CN106443686A - 声呐鱼群探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声呐鱼群探测系统及方法，包括中央服务器和多个置于水面上的探测浮子，探测浮子包括壳体、处理器、声呐传感设备、水温探测设备和定位设备；声呐传感设备探测浮子所处水域的鱼群深度信息；水温探测设备检测浮子所处水域的水表面温度；定位设备定位浮子的定位信息；处理器将鱼群深度信息、水表面温度和定位信息传至中央服务器；中央处理器接收各探测浮子传来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息绘制鱼群综合信息图，分析鱼群的分布位置和深度。扫描范围大，能够满足大范围鱼群探测和渔业资源量评估的数据需求，实现多船的数据共享，利于判断和预测鱼群的运动方向及追踪。
Description
技术领域
本发明涉及一种鱼群探测系统，特别是涉及一种声呐鱼群探测系统。
背景技术
在渔业生产过程中，鱼群探测是渔业作业的前提条件。数百年来，人类一直在探索如何快速准确的找到并追踪鱼群。然而，由于鱼类集群行为受索饵条件、水温、盐都以及种间竞争等因素干扰，行动方向往往难以确定。
声呐技术发明后，已广泛使用于各种渔船，产量也有明显提高。但单对声呐设备，扫描范围小，无法满足大范围鱼群探测和渔业资源量评估的数据需求，另外，单一的声呐数据不利于判断和预测鱼群的运动方向以及追踪。单船的声呐设备数据使用率较低，无法实现多船的数据共享。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的声呐设备扫描范围小，无法满足大范围鱼群探测和渔业资源量评估的数据需求，以及单一的声呐数据不利于判断和预测鱼群的运动方向以及追踪的缺陷，提供一种声呐鱼群探测系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种声呐鱼群探测系统，其特点在于，其包括一中央服务器和多个分布式的用于置于水面上的探测浮子，该探测浮子包括一壳体、一处理器、一声呐传感设备、一水温探测设备和一定位设备，该处理器、该定位设备、该声呐传感设备和该水温探测设备均设置于该壳体内；
该声呐传感设备用于探测该声呐传感设备所属的探测浮子所处的水域的鱼群深度信息，并将该鱼群深度信息传输至该处理器；
该水温探测设备用于检测该探测浮子所处的水域的水表面温度并将该水表面温度传输至该处理器；
该定位设备用于定位该探测浮子的定位信息，并将该定位信息传输至该处理器；
该处理器用于将该鱼群深度信息、该水表面温度和该定位信息传输至该中央服务器；
该中央处理器用于接收各探测浮子传输来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
较佳地，该处理器用于在接收到该鱼群深度信息后，判断该鱼群深度信息是否是探测到鱼群的信息，在为是时调用该水温探测设备和该定位设备。
较佳地，该探测浮子还包括一盐度传感器和一水流计，该盐度传感器用于检测该探测浮子所处的水域的盐度并将该盐度传输至该处理器；
该水流计用于检测该探测浮子所处的水域的水流量并将该水流量传输至该处理器；
该处理器还用于将该盐度和该水流量传输至该中央服务器；
该中央处理器还用于接收各探测浮子传输来的盐度和水流量，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度、定位信息、盐度和水流量绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
较佳地，该声呐传感设备设置于该壳体的底部，且垂直于海水方向设置。
较佳地，该中央处理器用于在接收到各探测浮子传来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息后，设置图像显示间隔比例，利用各水表面温度和定位信息绘制水温分布图，利用各鱼群深度信息和定位信息绘制鱼群分布图，并将该水温分布图和该鱼群分布图合并绘制鱼群综合信息图。
较佳地，该中央处理器还用于利用图像分析法分析该鱼群综合信息图，计算鱼群的中心位置、最适水温分布区域，并判断该鱼群的中心位置是否在该最适水温分布区域内，在为是时则将该鱼群的中心位置作为预测热点渔场，在为否时分析鱼群分布范围和最适温度分布区域的重合区域，并计算该重合区域内鱼群的中心位置，将该重合区域内鱼群的中心位置作为预测热点渔场。
