CN110865163A - 水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置与方法，该装置包括水族箱，照明灯，若干摄像头，水质感应器，控制面板和电池。本发明设计的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置与方法，能够通过多个摄像头对鱼类进行全方位的拍照和摄像，同时通过所述水质传感器可检测水质参数，通过该装置快捷方便检测鱼类生活水质参数以及鱼类本身生物学特征信息等，同时能够监视鱼类在水体中的行为特征和游泳规律，对研究鱼类在水体中的活动规律以及对监视鱼类生活水质起到了快捷方便的作用，本发明操作简单，降低成本、实时性良好，对鱼类基础研究和提高养殖观赏鱼类等具有重大意义。

Description

水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置与方法
技术领域
本发明涉及生物监测与测量领域，特别是一种水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置与方法。
背景技术
鱼类一般都喜好清澈良好的水质，如果它们生活的环境发生了变化，变得浑浊、充满毒性物质，其生理也会发生强烈的反应，例如身体发育会变得异常，甚至死亡。但鱼的种类不同，对污染的水环境反应也不一样。专门选择那些对污染水体反应特别强烈的鱼类去作为污染水的“监视者”，用它来检测水的污染程度。鱼类监测是先进的水污染检测方法。用鱼类作为实验材料去监测水污染，实验的结果非常清晰、明显，不复杂，容易掌握。而且作为鱼类来说，其饲养成本低，作为实验材料经济实惠。更为方便的是，鱼是生活在水中，如进行某种毒性物质的实验，只要把该毒性物质放在水中就可以了，实验操作过程非常简单，容易掌握。就是用鱼类来监测水体状况，因此鱼类是水污染的活体“监控器”，不管水环境发生任何细微改变，鱼类虽然是低等的脊椎动物，但是它也是水生物中相对高级的生物，具有典型性，能真实地预报水环境的污染情况。用鱼类作为水污染的“监控器”，与纯理论的分析方法比较起来，具有很大的优势：用鱼类监测水体具有直观性和客观性、可操作性；而纯理论的分析方法只能是理论上的一种判断，和实际情况往往会形成一定的差距。但如能把鱼类监测水体的方法和化学监测水体的方法结合起来，将能全方位的了解水环境的污染情况。而且对鱼类在水体中的游泳行为和活动规律也是重点需要研究，同时对鱼类生活的水质进行监测，以及利用装置对鱼类基本的生物学特征信息获取也至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，能够对鱼类行为活动和生活的水质进行监视和检测监控，并能够获得鱼类的生物学特征相关的基本信息。
本发明的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置包括：
水族箱，所述水族箱顶部设有掀盖；
照明灯，安装在所述掀盖下面；
若干摄像头，分布在所述水族箱的周围；
称重机构，设于所述水族箱底部；
水质感应器，设于所述水族箱底部用于监测水族箱中的水质；
控制面板，安装在所述水族箱的掀盖或侧壁上，所述控制面板表面设有显示屏和若干按钮，所述控制面板内部设有单片机和主控电路，所述单片机通过主控电路与显示屏、按钮、摄像头、称重机构、水质感应器和照明灯连接；
电池，安装在所述水族箱底部，给所述控制面板、所述摄像头、所述称重机构、所述水质感应器和所述照明灯供电。
较佳的，其还包括体长测试机构，所述体长测试机构包括限位隔板和扫描成像仪，所述限位隔板包括一块长隔板和一块短隔板，所述长隔板的形状拟合所述水族箱的长轴方向的竖向截面，所述长隔板上设有至少一条竖向导槽和一条横向导槽，所述竖向导槽垂直连接于所述横向导槽，所述短隔板可穿过所述竖向导槽，所述短隔板设有若干竖向插槽供所述竖向导槽和所述横向导槽围成的长隔板部分穿过；所述扫描成像仪设于所述水族箱的正面或背面。所述扫描成像仪也可由所述电池供电，并由所述控制面板控制。
较佳的，所述水族箱呈扇形，正面为弧形面，背面和左右侧面为平面。或者所述水族箱设置成半圆形。所述水族箱设置成扇形或半圆形，空间上相对占位置较少，能够在一定程度上美化环境的效果，用来饲养热带鱼也相对非常美观。
较佳的，所述摄像头数量为九个，分别设于所述水族箱的八个顶角以及底部中心处。
