CN111955425B - 一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统及其方法，解决了金枪鱼围捕过程中，鱼群容易逃逸，围捕空网率大，捕获效率低的弊端，其技术方案要点是包括有船体及围网，还包括有鱼探仪、监测获取围网状态信息的监测装置、进行控制的控制装置；监测装置包括有安装于围网的浮子纲进行水上浮子纲水平位置检测的GPS定位装置、安装于围网的底纲及网衣以进行空间位置检测的若干水下声学信标；围网状态信息包括有GPS定位装置检测获取的水平位置信息及水下声学信标检测获取的若干点相对空间位置信息，本发明的一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统及其方法，能够实时探测并控制围网和鱼群的位置状态关系，提高捕捞效率。

Description

一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统及其方法
技术领域
本发明涉及海洋捕捞技术，特别涉及一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统及其方法。
背景技术
在远洋渔业的捕捞作业中，其方式主要有围网、拖网、鱿鱼钓等，其中针对金枪鱼鱼群的捕捞方式，以围网捕捞为主。金枪鱼围网通常是由一艘母船和一艘拖着围网的小艇组成，小艇拖着围网一端一边放网一边包围金枪鱼鱼群。但由于金枪鱼的游泳速度快、敏感度较高，对于船只、网具的警觉性高，在进行金枪鱼的围捕过程中，围网的闭合及沉降速率赶不上鱼群游动时，鱼群容易逃逸，有较大几率的围捕的空网率，影响捕捞的捕获效率，还有待改进的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统及其方法，能够实时探测并控制围网和鱼群的位置状态关系，提高捕捞效率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统，包括有船体及围网，还包括有对鱼群进行探测以获得鱼群位置信息的鱼探仪、安装于船体以监测获取围网状态信息的监测装置、响应于鱼群位置信息及围网状态信息以对船体及围网进行控制的控制装置；
所述监测装置包括有安装于围网的浮子纲进行水上浮子纲水平位置检测的GPS定位装置、安装于围网的底纲及网衣以进行空间位置检测的若干水下声学信标；
所述围网状态信息包括有GPS定位装置检测获取的水平位置信息及水下声学信标检测获取的若干点相对空间位置信息。
作为优选，所述控制装置包括有
安装于船体用于接收监测装置获取的围网状态信息及鱼探仪探测获取的鱼群位置信息的接收装置；
耦接于接收装置以根据围网状态信息对围网的三维形状进行重构并结合检测的鱼群位置信息进行变化趋势计算以输出控制参数的主机；
耦接于主机以对重构的三维形状及检测获取的鱼群位置信息进行显示的显示器。
作为优选，所述控制装置计算获取有围网的沉降、闭合变化趋势信息；所述控制装置输出的控制参数包括有控制所述船体运动的方向和速度参数、控制所述围网的收网操控参数。
作为优选，若干所述水下声学信标均匀安装于所述围网的底纲及网衣。
一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策方法，包括有以下步骤：
船体上安装的鱼探仪对鱼群进行探测以获得鱼群位置信息；
围网上安装的监测装置对围网状态进行检测以获得围网状态信息；
控制装置接收围网状态信息并重构围网的三维形状，结合鱼群位置信息进行预测计算，并反馈输出控制船体运动及围网收网的控制参数；
根据反馈的控制参数进行捕捞。
作为优选，控制装置的预测计算及反馈具体为：
根据实时探测的鱼群位置信息与前一时刻的鱼群位置信息进行实时更新判断获取鱼群运动趋势；
根据浮子纲上安装的GPS定位装置进行围网水平位置信息的获取，根据围网的底纲和网衣上均匀安装的若干水下声学信标检测获取围网上各点的相对空间位置信息；
