CN109031324A - 一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构,包括中央节点和以中央节点为中心呈放射状态均匀周向布置的多个拓扑节点,所述中央节点设置有中央控制系统、无线模块,每一个拓扑节点包含载体、风能收集装置、节点控制系统、无线模块、右侧推进器、左侧推进器、浮体、电池、光能收集装置、声呐系统。该拓扑结构综合运用基于风、光互补的可移动水面平台、声纳系统和智能控制系统。对小型水面平台的行驶状态进行采集和控制,同时控制声纳系统对水下的鱼群状态进行监测,从而构建拓扑网络,并将监测信息上传至位于渔船上的上位机。大大的提高了对鱼群监测与捕捞的效率,减少能源的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及水下鱼群监测领域,具体涉及一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构。
背景技术
传统捕鱼过程中寻找鱼群方式,需要捕鱼者有丰富的经验,能够根据天气、声音、气温、气味、鱼群习性,进行追寻捕鱼。通过调研及资料分析,现有的大型捕鱼船通常把声呐安装在船体上,船行进到某一地方,才能探测该地方的鱼群信息。但是由于不知鱼群位置信息,需要大范围航行搜寻,行进范围广,目标性差,致使船只油耗量很大,造成不必要的浪费。吴军等人(吴军.基于视觉感知的鱼群目标检测与跟踪技术研究[D].浙江工业大学,2011.)提出一种基于摄像头与上位机的鱼群监测方式及算法,但只能单一位置监测。上海海洋大学提出一种北斗鱼探浮漂的实时鱼群监测系统。该系统利用在海面上的固定浮漂进行鱼群监测,虽能实现长时间监测,但监测存在很大局限性。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明拟解决的技术问题是,搭建一个可移动的小型鱼群声呐探测拓扑结构。该拓扑结构的拓扑节点是基于风、光互补的可移动的小型水面平台。该拓扑结构综合运用基于风、光互补的可移动水面平台、声纳系统和智能控制系统。对小型水面平台的行驶状态进行采集和控制,同时控制声纳系统对水下的鱼群状态进行监测,从而构建拓扑网络,并将监测信息上传至位于渔船上的上位机。大大的提高了对鱼群监测与捕捞的效率,减少能源的消耗。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是:提供一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构,其特征在于,包括中央节点和以中央节点为中心呈放射状态均匀周向布置的多个拓扑节点,所述中央节点设置有中央控制系统、无线模块,每一个拓扑节点包含载体、风能收集装置、节点控制系统、无线模块、右侧推进器、左侧推进器、浮体、电池、光能收集装置、声呐系统;浮体设置于载体的下方,为载体提供浮力支撑;风能收集装置设置于载体的上表面上,其顶端带有风轮;节点控制系统固定于载体的上表面上,包括STM32芯片、电压转换芯片,无线模块集成在节点控制系统上;右侧推进器、左侧推进器分别设置于载体一末端的上表面两侧,均包括一个电机以及一个电机驱动器;声呐系统设置于右侧推进器、左侧推进器之间的载体的下表面上,包括声呐探发射器和声呐接收器;电池、光能收集装置均设置于载体的上表面上;
风能收集装置和光能收集装置通过导线与电池连接,电池通过导线给节点控制系统、右侧推进器、左侧推进器提供电能;无线模块、声呐系统、右侧推进器、左侧推进器分别通过导线与节点控制系统连通;
中央节点上的无线模块与每一个拓扑节点上的无线模块信号连通,以实现中央节点与各个拓扑节点之间的信息传递;
风能收集装置用以收集风能,并将风能转化为电能,存入电池;节点控制系统用以控制拓扑节点上的各个系统与装置;无线模块用以与中央节点通讯;右侧推进器、左侧推进器用以为拓扑节点提供动力;电池用以储存能源与供应能源;光能收集装置用以收集光能并将光能转化为电能,存入电池;声呐系统用以捕捉水下鱼群信息;
所述风能收集装置为立式风力发电装置;所述节点控制系统为以STM32为核心的控制系统。
与现有技术相比,本发明有益效果在于:
1)本发明装置通过多个可移动探测平台组建的声呐探测拓扑结构探测鱼群,覆盖范围广,准确的探测到鱼群的位置,从而减少渔船的运动路程,减少能源的消耗,使远洋捕鱼作业变得更高效。
2)本发明装置机械结构简单,可靠性强。
3)本发明装置中各个拓扑节点都使用清洁能源风能与光能作为基本能源,经济性强、环保性强。
附图说明
图1本发明一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构一种实施例的结构示意图;
图2本发明一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构中拓扑节点结构示意图;
图3本发明一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构的控制示意图;
图4本发明一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构拓扑节点电路控制原理框图;
