CN108844574A - 一种自主巡检式渔业养殖声学监测*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自主巡检式渔业养殖声学监测***，包括养殖设施、水面定位探测平台和水面平台，水面定位探测平台和水面平台通过无线通信协议连接；水面定位探测平台包括水上自主巡检平台和定位基阵；水上自主巡检平台包括渔探传感器模块、渔探信号处理模块、定位模块、主控模块、通讯模块以及为主控模块、定位模块、通讯模块及渔探信号处理模块提供工作电压的电池组。本发明通过水上自主巡检平台作为声学探测的载体、定位基阵定位的自主运动轨迹规划，数据无线实施传输，完成对大型养殖设施养殖过程自主监测，具有无缝覆盖、自主巡检、低成本、不受漂移影响等优点。

Description

一种自主巡检式渔业养殖声学监测***

技术领域

本发明涉及海洋渔业技术领域，具体而言，本发明涉及一种自主巡检式渔业养殖声学监测***。

背景技术

海洋渔业养殖正向远海、深海，养殖过程采用的大型围栏、大型网箱和养殖工船规模也越来越大，如发达国家积极推进在半潜式深水养殖平台研究建设，挪威萨尔玛集团设计研发的“海洋渔场1号”2018年投入试运行，设施主体直径110m，高67m，适于100-300m水深工作范围，养殖容量超过20万立方米，配备智能化生产作业装备，仅需7名工作人员就可以完成整个设施的养殖生产；还有利用废弃的海洋石油平台作为后勤保障工作站，控制外海多个网箱群，建立起外海平台式网箱养殖基地；我国海洋大学与湖北海洋工程装备研究院联合设计，青岛武船重工有限公司建造的我国首个深远海大型养殖平台“深蓝1号”已经投入使用，该平台高35米，周长180米，可容纳养殖水体5万立方米，一次可养育三文鱼30万条，将养殖战线向外推进了130海里。上述介绍的大型养殖平台代表未来渔业养殖的发展趋势，在未来将有数量越来越多、规模越来越大、离岸越来越远的大型养殖实施投入使用。

针对上述养殖平台需要对养殖鱼类进行实时有效监测，由于养殖设施规模加大，部分海域海水透光性不高，采用传统养殖过程中的光学视频监测几乎无法完成对这个养殖区域的无缝监测；采用传统固定式声学探测仪器来进行养殖过程的监测存在位置死角，只能多点安装，费用大幅提升。同时受到海风和水流的影响，大型养殖设施位置会有一定漂移，如采用全球卫星定位***、北斗等卫星定位会造成极大的位置偏差。

发明内容

为了寻找更为有效的养殖设施监测的实现方案，本发明提供了一种自主巡检式渔业养殖声学监测***。

为实现上述目的，本发明一种自主巡检式渔业养殖声学监测***，其包括养殖设施、水面定位探测平台、水面平台，所述水面定位探测平台和所述水面平台通过无线通信协议连接；所述水面定位探测平台包括水上自主巡检平台和固定在所述养殖设施的多个用于定位所述自主巡检式渔业养殖声学监测***的定位基阵；

所述水上自主巡检平台包括用于声音信号和电信号转换的渔探传感器模块、与所述渔探传感器模块连接的渔探信号处理模块、与所述定位基阵相对应的用于实时获取所述水上自主巡检平台的位置信息的定位模块、根据接收的所述水面平台的控制参数或者所述水上自主巡检平台的位置信息调整所述水上自主巡检平台巡检路径的主控模块、与所述水面平台通讯的通讯模块以及为所述主控模块、定位模块、通讯模块及渔探信号处理模块提供工作电压的电池组，所述定位模块、通讯模块及渔探信号处理模块分别与所述主控模块连接。

优选地，所述水面平台包括用于显示巡检信息或者读取外部输入的控制参数的显示与控制模块以及与所述水上自主巡检平台的通讯模块通过无线通信协议连接的无线通信模块，所述显示与控制模块与所述无线通信模块连接。

优选地，所述渔探传感器模块包括用于在巡检时获取所述养殖设施内的声音信号的传感器和与所述传感器连接的阻抗匹配单元，所述渔探传感器模块通过所述阻抗匹配单元与所述渔探信号处理模块连接。

优选地，所述渔探信号处理模块包括信号处理单元、与所述阻抗匹配单元连接的接收机以及与所述渔探传感器模块连接的发射机，所述接收机、发射机以及主控模块分别与所述信号处理单元连接。

优选地，所述信号处理单元包括处理器、动态存储器、闪存、信号隔离单元以及与所述主控模块连接的以太网收发器，所述以太网收发器、动态存储器、闪存分别与所述处理器连接，所述处理器通过所述信号隔离单元与所述发射机连接。