根据监测获取的围网状态信息的水平位置信息及各点相对空间位置信息重建获得围网的三维形状；
计算围网的沉降、闭合变化，计算输出使探测的鱼群位于围网中间位置的控制参数，控制参数包括有船体的运动方向及速度、围网的闭合方向和时间点。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
通过鱼探仪探测获取水下鱼群位置信息，通过监测装置的GPS定位装置以及若干个水下水声信标对围网状态信息进行检测获取，并且通过控制装置实时结合鱼群位置信息和围网状态信息，进行控制，能有效的控制围网与鱼群的位置状态关系，使得鱼群始终位于围网中间，进而能更好的控制围网的收网闭合实际，提高鱼群的捕获效率。
附图说明
图1为本系统的示意框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
通过水平鱼探仪可以探测到围网内的鱼群游动情况，但是由于围网网衣的声反射能力弱，现有的鱼探仪无法探测到围网的动态变化过程，无法通过鱼探仪对鱼群和网具进行实时同步显示，这就无法指导围网的闭合方向和闭合时机，影响围网的捕获效率。无论是国内还是国际上，实时同步显示金枪鱼鱼群及围网网形的技术，基本上是一个空白。
根据一个或多个实施例，公开了一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统，如图1所示，包括有船体、围网、鱼探仪，还包括有监测装置与控制装置。
鱼探仪对水下鱼群进行探测以获得鱼群位置信息。围网包括有浮子纲、底纲及网衣，通过若干的拖船拖拽围网进行放网以包围金枪鱼群。围网在水下的三维形状与金枪鱼群的位置之间存在关联，保证鱼群位于围网中间能提高捕捞成功概率。
监测装置对围网状态信息进行检测获取，包括有安装于浮子纲上对水上浮子纲水平位置进行检测的GPS定位装置、均匀安装于底纲及网衣上对围网水下各点相对空间位置进行检测获取的若干个水下水声信标，通过GPS定位装置获得水平位置后，通过多个水下声学信标获得围网的各点相对空间位置，进而能够获得围网状态信息。
控制装置包括有对鱼探仪探测的鱼群位置信息及监测装置获取的围网状态信息进行接收的接收装置。具体的，通过鱼探仪的换能器对信号进行发射和接收，并且通过数模转换器和数据处理器对鱼群位置信息进行接收处理后进行传输。若干的水下水声信标发送的围网上各点的位置信号通过水听器阵列进行接收并进行进一步的传输处理。
控制装置还包括有耦接于接收装置对围网状态信息及鱼群位置信息进行处理并输出控制参数的主机及供操作人员观察的显示器。主机根据接收的围网状态信息，实时解析围网上各个部分的空间位置，重构围网水下的三维形状，并计算获取围网的沉降、闭合变化趋势信息。根据三维形状及鱼群位置信息进行可视化处理，实时输出可视化处理结果至显示器上进行显示。通过水平鱼探仪数据采集接口转置，实时采集水平鱼探仪扫描回波信号和波束角度，经过三维显示可视化处理后，实时显示鱼群三维空间位置，根据位置预测算法(如卡尔曼滤波器)预测鱼群的运动趋势。控制装置通过鱼群位置-网具形状动态变化实时监测和趋势预测，评估最优的围网操控参数，输出以供船上操作人员进行参考操控，控制参数包括有控制船体的运动方向和速度参数，以及控制围网进行收网的收网操控参数，为操控船舶和网具控制提供决策依据，实现智能化精准捕捞过程。
船体、围网、鱼探仪、围网的监测装置及控制装置组成本系统，水平鱼探仪通过换能器发射和接收信号，信号通过水平鱼探仪主机单元将模拟信号传输到数模转换与数据处理器，得到鱼群的三维坐标即鱼群位置信息，并将数据传入到控制装置的主机中；围网的定位信息通过实时发射超声波信号的多个水下水声信标的位置所得，通过水听器阵列接收多个水下水声信标的信号，通过主机计算出各水下水声信标的位置信息，从而计算出围网各个部位的三维位置；鱼群三维信息以及围网状态信息同时传递到主机中，并在显示器中显示，根据鱼群三维信息、围网状态信息以及船体的状态信息，实时显示三者状态；通过下一个实时数据对各状态进行更新，根据相邻状态数据计算出鱼群、围网以及船体的运动方向和速度，保证鱼群在围网中间，从而根据三者的状态，反馈并显示为保证鱼群不逃逸而建议的船体的运动速度和方向以及围网网形的控制，供船上操作人员参考或智能控制围网操控。
