CN102972361A - 一种光照强度可调控led水下集鱼灯及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光照强度可调控LED水下集鱼灯，包括LED光源、鱼群探测仪和光照强度调节模块，光照强度调节模块包括光强分布模型、计算模块、鱼群适宜光强模型、中央处理模块和调节模块，中央处理模块连接调节模块，调节模块连接LED光源。一种光照强度可调控LED水下集鱼灯的应用方法，(1)将LED光源打开；(2)鱼群探测仪探测；(3)计算目标鱼群的光照强度；(4)计算目标鱼群的适宜光照强度；(5)将(3)和(4)的信息传送中央处理模块；(5)调节模块调节光源；(6)将光照集中钓钩处。可对集鱼灯功率进行调节从而实现光照强度的强弱变化，以最适宜的灯光强度更为准确地寻找目标鱼群并将其捕获，提高效率和产量。

Description

一种光照强度可调控LED水下集鱼灯及其应用方法

技术领域

本发明涉及一种LED集鱼灯，特别是涉及一种可调控的LED水下集鱼灯及其应用的方法。

背景技术

从目前光诱渔业的现状来看，普遍采用传统高功率金属卤化物水下灯。其集鱼灯耗油要占到渔业总耗油量的30%以上，在能源日益紧张的情况下，燃油成本的不断提高已严重制约着光诱渔业的持续发展。金属卤化物集鱼灯的缺陷主要表现为功率大，能耗大，无法实现功率的自动调节，只有开和关闭2种状态等。

使用LED集鱼灯替代金属卤化物集鱼灯，其年均成本投入相差不大，但节能效果明显，其所增加的年成本要远低于燃油年度节约费用。

LED(Light-emitting Diode，发光二极管)，被称为世界上最新的第四代光源，具有长寿命、低消耗、小型化、定向性和无光源污染等优点，近年来在世界各个行业中得到广泛应用。在渔业领域，小型低功率(1W左右)的水下集鱼灯，早在20世纪90年代初就被应用到休闲垂钓渔业中，而大功率LED集鱼灯在商业渔业捕捞中的应用研究则起始于90年代后期。

自1997年起，台湾、日本、韩国等先后尝试将大功率LED光源应用于光诱渔业中。通过多次的应用试验，结果表明，与当前所用的金属卤化物集鱼灯相比，大功率LED集鱼灯能够取得基本相同的渔获效果，同时能够节约50%以上的燃油消耗。

目前，台湾在其部分小型灯光敷网渔业中成功使用LED集鱼灯。日本则已将LED集鱼灯在其秋刀鱼棒受网渔业中全面推行使用，并在部分灯光围网渔船和光诱鱿鱼钓渔业中实际应用。

但当前的LED集鱼灯也有其不足之处，比如现有的集鱼灯没有功率调节功能，在实际使用的时候不能根据鱼群的感光范围来进行功率的调节，所以捕鱼的效率很低。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题，克服现有技术中LED集鱼灯所存在的问题，本发明提供一种可调控的LED集鱼灯及其应用的方法以满足需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种光照强度可调控LED水下集鱼灯，包括LED光源，其特征在于，还包括能探测出鱼群的大小、构成和位置的鱼群探测仪和根据鱼群探测仪探测到的目标鱼群所在水层位置和计算出的该位置LED灯光照强度、然后调节LED光源吸引鱼群的光照强度调节模块，所述光照强度调节模块包括预设的LED光源在水中光强分布的光强分布模型、用于接收鱼群探测仪探测到的鱼群信息并计算出鱼群所处位置光强的计算模块、预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的鱼群适宜光强模型、用于调节LED光源功率大小的调节模块和中央处理模块，所述鱼群探测仪连接计算模块，光强分布模型分别连接计算模块和鱼群适宜光强模型，光强分布模型将LED光源的水下光照强度的阈值发送至计算模块和鱼群适宜光照模型，计算模块通过计算I=I₀×e^-kr得出鱼群所在位置的光照强度，其中I为目标鱼群所在位置的光照强度、I₀为LED光源的水面光照强度、e为计算常数、k为衰减系数、r为鱼群探测仪探测到的目标鱼群与LED光源之间的距离，并且I的值必须在LED光源的水下光照强度的阈值范围内，计算模块和鱼群适宜光强模型连接中央处理模块，计算模块将目标鱼群所在位置的光照强度信息传送至中央处理模块，鱼群适宜光强模型将预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值传送至中央处理模块，中央处理模块连接调节模块，调节模块连接LED光源，中央处理模块通过比对目标鱼群所在位置的光照强度和预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值，通过调节模块调节LED光源的功率使目标鱼群所在位置的光照强度达到预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值。