优选地，所述处理器包括数据端DA和控制端KZ，所述接收机包括与所述阻抗匹配单元连接的收发转换单元、低噪声放大单元、变增益放大单元以及抗混叠滤波单元，所述收发转换单元、低噪声放大单元、变增益放大单元以及抗混叠滤波单元顺次连接，所述抗混叠滤波单元与所述数据端DA连接，所述收发转换单元和所述变增益放大单元分别与所述控制端KZ连接。

优选地，所述发射机包括与所述信号隔离单元连接的功放驱动单元、功率放大单元、低通滤波单元以及与所述渔探传感器模块连接的变压器，所述功放驱动单元、功率放大单元、低通滤波单元以及变压器顺次连接。

与现有技术相比，本发明一种自主巡检式渔业养殖声学监测***具有如下有益效果：

本发明一种自主巡检式渔业养殖声学监测***通过采用水上自主巡检平台作为声学探测的载体、定位基阵定位的自主运动轨迹规划，数据无线实施传输，完成对大型养殖设施养殖过程的自主监测，具有无缝覆盖、自主巡检、低成本、不受漂移影响等优点。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一种自主巡检式渔业养殖声学监测***的整体模块示意图；

图2为本发明实施例一种自主巡检式渔业养殖声学监测***的水上自主巡检平台与养殖设施的配合结构示意图；

图3为本发明实施例一种自主巡检式渔业养殖声学监测***的渔探传感器模块和渔探信号处理模块的模块结构示意图；

图4为本发明实施例一种自主巡检式渔业养殖声学监测***的使用方法流程示意图。

图中标识说明：

80、养殖设施；

10、水上自主巡检平台；101、主控模块；102、电池组；103、渔探传感器模块；105、渔探信号处理模块；1051、接收机；1053、发射机；1055、信号处理单元；107、定位模块；109、通讯模块；30、定位基阵；

20、水面平台；201、无线通信模块；203、显示与控制模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

请参阅图1-3，本发明实施例一种自主巡检式渔业养殖声学监测***，其应用于如图2所示的养殖设施80中。本发明实施例一种自主巡检式渔业养殖声学监测***，其包括养殖设施80、水面定位探测平台和水面平台20，其中，水面定位探测平台包括水上自主巡检平台10和固定在养殖设施80的多个用于定位自主巡检式渔业养殖声学监测***的定位基阵30；水上自主巡检平台10和水面平台20通过无线通信协议连接。

水上自主巡检平台10包括用于声音信号和电信号转换的渔探传感器模块103、与渔探传感器模块103连接的渔探信号处理模块105、与定位基阵30相对应的用于实时获取水上自主巡检平台10的位置信息的定位模块107、根据接收的水面平台20的控制参数或者水上自主巡检平台10的位置信息调整水上自主巡检平台10巡检路径的主控模块101、与水面平台20通讯的通讯模块109以及为主控模块101、定位模块107、通讯模块109、渔探信号处理模块105提供工作电压的电池组102，其中，定位模块107、通讯模块109以及渔探信号处理模块105分别与主控模块101连接。

渔探传感器模块103包括用于在巡检时获取养殖设施80内的声音信号的传感器和与传感器连接的阻抗匹配单元，其中渔探传感器模块103通过阻抗匹配单元与渔探信号处理模块105连接。

渔探信号处理模块105包括信号处理单元1055、与阻抗匹配单元连接的接收机1051以及与渔探传感器模块103连接的发射机1053，其中，接收机1051、发射机1053以及主控模块101分别与信号处理单元1055连接。

信号处理单元1055包括处理器、动态存储器、闪存、信号隔离单元以及与主控模块101连接的以太网收发器，其中，以太网收发器、动态存储器、闪存分别与处理器连接，处理器通过信号隔离单元与发射机1053连接。

处理器包括数据端DA以及控制端KZ。接收机1051包括与渔探传感器模块103的阻抗匹配单元连接的收发转换单元、低噪声放大单元、变增益放大单元以及抗混叠滤波单元，其中，收发转换单元、低噪声放大单元、变增益放大单元以及抗混叠滤波单元顺次连接，抗混叠滤波单元与处理器的数据端DA连接，收发转换单元和变增益放大单元分别与处理器的控制端KZ连接。

发射机1053包括与信号隔离单元连接的功放驱动单元、功率放大单元、低通滤波单元以及与渔探传感器模块103连接的变压器，其中功放驱动单元、功率放大单元、低通滤波单元以及变压器顺次连接。

在一些实施方式中，处理器通过调频调制(Dither Skip Modulator，简称DSM)脉宽调制驱动信号隔离单元。

水面平台20包括用于显示巡检信息或者读取外部输入的控制参数的显示与控制模块203以及与水上自主巡检平台10的通讯模块109通过无线通信协议连接的无线通信模块201，其中显示与控制模块203与无线通信模块201连接。