较佳的，所述称重机构可采用现有的常规的重量传感器，也可采用电子秤进行适当改造；比如可通过设置支撑板将整个水族箱支撑起来，而支撑板下面结构参照电子秤或者体重计即可，通过称重机构感应放入鱼类前后主体箱的重量差，可称量出放入鱼类的重量；再比如在水族箱底面上设于重量感应板，只称量放入的水和鱼的重量。所述称重机构与所述单片机连接，可将称量结果发送给所述单片机，进而由所述单片机处理。
较佳的，其还包括数据线和电源线；所述数据线一端与所述控制面板连接，另一端设有USB接口，用于连接电脑等处理设备，将视频录像及获得了参数数据导出；所述电源线一端与电池连接，另一端连有电源插头。
较佳的，各所述摄像头的安装位置分别设有十字形轨道，所述摄像头连有滑轮，所述滑轮滑配在所述十字形轨道上。所述十字形轨道和滑轮的设置使得摄像头具有一定的活动范围，适当调整拍摄位置和角度可采集待测鱼更加详实的体征信息。
进一步的，各所述摄像头还配有伺服电机，所述滑轮由所述伺服电机驱动，所述伺服电机的设置使得所述摄像头的活动更加自动化，调整起来更加智能和准确。
较佳的，所述水族箱底部设有排水口，具有排水换水功能。
较佳的，所述水质传感器包括温度计、pH计、盐度计和溶氧计中的一种或两种以上。
较佳的，其还包括无线收发模块，所述无线收发模块与所述单片机连接，用于所述单片机与计算机的无线信号交互。无线收发模块可以选用蓝牙模块、射频模块等常规中短距离传输的无线通信模块。
本发明的目的还在于提供一种水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的方法，其特征在于，采用如上所述的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置进行，包括步骤：
a)打开所述掀盖，向所述水族箱中放水至水面靠近顶部，将鱼放入所述水族箱中；
b)通过称重机构称量鱼的体重并将重量数据发送到所述单片机；
c)通过控制面板打开所述照明灯增加光线；
d)通过所述控制面板打开所述摄像头进行全方位拍照或摄像，并将拍摄数据存储到所述单片机；
e)通过所述控制面板打开所述水质传感器进行水质的测试，并将测试数据存储到所述单片机。
较佳的，还包括体长测试步骤，具体为：
f)将短隔板插入长隔板的竖向导槽，根据鱼体大小(厚度)调整短隔板的插入宽度；将长隔板和短隔板放入水族箱，将鱼类隔向扫描成像仪的一侧，将鱼类的活动范围压缩至一个扁平的空间，使鱼类处于平衡状态；沿着横向导槽移动短隔板，进一步将鱼类驱赶靠近扫描成像仪，然后通过扫描成像仪进行扫描，得出鱼类的体长特征信息。
较佳的，所述扫描成像仪可采用市售的3D成像仪，可准确测出鱼类的体长特征信息包括：(1)全长：从口的前端到尾鳍末端的长度；(2)标准体长：从下颚的前端到尾鳍的根部的长度；(3)吻长：从吻端到眼圈前缘的长度；(4)尾长：从尾柄末端到尾鳍末端；(5)眼径：眼圈的直径，包括瞳孔周围发亮的地方；(6)头长：从吻到鳃盖后缘；(7)尾柄高：尾鳍的鳍背根上部至下部的高度；(8)体高：测定背鳍前端至腹部前基部的垂直高度；(9)尾柄长：臀鳍末端到尾鳍根的长度。
本发明优点在于：
本发明设计的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置与方法，能够通过多个摄像头对鱼类进行全方位的拍照和摄像，同时通过所述水质传感器可检测水质参数，通过该装置快捷方便检测鱼类生活水质参数以及鱼类自身生物学特征信息(体重、体长)等，同时能够监视鱼类在水体中的行为特征和游泳规律，对研究鱼类在水体中的活动规律以及对监视鱼类生活水质起到了快捷方便的作用，本发明操作简单，降低成本、实时性良好，对鱼类基础研究和提高养殖观赏鱼类等具有重大意义。
附图说明
图1是本发明的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置的示意图；
图2是本发明的长隔板和短隔板的示意图；
图3和图4是本发明的长隔板和短隔板的组装示意图。
附图标记
水族箱1，电池盒2，水面3，摄像头4，掀盖5，控制面板6，照明灯7，数据线8，排水口9，电源线10，电源插头11，长隔板12，短隔板13，竖向导槽121，横向导槽122，竖向插槽131。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1
图1所示为本发明一较佳实施例的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，其包括：水族箱1、电池盒2、摄像头4、控制面板6和照明灯7。