上述一种光照强度可调控LED水下集鱼灯，其特征在于，所述LED光源功率可调节。

上述一种光照强度可调控LED水下集鱼灯，其特征在于，所述鱼群探测仪包括声波发射器、声波接收器、信号处理器，所述声波发射器和声波接收器分别连接信号处理器。

一种光照强度可调控LED水下集鱼灯的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将LED光源沿着钓线下放到钓钩靠上位置后打开开关，LED光源的初始状态为功率开到LED光源的最大功率，使得水中的感光区最大化；

(2)鱼群探测仪探测鱼群的大小、构成和位置，并将探测到的信息传送至光照强度调节模块中的计算模块里；

(3)光强分布模型得出水层下LED光照强度衰减后的分布，将信息传送到计算模块中，计算模块再结合鱼群探测仪所探测到的目标鱼群信息，计算出目标鱼群的感光强度，具体计算过程为：计算模块通过计算I=I₀×e^-kr得出鱼群所在位置的光照强度，其中I为目标鱼群所在位置的光照强度、I₀为LED光源的水面光照强度、e为计算常数、k为衰减系数、r为鱼群探测仪探测到的目标鱼群与LED光源之间的距离，并且I的值必须在LED光源的水下光照强度的阈值范围内，然后计算模块再将得出的目标鱼群所在位置的光照强度的结果发送至中央处理模块中；

(4)光强分布模型得出水层下LED光照强度衰减后的分布，将信息传送至预设的鱼群适宜光强模型中，然后鱼群适宜光强模型得出目标鱼群在水中的适宜光照强度的阈值，鱼群适宜光强模型再将得出的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值的结果发送至中央处理模块中；

(5)中央处理模块再接收到(3)和(4)中传送过来的结果后，中央处理模块通过比对目标鱼群所在位置的光照强度和预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值，通过调节模块调节LED光源的功率使目标鱼群所在位置的光照强度达到预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值；

(6)将LED光源的功率逐级调小，从而将鱼群在水中适宜光照区的范围调小使得鱼群聚集在鱼群在水中适宜光照区内，然后将鱼群在水中适宜光照区的范围调整到钓钩附近。

5.根据权利要求4所述一种光照强度可调控LED水下集鱼灯的应用方法，其特征在于，在所述步骤(5)后，鱼群探测仪探测钓钩附近鱼群的密集程度，当捕捞效果CPUE达到前三年平均CPUE值以上，则调节模块调节完毕，否则需要重复步骤(1)到步骤(5)；CPUE的计算公式为：

其中P_日为当次作业的总产量；G_平为-当次作业所获柔鱼的平均体重；λ为1名手钓人员所对应的机钓线数；M_手为当次作业手钓的总人数；t_手为当次作业手钓的作业时数。

本发明的有益效果是：解决了以往低功率的制约，不仅有利于提高产量，还大大节约了燃油消耗。并且突破了水下耐压技术，可于100米水深环境下工作，以诱集更水层的鱿鱼等。本发明的可对集鱼灯功率进行调节从而实现光照强度的强弱变化，以最适宜的灯光强度更为准确地寻找目标鱼群并将其捕获，提高效率和产量，自动分阶段降低Led水下灯的功率和水中灯光强度，使得鱿鱼最终能够聚集在渔船周边钓线可控制的阴暗面海域，从而提高钓捕效率和产量。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为光照强度调节模块的结构框图；