本发明还提供一种声呐鱼群探测方法，其特点在于，其利用上述的声呐鱼群探测系统实现，该声呐鱼群探测方法包括以下步骤：
该声呐传感设备探测该声呐传感设备所属的探测浮子所处的水域的鱼群深度信息，并将该鱼群深度信息传输至该处理器；
该水温探测设备检测该探测浮子所处的水域的水表面温度并将该水表面温度传输至该处理器；
该定位设备定位该探测浮子的定位信息，并将该定位信息传输至该处理器；
该处理器将该鱼群深度信息、该水表面温度和该定位信息传输至该中央服务器；
该中央处理器接收各探测浮子传输来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
较佳地，其包括以下步骤：
S1、该声呐传感设备探测该探测浮子所处的水域的鱼群深度信息，并将该鱼群深度信息传至该处理器；
S2、该处理器判断该鱼群深度信息是否是探测到鱼群的信息，若是则进入步骤S3，否则重复执行步骤S1；
S3、该水温探测设备检测该探测浮子所处的水域的水表面温度并将该水表面温度传输至该处理器；
S4、该定位设备定位该探测浮子的定位信息，并将该定位信息传输至该处理器；
S5、该处理器将该鱼群深度信息、该水表面温度和该定位信息传输至该中央服务器；
S6、该中央处理器接收各探测浮子传输来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
较佳地，该探测浮子还包括一盐度传感器和一水流计，该声呐鱼群探测方法还包括以下步骤：
该盐度传感器检测该探测浮子所处的水域的盐度并将该盐度传至该处理器；
该水流计检测该探测浮子所处的水域的水流量并将该水流量传至该处理器；
该处理器将该盐度和该水流量传输至该中央服务器；
该中央处理器接收各探测浮子传输来的盐度和水流量，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度、定位信息、盐度和水流量绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
较佳地，该中央处理器执行以下步骤：
接收各探测浮子传来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息；
设置图像显示间隔比例；
利用各水表面温度和定位信息绘制水温分布图；
利用各鱼群深度信息和定位信息绘制鱼群分布图；
将该水温分布图和该鱼群分布图合并绘制鱼群综合信息图。
较佳地，该中央处理器还执行以下步骤：
利用图像分析法分析该鱼群综合信息图，计算鱼群的中心位置、最适水温分布区域；
判断该鱼群的中心位置是否在该最适水温分布区域内，在为是时则将该鱼群的中心位置作为预测热点渔场，在为否时分析鱼群分布范围和最适温度分布区域的重合区域，并计算该重合区域内鱼群的中心位置，将该重合区域内鱼群的中心位置作为预测热点渔场。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明提供一种声呐鱼群探测系统及方法，通过将该系统分布式布置于大范围海域，实时探测鱼群的位置动态变化以及水温的分布变化，然后将数据上传至计算机网络，实现数据共享，可以更好的预测渔情动态跟踪。同时，也可为大范围渔业资源量评估提供准确的基础数据。既解决了一定海域内数据共享，又实现了大范围数据的收集，另外还增加了水温条件，可以修正预测模型。
本发明的声呐鱼群探测系统扫描范围大，能够满足大范围鱼群探测和渔业资源量评估的数据需求，实现多船的数据共享，有利于判断和预测鱼群的运动方向以及追踪。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的声呐鱼群探测系统整体结构图。
图2为本发明较佳实施例的声呐鱼群探测系统低功耗系统处理流程图。
图3为本发明较佳实施例的声呐鱼群探测系统数据汇总处理流程图。
图4为本发明较佳实施例的声呐鱼群探测系统的鱼群位置分布图制作流程图。
图5为本发明较佳实施例的声呐鱼群探测系统的鱼群位置分布预测流程图。
图6为本发明较佳实施例的声呐鱼群探测系统的中心计算流程图。
图7为本发明较佳实施例的声呐鱼群探测系统的声呐鱼群探测原理图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本实施例提供一种声呐鱼群探测系统，其包括一中央服务器和多个分布式的用于置于水面上的探测浮子。