根据一个或多个实施例，公开了一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策方法，包括有以下步骤：
船体上安装的鱼探仪对鱼群进行探测以获得鱼群位置信息；
围网上安装的监测装置对围网状态进行检测以获得围网状态信息；
控制装置接收围网状态信息并重构围网的三维形状，结合鱼群位置信息进行预测计算，并反馈输出控制船体运动及围网收网的控制参数；
根据反馈的控制参数进行捕捞。
具体的，控制装置的预测计算及反馈具体为：
根据实时探测的鱼群位置信息与前一时刻的鱼群位置信息进行实时更新判断获取鱼群运动趋势；
根据浮子纲上安装的GPS定位装置进行围网水平位置信息的获取，根据围网的底纲和网衣上均匀安装的若干水下声学信标，检测获取围网上各点的相对空间位置信息；
根据监测获取的围网状态信息的水平位置信息及各点相对空间位置信息，重建获得围网的三维形状；
计算围网的沉降、闭合变化，计算输出使探测的鱼群位于围网中间位置的控制参数，控制参数包括有船体的运动方向及速度、围网的网形、闭合方向和时间点。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统，包括有船体及围网，其特征是：还包括有对鱼群进行探测以获得鱼群位置信息的鱼探仪、安装于船体以监测获取围网状态信息的监测装置、响应于鱼群位置信息及围网状态信息以对船体及围网进行控制的控制装置；
所述监测装置包括有安装于围网的浮子纲进行水上浮子纲水平位置检测的GPS定位装置、安装于围网的底纲及网衣以进行空间位置检测的若干水下声学信标；
所述围网状态信息包括有GPS定位装置检测获取的水平位置信息及水下声学信标检测获取的若干点相对空间位置信息；
所述控制装置包括有
安装于船体用于接收监测装置获取的围网状态信息及鱼探仪探测获取的鱼群位置信息的接收装置；
耦接于接收装置以根据围网状态信息对围网的三维形状进行重构、结合检测的鱼群位置信息进行变化趋势计算以输出控制参数的主机；
耦接于主机以对重构的三维形状及检测获取的鱼群位置信息进行显示的显示器；
所述控制装置计算获取有围网的沉降、闭合变化趋势信息；所述控制装置输出的控制参数包括有控制所述船体运动的方向和速度参数、控制所述围网的收网操控参数。
2.根据权利要求1所述的金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统，其特征是：若干所述水下声学信标均匀安装于所述围网的底纲及网衣。
3.一种基于权利要求1-2任一项所述金枪鱼围网精准捕捞辅助决策系统的捕捞辅助决策方法，其特征是，包括有以下步骤：
船体上安装的鱼探仪对鱼群进行探测以获得鱼群位置信息；
围网上安装的监测装置对围网状态进行检测以获得围网状态信息；
控制装置接收围网状态信息并重构围网的三维形状，结合鱼群位置信息进行预测计算，并反馈输出控制船体运动及围网收网的控制参数；
根据反馈的控制参数进行捕捞。
4.根据权利要求3所述的捕捞辅助决策方法，其特征是，控制装置的预测计算及反馈具体为：
根据实时探测的鱼群位置信息与前一时刻的鱼群位置信息进行实时更新判断获取鱼群运动趋势；
根据浮子纲上安装的GPS定位装置进行围网水平位置信息的获取，根据围网的底纲和网衣上均匀安装的若干水下声学信标检测获取围网上各点的相对空间位置信息；
根据监测获取的围网状态信息的水平位置信息及各点相对空间位置信息重建获得围网的三维形状；
计算围网的沉降、闭合变化，计算输出使探测的鱼群位于围网中间位置的控制参数，控制参数包括有船体的运动方向及速度、围网的闭合方向和时间点。
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