工作站连接。
8.根据权利要求6所述的一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，其特征在于：所述环境参数监测***包括有GPS定位模块和温盐深仪，所述GPS定位模块和温盐深仪均与第一移动工作站连接。
9.根据权利要求1所述的一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，其特征在于：所述传动***包括有第一电动绞车***，所述第一电动绞车***用于控制网箱***的升降。
10.根据权利要求8所述的一种鱼类声学目标强度海上实时测量***，其特征在于：所述传动***包括有第二电动绞车***，所述第二电动绞车***用于控制温盐深仪的升降。
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