图3为鱼群探测仪的结构框图；

图4为本发明的整体细分框图；

图5为本发明的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参看图1和图4，一种光照强度可调控LED水下集鱼灯，包括LED光源100，还包括能探测出鱼群的大小、构成和位置的鱼群探测仪200和根据鱼群探测仪200探测到的目标鱼群所在水层位置和计算出的该位置LED灯光照强度，然后调节LED光源吸引鱼群的光照强度调节模块300。工作的时候，LED光源100起到引诱鱼群的作用，然后鱼群探测仪200探测出鱼群的大小、构成和位置，光照强度调节模块300再根据鱼群探测仪200探测到的目标鱼群所在水层位置和计算出的该位置LED灯光照强度，然后再调节LED光源吸引鱼群到钓钩的位置，而在本发明中，LED光源100为可调节功率的LED水下集鱼灯，功率最高可达1000W，解决了以往低功率的制约，不仅有利于提高产量，还大大节约了燃油消耗。并且突破了水下耐压技术，可于100米水深环境下工作，以诱集更水层的鱿鱼等。。

参看图2和图4，光照强度调节模块300包括预设的LED光源100在水中光强分布的光强分布模型310、用于接收鱼群探测仪探测到的鱼群信息并计算出鱼群所处位置光强的计算模块320、预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的鱼群适宜光强模型330、用于调节LED光源100功率大小的调节模块350和中央处理模块340。

鱼群探测仪200连接计算模块320，光强分布模型310分别连接计算模块320和鱼群适宜光强模型330，光强分布模型310将LED光源100的水下光照强度的阈值发送至计算模块320和鱼群适宜光照模型330，计算模块310通过计算I=I₀×e^-kr得出鱼群所在位置的光照强度，其中I为目标鱼群所在位置的光照强度、I₀为LED光源的水面光照强度、e为计算常数、k为衰减系数、r为鱼群探测仪探测到的目标鱼群与LED光源之间的距离，并且I的值必须在LED光源的水下光照强度的阈值范围内，计算模块320和鱼群适宜光强模型330连接中央处理模块340，计算模块320将目标鱼群所在位置的光照强度信息传送至中央处理模块340，鱼群适宜光强模型330将预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值传送至中央处理模块340，中央处理模块340连接调节模块350，调节模块350连接LED光源100，中央处理模块340通过比对目标鱼群所在位置的光照强度和预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值，通过调节模块350调节LED光源100的功率使目标鱼群所在位置的光照强度达到预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值。

在I=I₀×e^-kr公式中，I₀为LED光源的水面光照强度，各种光源的I₀数值不同，可以通过测量得出，例如一种最大额定功率为300W，光照强度可调控的绿光LED水下集鱼灯，30盏集鱼灯悬挂于渔船的一侧，总功率为9KW。9KW绿色LED灯的水面光照强度值为2.4×10⁵Lx；而公式中的e为公知的计算常数；公式中的k为海水光学衰减系数，为固定值，各水域衰减系数不同，可以通过测量得出。

参看图3，鱼群探测仪200包括声波发射器210、声波接收器220、信号处理器230，声波发射器210和声波接收器220分别连接信号处理器230。工作的时候，声波发射器210发射出声波，声波发射后反射的回波由声波接收器220接收。利用发出声波后接受回波的时间差测量距离，与此同时通过反射的声波信号，仪器可辨认出鱼群的大小和构成。搜索范围大小和深度可作调节。

参看图5，一种光照强度可调控LED水下集鱼灯的应用方法，包括以下步骤：

(1)将LED光源沿着钓线下放到钓钩靠上位置后打开开关，LED光源的初始状态为功率开到最大，使得水中的感光区最大化；LED光源安装在渔船两侧，其灯光照射到水下后渔船两侧各会产生阴暗面。为了灯光诱集深水层鱿鱼，采用水下集鱼灯进行诱集。其水下集鱼灯最大功率为1000W，可在0～1000W范围内进行功率调节。水下灯沿着钓线(无风浪状况下保持平行)放置到钓钩深度稍微靠上位置后打开开关，初始状态为1000W，光照强度最大，照射面积最广，强光区最大，将附近鱿鱼引诱至感光区，其中阴暗面和强光区为不感光区。

(2)鱼群探测仪探测鱼群的大小、构成和位置，并将探测到的信息传送至光照强度调节模块中的计算模块里；鱼群探测仪为一种助渔设备，帮助寻找鱼群所在位置，可在显示屏上显示鱼群的映像。利用发出声波后接受回波的时间差测量距离，与此同时通过反射的声波信号，仪器可辨认出鱼群的大小和构成。搜索范围大小和深度可作调节。