图1中,1、8为鱼群;2、4、5、6、7、9、10、11为拓扑节点;3为中央节点。
图2中,201为船体;202为风能收集装置;203为节点控制系统;204为无线模块;205为右侧推进器;206为左侧推进器;207为浮体;208为电池;209为光能收集装置;210为声呐系统。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明权利要求保护的范围。
本发明一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构,包括中央节点和以中央节点为中心呈放射状态均匀周向布置的多个拓扑节点,所述中央节点设置有中央控制系统、无线模块,每一个拓扑节点包含载体、风能收集装置、节点控制系统、无线模块、右侧推进器、左侧推进器、浮体、电池、光能收集装置、声呐系统;浮体设置于载体的下方,为载体提供浮力支撑;风能收集装置设置于载体的上表面上,其顶端带有风轮;节点控制系统固定于载体的上表面上,包括STM32芯片、电压转换芯片,无线模块集成在节点控制系统上;右侧推进器、左侧推进器分别设置于载体末端的上表面两侧,均包括一个电机以及一个电机驱动器;声呐系统设置于右侧推进器、左侧推进器之间的载体的下表面上,包括声呐探发射器和声呐接收器。电池、光能收集装置均设置于载体的上表面上。
风能收集装置和光能收集装置通过导线与电池连接,电池通过导线给节点控制系统、右侧推进器、左侧推进器提供电能。无线模块、声呐系统、右侧推进器、左侧推进器分别通过导线与节点控制系统连通。
中央节点上的无线模块与每一个拓扑节点上的无线模块信号连通,以实现中央节点与各个拓扑节点之间的信息传递。
风能收集装置用以收集风能,并将风能转化为电能,存入电池;节点控制系统用以控制拓扑节点上的各个系统与装置;无线模块用以与中央节点通讯;右侧推进器、左侧推进器用以为拓扑节点提供动力;电池用以储存能源与供应能源;光能收集装置用以收集光能并将光能转化为电能,存入电池;声呐系统用以捕捉水下鱼群信息。
所述风能收集装置为立式风力发电装置;所述节点控制系统是以STM32为核心的控制系统;所述无线模块为HLK-RM04模块;所述右侧推进器、左侧推进器为SUNELEXE 12V/150W推进器;所述电池为12V/350W铅蓄电池;所述光能收集装置为150W太阳能电池板;所述声呐系统为LUCKYLAKER声呐探测器。
所述的中央控制系统是以STM32为核心的控制系统,其内设有区域规划模块,根据水域情况来进行距离划分,并根据距离划分情况启用对应数量的拓扑节点。区域规划完成后,将位置信息通过无线模块发送到对应的拓扑节点上的节点控制系统。
节点控制系统接收到中央控制系统发送的位置信息后,首先定位自身位置信息,并与指定的位置信息对比,节点控制系统启动右侧推进器、左侧推进器,使该拓扑节点达到指定的位置。
实施例1
本实施例提供一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构(简称拓扑结构,参见图1、图3),该拓扑结构包括八个拓扑节点和一个以捕鱼船为节点的中央节点。中央节点包括中央控制系统、无线模块。拓扑节点包括载体、风能收集装置、节点控制系统、无线模块、右侧推进器、左侧推进器、浮体、电池、光能收集装置、声呐系统。
所述载体为船体;所述电池用于储存能源;所述声呐系统安装在拓扑节点上,用于采集水下的鱼群信息,包括声呐探发射器和声呐接收器;所述风能收集装置与光能收集系统安装在拓扑节点上,用于收集能源;所述左侧推进器、右侧推进器装与拓扑节点上,为拓扑节点提供动能,包括两个电机以及两个电机驱动器;所述节点控制系统装于拓扑节点上,用于控制拓扑节点上的其他系统,包括STM32芯片、电压转换芯片;所述无线模块装于拓扑节点上,用以远距离数据传输;所述中央控制系统位于中央节点上,控制装与拓扑节点上的智能控制系统从而控制各个拓扑节点一起搭建一个完整的拓扑结构。所述无线模块分别安装在各个拓扑节点和中央节点上,用以中央节点与各个拓扑节点之间的信息传递。
中央节点3为加装了中央控制系统的捕鱼船;选取八个拓扑节点进行阐述。所八个拓扑节点分别为拓扑节点2、拓扑节点4、拓扑节点5、拓扑节点6、拓扑节点7、拓扑节点9、拓扑节点10、拓扑节点11,八个拓扑节点以中央节点3为中心呈均匀周向放射性分布。
现以拓扑节点2为例对拓扑节点进行说明(参见图2、图4)。拓扑节点2包括船体201、风能收集装置202、节点控制系统203、无线模块204、右侧推进器205、左侧推进器206、浮体207、电池208、光能收集装置209、声呐系统210;
中央节点3给各个拓扑节点发送指令,使拓扑节点到达指定位置,并收集各个拓扑节点的反馈信息;拓扑节点2、4、5、6、7、9、10、11用来收集各自节点位置的水下鱼群信息;风能收集装置202用以收集风能,并将风能存入电池208;节点控制系统203用以控制拓扑节点上的各个系统与装置;无线模块204用以与中央节点通讯;右侧推进器205、左侧推进器206用以为拓扑节点提供动力;电池208用以储存能源与供应能源;光能收集装置209用以收集光能并将光能存入电池;声呐系统210用以捕捉水下鱼群信息。
中央节点3与拓扑节点2、4、5、6、7、9、10、11都为在水面上行驶的船体;所述202—210都固定在船体201上;