其中，水族箱1为一个扇形水族箱，正面为弧形面，背面和左右侧面为平面，长宽高可根据实际需要制作。水族箱1顶部设有掀盖5；控制面板6安装在掀盖5上面；照明灯7为长条形，安装在掀盖5下面；摄像头4共有九个，分别设于水族箱1的八个顶角以及底部中心处；水族箱1底部一端安装一个排水口9，具有排水换水功能。
电池盒2安装在水族箱1底部，电池盒2上面设有水质感应器，水质传感器包括温度计、pH计、盐度计和溶氧计等，可检测水族箱中的水质参数，比如水温、溶氧、PH值等。
电池盒2给控制面板6、摄像头4、水质感应器和照明灯7供电。电池盒2一端连有电源线10，电源线10端部设有电源插头11。
控制面板6表面设有显示屏和若干按钮(包括但不限于开机键、照明键、参数测量键、视频拍摄键等)，控制面板6内部设有单片机和主控电路；单片机通过主控电路与显示屏、按钮、摄像头4、水质感应器和照明灯7连接；控制面板6还连有数据线8，数据线8一端设有USB接口用于连接电脑等处理设备进行数据导出。单片机可采用市售产品，比如ATMEL的AT89S52单片机，主控电路可根据实际需要进行常规的调整设计。
较佳的，各摄像头4的安装位置分别设有十字形轨道，摄像头连有滑轮，滑轮滑配在十字形轨道上。十字形轨道和滑轮的设置使得摄像头具有一定的活动范围，适当调整拍摄位置和角度可采集待测鱼更加详实的体征信息。进一步的，各摄像头还配有伺服电机，滑轮由伺服电机驱动，伺服电机的设置使得摄像头的活动更加自动化，调整起来更加智能和准确。
较佳的，其还包括无线收发模块，无线收发模块与单片机连接，用于单片机与计算机的无线信号交互。无线收发模块可以选用蓝牙模块、射频模块等常规中短距离传输的无线通信模块。
较佳的，其还包括体长测试机构，体长测试机构包括限位隔板和扫描成像仪。限位隔板如图所示，包括一块长隔板12和一块短隔板13，长隔板12的形状拟合水族箱1的长轴方向的竖向截面，长隔板12上设有一条竖向导槽121和两条横向导槽122，竖向导槽121垂直连接于两条横向导槽122之间。短隔板13可穿过竖向导槽121，短隔板13设有若干竖向插槽131供竖向导槽121和横向导槽122围成的长隔板部分穿过；扫描成像仪设于水族箱的正面或背面。扫描成像仪也可由电池供电，并由控制面板控制。较佳的，竖向导槽121和竖向插槽131的两侧可倒成圆角，以此短隔板13插入长隔板12后具有一定的转动空间。
实际操作时，先打开掀盖5将水族箱1的水放到水面3左右，将鱼放入水族箱1中，将电源插头11连接电源，将控制面板6的按钮打开，打开照明灯7相关的照明键、水质传感器对应的参数测量键和摄像头对应的视频拍摄键，那么水质传感器以及所有的摄像头4都会开始工作，当鱼在水族箱1活动一定时间后(根据需求设定)，比如1小时、2小时、24小时，关闭控制面板6的按钮键，将数据线8连接电脑，可以将拍摄的视频录像及获得了鱼类特征信息以及水质参数数据等导出。另外可以将排水口9打开进行排水换水作用。
当体长测试时，可按一下步骤实施：将短隔板13插入长隔板12的竖向导槽121，根据鱼体大小(厚度)调整短隔板13的插入宽度；将长隔板12和短隔板13放入水族箱1，将鱼类隔向扫描成像仪的一侧，将鱼类的活动范围压缩至一个扁平的空间，使鱼类处于平衡状态；沿着横向导槽122移动短隔板13，进一步将鱼类驱赶靠近扫描成像仪，然后通过扫描成像仪进行扫描，得出鱼类的体长特征信息。
较佳的，扫描成像仪可采用市售的3D成像仪，可准确测出鱼类的体长特征信息包括：(1)全长：从口的前端到尾鳍末端的长度；(2)标准体长：从下颚的前端到尾鳍的根部的长度；(3)吻长：从吻端到眼圈前缘的长度；(4)尾长：从尾柄末端到尾鳍末端；(5)眼径：眼圈的直径，包括瞳孔周围发亮的地方；(6)头长：从吻到鳃盖后缘；(7)尾柄高：尾鳍的鳍背根上部至下部的高度；(8)体高：测定背鳍前端至腹部前基部的垂直高度；(9)尾柄长：臀鳍末端到尾鳍根的长度。
本发明中使用的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的方法，利用装置里面安装的多个摄像头全方位对鱼类在水体中的游泳行为和规律进行监视，同时利用感应器对水体的水质参数以及放入鱼类的体长体重等基本生物学特征信息进行检测和测量，同时利用显示屏进行集成控制与显示，配备相关按钮键进行开关和显示作用，另外整个装置配有电源插头和电池盒进行电力供给和储备，另外配有USB接口对这获取的信息及视频录像进行连接电脑输出功能等，所以通过该装置与操作放过能够快捷方便检测鱼类生活水质参数以及鱼类本身生物学特征信息等，同时能够监视鱼类在水体中的行为特征和游泳规律，对研究鱼类在水体中的活动规律以及对监视鱼类生活水质起到了快捷方便的作用，本发明操作简单，降低成本、实时性良好，达到研究鱼类行为活动和提高养殖观赏鱼价值的作用。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创新的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，其特征在于，其包括：