(3)光强分布模型得出水层下LED光照强度衰减后的分布，将信息传送到计算模块中，计算模块再结合鱼群探测仪所探测到的目标鱼群信息，计算出目标鱼群的感光强度，具体计算过程为：计算模块通过计算I=I₀×e^-kr得出鱼群所在位置的光照强度，其中I为目标鱼群所在位置的光照强度、I₀为LED光源的水面光照强度、e为计算常数、k为衰减系数、r为鱼群探测仪探测到的目标鱼群与LED光源之间的距离，并且I的值必须在LED光源的水下光照强度的阈值范围内，然后计算模块再将得出的目标鱼群所在位置的光照强度的结果发送至中央处理模块中；在I=I₀×e^-kr公式中，I₀为LED光源的水面光照强度，各种光源的I₀数值不同，可以通过测量得出，例如一种最大额定功率为300W，光照强度可调控的绿光LED水下集鱼灯，30盏集鱼灯悬挂于渔船的一侧，总功率为9KW。9KW绿色LED灯的水面光照强度值为2.4×10⁵Lx；而公式中的e为公知的计算常数；公式中的k为海水光学衰减系数，为固定值，各水域衰减系数不同，可以通过测量得出。

(4)光强分布模型得出水层下LED光照强度衰减后的分布，将信息传送至预设的鱼群适宜光强模型中，然后鱼群适宜光强模型得出目标鱼群在水中的适宜光照强度的阈值，鱼群适宜光强模型再将得出的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值的结果发送至中央处理模块中；

(5)中央处理模块再接收到(3)和(4)中传送过来的结果后，中央处理模块通过比对目标鱼群所在位置的光照强度和预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值，通过调节模块调节LED光源的功率使目标鱼群所在位置的光照强度达到预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值；

(6)将LED光源的功率逐级调小，从而将鱼群在水中适宜光照区的范围调小使得鱼群聚集在鱼群在水中适宜光照区内，然后将鱼群在水中适宜光照区的范围调整到钓钩附近。

在所述步骤(5)后，鱼群探测仪探测钓钩附近鱼群的密集程度，当捕捞效果CPUE达到前三年平均CPUE值以上，则调节模块调节完毕，否则需要重复步骤(1)到步骤(5)；CPUE的计算公式为：

其中P_日为当次作业的总产量；G_平为-当次作业所获柔鱼的平均体重；λ为1名手钓人员所对应的机钓线数；M_手为当次作业手钓的总人数；t_手为当次作业手钓的作业时数。具体举例：在北太平洋柔鱼渔场的东部海域170°E-168°W，36°N-42°N中，平均捕捞效率CPUE达到5尾/线·时以上，则调节模块调节完毕，否则需要重复步骤(1)到步骤(5)；在北太平洋柔鱼渔场的西部海域155°E-170°E，36°N-42°N中，平均捕捞效率CPUE达到7尾/线·时以上，则调节模块调节完毕，否则需要重复步骤(1)到步骤(5)；CPUE的计算公式为：

其中P_日为当次作业的总产量；G_平为-当次作业所获柔鱼的平均体重；λ为1名手钓人员所对应的机钓线数；M_手为当次作业手钓的总人数；t_手为当次作业手钓的作业时数。