其中，如图1所示，该探测浮子包括：一个声呐传感设备106、一个微型处理器(MCU)103、一个GPS定位设备104、一个水温探测设备108、一个无线传输设备109、一个电源管理器102、一个电源101和一个壳体(图中未示出)。
电源101为声呐传感设备106、微型处理器103、GPS定位设备104、无线传输设备109、水温探测设备108供电；该壳体用于为声呐传感设备106、微型处理器103、GPS定位设备104、无线传输设备109、水温探测设备108和电源101提供浮力和防水功能；声呐传感设备106安装于该壳体底部，并垂直向海底方向探测；微型处理器103与声呐传感设备106、水温探测设备108、GPS定位设备104和无线传输设备109电连接。
电源101和电源管理器102电连接，电源管理器的输出端与声呐传感设备106、微型处理器103、GPS定位设备104、无线传输设备109以及水温探测设备108的输入端电连接。
声呐传感设备106用于探测该声呐传感设备所属的探测浮子所处的水域的鱼群深度信息，并将该鱼群深度信息传输至微型处理器103。
该水温探测设备108用于检测该探测浮子所处的水域的水表面温度并将该水表面温度传输至微型处理器103。
GPS定位设备104用于定位该探测浮子的定位信息，并将该定位信息传输至微型处理器103。
微型处理器103用于将该鱼群深度信息、该水表面温度和该定位信息传输至该中央服务器。微型处理器103主要是指可编辑逻辑控制器(S8051、ARM片上系统等)，本领域技术人员可通过可编辑逻辑控制器写入控制程序使其具有指令接收、发送、处理的功能。
声呐传感设备106、水温探测设备108、无线传输设备109三个器件采集的数据以间接或直接的方式发送给微型处理器103的内部存储器，再经过无线传输设备109发送至中央服务器。
进一步地，声呐传感设备106以间接方式与微型处理器103连接，中间添加信号转化器105，可减少微型处理器103的计算量；水温探测设备108以间接方式与微型处理器103连接，中间添加A/D转换器107，可减少微型处理器103的计算量。
无线传输设备109可以是WI-FI装置，也可以但不仅限于蓝牙设备、Zigbee模块、蜂窝网装置及其上述的组合，方便根据范围选择不同传输设备以降低能耗。而且，无线传输设备109分成发射器和接收器，发送数据和接收数据使用不同设备进行，可提高数据传输效率。
电源101可以是蓄电池或者有线充电电池，也可以是太阳能光板供电，还可以是波浪发电装置以及任何其他可再生能源电池。电池可以是锂电池，聚合物电池、镍电池等，为声呐鱼群探测系统提供充足的能源供给。
该声呐鱼群探测系统包括一个GPS定位设备104，可以是部分探测浮子所含有，通过相对位置来确定其他探测浮子的准确位置，可减少所述的声呐鱼群探测系统整体能耗。
该声呐鱼群探测系统还可以包括一个摄像装置，包括但不仅限于照相机、摄像机，以及红外摄像设备等，利用成像分析及验证，提高所述的声呐鱼群探测系统准确度。
该声呐鱼群探测系统包含节能处理模式，控制程序主要写入到微型处理器103，参见图2。声呐传感设备106以全天候(或工作要求阶段)运行，持续监测水中是否有鱼群存在，而水温探测设备108、GPS定位设备104处于休眠状态。当微型处理器103经过步骤202即MCU发送指令、203即声呐探测设备发出探测波、204即声呐探测设备检测到反射波、205即MCU接收声呐传感设备数据，之后经过步骤206即判断是否探测到鱼群，当判断为是时，则启动处于休眠状态的水温探测器108、GPS定位设备104，上述两种设备开始记录数据并发送至微型处理器103。
微型处理器103内包含数据发送处理程序，其控制流程参见图3。水温探测数据301、声呐设备数据302、GPS定位数据303发送至微型处理器103，经过步骤304即数据分析及格式化、步骤305即添加索引头文件，再经过无线传输设备109发送至该中央服务器。
该声呐鱼群探测系统还包括中央服务器和鱼群分布图制作流程，参见图4。本发明的计算机网络为广域网，每一个探测浮子可以将数据直接上传至该中央服务器。当声呐传感设备106、水温探测设备108、GPS定位设备104三者设备完成数据采集，并经无线传输设备109发送至中央服务器。中央服务器经过步骤401即获得声呐、水温、GPS定位数据(即该鱼群深度信息、该水表面温度和该定位信息)，步骤402即建立XY二维直角坐标系，步骤403即设置图像显示间隔比例，步骤404即利用定位数据和浮子的水温数据制作水温分布图，步骤405即利用定位数据和浮子的声呐数据制作鱼群分布图，步骤406即制作鱼群综合信息图。