请参阅图4，为便于理解本发明实施例一种自主巡检式渔业养殖声学监测***，下面本发明实施例一种自主巡检式渔业养殖声学监测***的使用方法流程示意图：

初始化自主巡检式渔业养殖声学监测***；

判断是否接收参数设置，若否，则重新初始化；若是，则巡检路径及频次规划；

具体地，通过显示与控制模块203获取控制参数。水面平台20将控制参数通过无线通信模块201传输至通讯模块109，主控模块101读取控制参数并基于控制参数设定养殖水域内巡检的路径规划及频次规划。

巡检；判断定位信息是否改变，若是，则调整路径巡检，若否，则继续巡检；

具体地，水上自主巡检平台10开始巡检，并通过定位模块107实时获取该水上自主巡检平台10所在的位置；主控模块101根据获取的实时位置实施路径调整。

继续巡检时判断巡检是否结束，若是，则结束，若否，则再次判断定位信息是否改变；同时，调整路径巡检时判断巡检是否结束，若是，则结束，若否，则再次判断定位信息是否改变。

这样，通过上述流程就可以实现养殖设施80的监测。

与现有技术相比，本发明实施例一种自主巡检式渔业养殖声学监测***具有如下有益效果：

本发明实施例一种自主巡检式渔业养殖声学监测***通过采用水上自主巡检平台10作为声学探测的载体、定位基阵30定位的自主运动轨迹规划，数据无线实施传输，完成对大型养殖设施养殖过程的自主监测，具有无缝覆盖、自主巡检、低成本、不受漂移影响等优点。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种自主巡检式渔业养殖声学监测***，其包括养殖设施，特征在于：所述自主巡检式渔业养殖声学监测***还包括水面定位探测平台和水面平台，所述水面定位探测平台和所述水面平台通过无线通信协议连接；所述水面定位探测平台包括水上自主巡检平台和固定在所述养殖设施的多个用于定位所述自主巡检式渔业养殖声学监测***的定位基阵；

所述水上自主巡检平台包括用于声音信号和电信号转换的渔探传感器模块、与所述渔探传感器模块连接的渔探信号处理模块、与所述定位基阵相对应的用于实时获取所述水上自主巡检平台的位置信息的定位模块、根据接收的所述水面平台的控制参数或者所述水上自主巡检平台的位置信息调整所述水上自主巡检平台巡检路径的主控模块、与所述水面平台通讯的通讯模块以及为所述主控模块、定位模块、通讯模块及渔探信号处理模块提供工作电压的电池组，所述定位模块、通讯模块及渔探信号处理模块分别与所述主控模块连接。

2.如权利要求1所述的自主巡检式渔业养殖声学监测***，其包括养殖设施，特征在于：所述水面平台包括用于显示巡检信息或者读取外部输入的控制参数的显示与控制模块以及与所述水上自主巡检平台的通讯模块通过无线通信协议连接的无线通信模块，所述显示与控制模块与所述无线通信模块连接。

3.如权利要求1所述的自主巡检式渔业养殖声学监测***，其包括养殖设施，特征在于：所述渔探传感器模块包括用于在巡检时获取所述养殖设施内的声音信号的传感器和与所述传感器连接的阻抗匹配单元，所述渔探传感器模块通过所述阻抗匹配单元与所述渔探信号处理模块连接。

4.如权利要求3所述的自主巡检式渔业养殖声学监测***，其包括养殖设施，特征在于：所述渔探信号处理模块包括信号处理单元、与所述阻抗匹配单元连接的接收机以及与所述渔探传感器模块连接的发射机，所述接收机、发射机以及主控模块分别与所述信号处理单元连接。

5.如权利要求4所述的自主巡检式渔业养殖声学监测***，其包括养殖设施，特征在于：所述信号处理单元包括处理器、动态存储器、闪存、信号隔离单元以及与所述主控模块连接的以太网收发器，所述以太网收发器、动态存储器、闪存分别与所述处理器连接，所述处理器通过所述信号隔离单元与所述发射机连接。

6.如权利要求5所述的自主巡检式渔业养殖声学监测***，其包括养殖设施，特征在于：所述处理器包括数据端DA和控制端KZ，所述接收机包括与所述阻抗匹配单元连接的收发转换单元、低噪声放大单元、变增益放大单元以及抗混叠滤波单元，所述收发转换单元、低噪声放大单元、变增益放大单元以及抗混叠滤波单元顺次连接，所述抗混叠滤波单元与所述数据端DA连接，所述收发转换单元和所述变增益放大单元分别与所述控制端KZ连接。

7.如权利要求5所述的自主巡检式渔业养殖声学监测***，其包括养殖设施，特征在于：所述发射机包括与所述信号隔离单元连接的功放驱动单元、功率放大单元、低通滤波单元以及与所述渔探传感器模块连接的变压器，所述功放驱动单元、功率放大单元、低通滤波单元以及变压器顺次连接。