本发明的有益效果是：解决了以往低功率的制约，不仅有利于提高产量，还大大节约了燃油消耗。并且突破了水下耐压技术，可于100米水深环境下工作，以诱集更水层的鱿鱼等。本发明的灯光控制专家系统可对集鱼灯功率进行调节从而实现光照强度的强弱变化，以最适宜的灯光强度更为准确地寻找目标鱼群并将其捕获，提高效率和产量，自动分阶段降低Led水下灯的功率和水中灯光强度，使得鱿鱼最终能够聚集在渔船周边钓线可控制的阴暗面海域，从而提高钓捕效率和产量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种光照强度可调控LED水下集鱼灯，包括LED光源，其特征在于，还包括能探测出鱼群的大小、构成和位置的鱼群探测仪和根据鱼群探测仪探测到的目标鱼群所在水层位置和计算出的该位置LED灯光照强度、然后调节LED光源吸引鱼群的光照强度调节模块，所述光照强度调节模块包括预设的LED光源在水中光强分布的光强分布模型、用于接收鱼群探测仪探测到的鱼群信息并计算出鱼群所处位置光强的计算模块、预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的鱼群适宜光强模型、用于调节LED光源功率大小的调节模块和中央处理模块，所述鱼群探测仪连接计算模块，光强分布模型分别连接计算模块和鱼群适宜光强模型，光强分布模型将LED光源的水下光照强度的阈值发送至计算模块和鱼群适宜光照模型，计算模块通过计算I=I₀×e^-kr得出鱼群所在位置的光照强度，其中I为目标鱼群所在位置的光照强度、I₀为LED光源的水面光照强度、e为计算常数、k为衰减系数、r为鱼群探测仪探测到的目标鱼群与LED光源之间的距离，并且I的值必须在LED光源的水下光照强度的阈值范围内，计算模块和鱼群适宜光强模型连接中央处理模块，计算模块将目标鱼群所在位置的光照强度信息传送至中央处理模块，鱼群适宜光强模型将预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值传送至中央处理模块，中央处理模块连接调节模块，调节模块连接LED光源，中央处理模块通过比对目标鱼群所在位置的光照强度和预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值，通过调节模块调节LED光源的功率使目标鱼群所在位置的光照强度达到预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值。

2.根据权利要求1所述一种光照强度可调控LED水下集鱼灯，其特征在于，所述LED光源功率可调节。

3.根据权利要求1或2所述一种光照强度可调控LED水下集鱼灯，其特征在于，所述鱼群探测仪包括声波发射器、声波接收器、信号处理器，所述声波发射器和声波接收器分别连接信号处理器。

4.一种光照强度可调控LED水下集鱼灯的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将LED光源沿着钓线下放到钓钩靠上位置后打开开关，LED光源的初始状态为功率开到LED光源的最大功率，使得水中的感光区最大化；

(2)鱼群探测仪探测鱼群的大小、构成和位置，并将探测到的信息传送至光照强度调节模块中的计算模块里；

(3)光强分布模型得出水层下LED光照强度衰减后的分布，将信息传送到计算模块中，计算模块再结合鱼群探测仪所探测到的目标鱼群信息，计算出目标鱼群的感光强度，具体计算过程为：计算模块通过计算I=I₀×e^-kr得出鱼群所在位置的光照强度，其中I为目标鱼群所在位置的光照强度、I₀为LED光源的水面光照强度、e为计算常数、k为衰减系数、r为鱼群探测仪探测到的目标鱼群与LED光源之间的距离，并且I的值必须在LED光源的水下光照强度的阈值范围内，然后计算模块再将得出的目标鱼群所在位置的光照强度的结果发送至中央处理模块中；

(4)光强分布模型得出水层下LED光照强度衰减后的分布，将信息传送至预设的鱼群适宜光强模型中，然后鱼群适宜光强模型得出目标鱼群在水中的适宜光照强度的阈值，鱼群适宜光强模型再将得出的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值的结果发送至中央处理模块中；

(5)中央处理模块再接收到(3)和(4)中传送过来的结果后，中央处理模块通过比对目标鱼群所在位置的光照强度和预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值，通过调节模块调节LED光源的功率使目标鱼群所在位置的光照强度达到预设的目标鱼群在水中适宜光照区强度的阈值；

(6)将LED光源的功率逐级调小，从而将鱼群在水中适宜光照区的范围调小使得鱼群聚集在鱼群在水中适宜光照区内，然后将鱼群在水中适宜光照区的范围调整到钓钩附近。

5.根据权利要求4所述一种光照强度可调控LED水下集鱼灯的应用方法，其特征在于，在所述步骤(5)后，鱼群探测仪探测钓钩附近鱼群的密集程度，当捕捞效果CPUE达到前三年平均CPUE值以上，则调节模块调节完毕，否则需要重复步骤(1)到步骤(5)；CPUE的计算公式为：

其中P_日为当次作业的总产量；G_平为-当次作业所获柔鱼的平均体重；λ为1名手钓人员所对应的机钓线数；M_手为当次作业手钓的总人数；t_手为当次作业手钓的作业时数。

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