水族箱，所述水族箱顶部设有掀盖；
照明灯，安装在所述掀盖下面；
若干摄像头，分布在所述水族箱的周围；
称重机构，设于所述水族箱底部；
水质感应器，设于所述水族箱底部用于监测水族箱中的水质；
控制面板，安装在所述水族箱的掀盖或侧壁上，所述控制面板表面设有显示屏和若干按钮，所述控制面板内部设有单片机和主控电路，所述单片机通过主控电路与显示屏、按钮、摄像头、称重机构、水质感应器和照明灯连接；
电池，安装在所述水族箱底部，给所述控制面板、所述摄像头、所述称重机构、所述水质感应器和所述照明灯供电。
2.根据权利要求1所述的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，其特征在于，其还包括体长测试机构，所述体长测试机构包括限位隔板和扫描成像仪，所述限位隔板包括一块长隔板和一块短隔板，所述长隔板的形状拟合所述水族箱的长轴方向的竖向截面，所述长隔板上设有至少一条竖向导槽和一条横向导槽，所述竖向导槽垂直连接于所述横向导槽，所述短隔板可穿过所述竖向导槽，所述短隔板设有若干竖向插槽供所述竖向导槽和所述横向导槽围成的长隔板部分穿过；所述扫描成像仪设于所述水族箱的正面或背面。
3.根据权利要求1所述的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，其特征在于，所述水族箱呈扇形，正面为弧形面，背面和左右侧面为平面。
4.根据权利要求1所述的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，其特征在于，所述摄像头数量为九个，分别设于所述水族箱的八个顶角以及底部中心处。
5.根据权利要求1所述的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，其特征在于，其还包括数据线和电源线；所述数据线一端与所述控制面板连接，另一端设有USB接口；所述电源线一端与电池连接，另一端连有电源插头。
6.根据权利要求1所述的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，其特征在于，各所述摄像头的安装位置分别设有十字形轨道，所述摄像头连有滑轮，所述滑轮滑配在所述十字形轨道上。
7.根据权利要求1所述的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，其特征在于，所述水族箱底部设有排水口。
8.根据权利要求1所述的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，其特征在于，所述水质传感器包括温度计、pH计、盐度计和溶氧计中的一种或两种以上。
9.根据权利要求1所述的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，其特征在于，其还包括无线收发模块，所述无线收发模块与所述单片机连接，用于所述单片机与计算机的无线信号交互。
10.一种水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的方法，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述的水中监视鱼类行为活动和获取鱼类特征信息的装置，包括步骤：
a)打开所述掀盖，向所述水族箱中放水至水面靠近顶部，将鱼放入所述水族箱中；
b)通过称重机构称量鱼的体重并将重量数据发送到所述单片机；
c)通过控制面板打开所述照明灯增加光线；
d)通过所述控制面板打开所述摄像头进行全方位拍照或摄像，并将拍摄数据存储到所述单片机；
e)通过所述控制面板打开所述水质传感器进行水质的测试，并将测试数据存储到所述单片机。
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