利用鱼群综合信息图可以直观的了解到鱼群的分布情况。该中央处理器用于接收各探测浮子传输来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
该声呐鱼群探测系统具有鱼群预测功能，参加图5。当声呐传感设备106、水温探测设备108、GPS定位设备104三者设备完成数据采集，并经无线传输设备109发送至中央服务器。中央服务器经过步骤501即获得水温、声呐、定位的实时数据(即该鱼群深度信息、该水表面温度和该定位信息)、步骤502即利用图像分析法结合该鱼群综合信息图，计算鱼群的中心位置、最适水温分布区域、步骤503即判断鱼群中心是否在最适水温分布区域内，若步骤503判断结果为是，则执行步骤506即将上述鱼群中心位置设为预测热点渔场；若步骤503判断结果为否，则执行步骤504即分析鱼群分布范围和最适温度分布区域的重合区域，再执行步骤505即计算上述重叠区内鱼群中心，然后执行步骤506即将上述鱼群中心位置设为预测热点渔场。
所述的渔场中心计算法，优选的计算渔场的几何中心，参见图6。中央服务器利用图像分析法，经步骤701即获得边界坐标(x1,y1)(x2,y2)……(xn,yn)，所述的边界是指步骤405制作的鱼群分布图的边界；经步骤702即计算中心坐标LX＝(x1+x2+……+xn)/n，LY＝(y1+y2+……+yn)/n，在经过步骤703即得出渔场中心坐标为(LX,LY)。渔场中心计算法则，也可以是重心法则或加权中心法则等变形。
本发明的声呐鱼群探测系统利用声呐传感设备的反射性能，对鱼群进行测距，其原理参见图7，声呐探测设备106通过发送检测波601，和接收到反射波602，完成对鱼群的定位。
本发明的计算机网络为广域网，每一个探测浮子可以将数据直接或者间接的形式上传至中央服务器。
本领域技术人员可以根据本发明提供的发明内容进行常规的改进。例如选用不同类型的传感设备及其组合(如光传感器、盐都传感器、水流计等)，根据数据容量选用不同的上级网络(无线自组网、蓝牙等)等等。
综上所述，电源为声呐传感设备、微型处理器、GPS定位设备、无线传输设备供电，保证各个设备的正常运作；声呐传感设备、水温探测设备、GPS定位设备可以收集当前探测浮子所在的位置信息、鱼群深度信息、水温信息；微型处理器可以实现硬件设备资源管理，包括使用程序自动控制，以节省能耗；无线传输设备可以实现探测浮子的数据，与中央服务器交互。操作者可以通过无线传输设备发送数据采集指令，微型处理器接收操作指令，启动声呐传感设备、GPS定位设备、水温探测设备采集对应数据；数据经微型处理器处理后，经无线传输设备发送至中央服务器。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种声呐鱼群探测系统，其特征在于，其包括一中央服务器和多个分布式的用于置于水面上的探测浮子，该探测浮子包括一壳体、一处理器、一声呐传感设备、一水温探测设备和一定位设备，该处理器、该定位设备、该声呐传感设备和该水温探测设备均设置于该壳体内；
该声呐传感设备用于探测该声呐传感设备所属的探测浮子所处的水域的鱼群深度信息，并将该鱼群深度信息传输至该处理器；
该水温探测设备用于检测该探测浮子所处的水域的水表面温度并将该水表面温度传输至该处理器；
该定位设备用于定位该探测浮子的定位信息，并将该定位信息传输至该处理器；
该处理器用于将该鱼群深度信息、该水表面温度和该定位信息传输至该中央服务器；
该中央处理器用于接收各探测浮子传输来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
2.如权利要求1所述的声呐鱼群探测系统，其特征在于，该处理器用于在接收到该鱼群深度信息后，判断该鱼群深度信息是否是探测到鱼群的信息，在为是时调用该水温探测设备和该定位设备。
3.如权利要求1所述的声呐鱼群探测系统，其特征在于，该探测浮子还包括一盐度传感器和一水流计，该盐度传感器用于检测该探测浮子所处的水域的盐度并将该盐度传输至该处理器；
该水流计用于检测该探测浮子所处的水域的水流量并将该水流量传输至该处理器；
该处理器还用于将该盐度和该水流量传输至该中央服务器；