所述中央节点3为加装了中央控制系统的捕鱼船;所述拓扑节点2、4、5、6、7、9、10、11为风、光互补的可移动水面平台;
所述风能收集装置为立式风力发电装置;所述节点控制系统为以STM32为核心的控制系统;所述无线模块为HLK-RM04模块;所述右侧推进器、左侧推进器为SUNELEXE 12V/150W推进器;所述电池为12V/350W铅蓄电池;所述光能收集装置为150W太阳能电池板;所述声呐系统为LUCKYLAKER声呐探测器。
本发明一种基于风、光互补可移动平台的鱼群声纳探测拓扑结构的工作流程:启动拓扑结构中各个节点,系统初始化,各个拓扑节点反馈各自信息到中央节点的中央控制系统便于管理人员观察装置是否正常工作,了解当前装置的工作环境;确认工作环境后将拓扑节点放入水中,中央控制系统进行区域规划,规划完成后向各个拓扑节点上的节点控制系统发送位置指令,拓扑节点上的节点控制系统控制节点上的各个部件使本节点行驶至指定位置,到达指定位置后开始范围监测并将监测信息发送至中央控制系统,中央控制系统根据检测到的信息,通知捕捞人员去相应区域进行捕鱼作业。
本发明一种基于风、光互补可移动平台的鱼群声纳探测拓扑结构的工作原理是:
第一步:开启各个节点的控制系统,进行初始化设置及检查。
第二步:中央控制系统规划区域,将规划好的各个区域依次分配给各个拓扑节点。
第三步:拓扑节点上的节点控制系统对中央控制系统的指令进行分析并规划行驶路径,规划完成后控制推进器向规定位置行进。
第四步:行进至规定位置后,节点控制系统控制拓扑节点在附近水域巡航并开启声呐系统,并将是否监测到鱼群信息通过无线模块反馈给中央控制系统。
第五步:中央控制系统监测各个拓扑节点的运行情况,并接收分析反馈回来的鱼群监测信息,当有拓扑节点监测到鱼群信息时进行通知,使捕鱼船驾驶员驾驶渔船到达相应地点进行捕鱼作业。
第六步:作业完成后中央控制系统通过无线模块对各个拓扑节点发出指令,使各个拓扑节点返回中央节点位置,回收装置。
第七步:在整个作业过程中,各个节点控制系统对自身运行状态进行实时监测,如出现问题启动报警。
本发明使用环境为水域环境,环境应为可以正常出海捕鱼的环境。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (7)
1.一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构,其特征在于,包括中央节点和以中央节点为中心呈放射状态均匀周向布置的多个拓扑节点,所述中央节点设置有中央控制系统、无线模块,每一个拓扑节点包含载体、风能收集装置、节点控制系统、无线模块、右侧推进器、左侧推进器、浮体、电池、光能收集装置、声呐系统;浮体设置于载体的下方,为载体提供浮力支撑;风能收集装置设置于载体的上表面上,其顶端带有风轮;节点控制系统固定于载体的上表面上,包括STM32芯片、电压转换芯片,无线模块集成在节点控制系统上;右侧推进器、左侧推进器分别设置于载体一末端的上表面两侧,均包括一个电机以及一个电机驱动器;声呐系统设置于右侧推进器、左侧推进器之间的载体的下表面上,包括声呐探发射器和声呐接收器;电池、光能收集装置均设置于载体的上表面上;
风能收集装置和光能收集装置通过导线与电池连接,电池通过导线给节点控制系统、右侧推进器、左侧推进器提供电能;无线模块、声呐系统、右侧推进器、左侧推进器分别通过导线与节点控制系统连通;
中央节点上的无线模块与每一个拓扑节点上的无线模块信号连通,以实现中央节点与各个拓扑节点之间的信息传递;
风能收集装置用以收集风能,并将风能转化为电能,存入电池;节点控制系统用以控制拓扑节点上的各个系统与装置;无线模块用以与中央节点通讯;右侧推进器、左侧推进器用以为拓扑节点提供动力;电池用以储存能源与供应能源;光能收集装置用以收集光能并将光能转化为电能,存入电池;声呐系统用以捕捉水下鱼群信息;
所述风能收集装置为立式风力发电装置;所述节点控制系统为以STM32为核心的控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构,其特征在于,所述无线模块为HLK-RM04模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构,其特征在于,所述右侧推进器、左侧推进器为SUNELEXE 12V/150W推进器。
4.根据权利要求1所述的一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构,其特征在于,所述电池为12V/350W铅蓄电池。
5.根据权利要求1所述的一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构,其特征在于,所述光能收集装置为150W太阳能电池板。
6.根据权利要求1所述的一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构,其特征在于,所述声呐系统为LUCKYLAKER声呐探测器。
7.根据权利要求1所述的一种基于风、光互补的可移动鱼群声纳探测拓扑结构,其特征在于,所述的拓扑节点为八个。
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