该中央处理器还用于接收各探测浮子传输来的盐度和水流量，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度、定位信息、盐度和水流量绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
4.如权利要求1所述的声呐鱼群探测系统，其特征在于，该声呐传感设备设置于该壳体的底部，且垂直于海水方向设置。
5.如权利要求1所述的声呐鱼群探测系统，其特征在于，该中央处理器用于在接收到各探测浮子传来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息后，设置图像显示间隔比例，利用各水表面温度和定位信息绘制水温分布图，利用各鱼群深度信息和定位信息绘制鱼群分布图，并将该水温分布图和该鱼群分布图合并绘制鱼群综合信息图。
6.如权利要求5所述的声呐鱼群探测系统，其特征在于，该中央处理器还用于利用图像分析法分析该鱼群综合信息图，计算鱼群的中心位置、最适水温分布区域，并判断该鱼群的中心位置是否在该最适水温分布区域内，在为是时则将该鱼群的中心位置作为预测热点渔场，在为否时分析鱼群分布范围和最适温度分布区域的重合区域，并计算该重合区域内鱼群的中心位置，将该重合区域内鱼群的中心位置作为预测热点渔场。
7.一种声呐鱼群探测方法，其特征在于，其利用如权利要求1所述的声呐鱼群探测系统实现，该声呐鱼群探测方法包括以下步骤：
该声呐传感设备探测该声呐传感设备所属的探测浮子所处的水域的鱼群深度信息，并将该鱼群深度信息传输至该处理器；
该水温探测设备检测该探测浮子所处的水域的水表面温度并将该水表面温度传输至该处理器；
该定位设备定位该探测浮子的定位信息，并将该定位信息传输至该处理器；
该处理器将该鱼群深度信息、该水表面温度和该定位信息传输至该中央服务器；
该中央处理器接收各探测浮子传输来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
8.如权利要求7所述的声呐鱼群探测方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、该声呐传感设备探测该探测浮子所处的水域的鱼群深度信息，并将该鱼群深度信息传至该处理器；
S2、该处理器判断该鱼群深度信息是否是探测到鱼群的信息，若是则进入步骤S3，否则重复执行步骤S1；
S3、该水温探测设备检测该探测浮子所处的水域的水表面温度并将该水表面温度传输至该处理器；
S4、该定位设备定位该探测浮子的定位信息，并将该定位信息传输至该处理器；
S5、该处理器将该鱼群深度信息、该水表面温度和该定位信息传输至该中央服务器；
S6、该中央处理器接收各探测浮子传输来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
9.如权利要求7所述的声呐鱼群探测方法，其特征在于，该探测浮子还包括一盐度传感器和一水流计，该声呐鱼群探测方法还包括以下步骤：
该盐度传感器检测该探测浮子所处的水域的盐度并将该盐度传至该处理器；
该水流计检测该探测浮子所处的水域的水流量并将该水流量传至该处理器；
该处理器将该盐度和该水流量传输至该中央服务器；
该中央处理器接收各探测浮子传输来的盐度和水流量，利用每一探测浮子的鱼群深度信息、水表面温度、定位信息、盐度和水流量绘制渔场综合信息图，并分析鱼群的分布情况和环境数据分布情况。
10.如权利要求7所述的声呐鱼群探测方法，其特征在于，该中央处理器执行以下步骤：
接收各探测浮子传来的鱼群深度信息、水表面温度和定位信息；
设置图像显示间隔比例；
利用各水表面温度和定位信息绘制水温分布图；
利用各鱼群深度信息和定位信息绘制鱼群分布图；
将该水温分布图和该鱼群分布图合并绘制鱼群综合信息图。
11.如权利要求10所述的声呐鱼群探测方法，其特征在于，该中央处理器还执行以下步骤：
利用图像分析法分析该鱼群综合信息图，计算鱼群的中心位置、最适水温分布区域；
判断该鱼群的中心位置是否在该最适水温分布区域内，在为是时则将该鱼群的中心位置作为预测热点渔场，在为否时分析鱼群分布范围和最适温度分布区域的重合区域，并计算该重合区域内鱼群的中心位置，将该重合区域内鱼群的中心位置作为预测热点渔场。
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