CN113383730A - 一种基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水流扰动的鱼群摄食活跃度检测方法，本发明提供的检测方法基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，检测装置包括：旋转装置、轴承、固定支架和对射装置；旋转装置包括螺旋桨、旋转轴和透明转动部件，旋转轴的一端与螺旋桨的中心固定连接，另一端与透明转动部件固定连接；透明转动部件设置在对射装置的对射路径上，透明转动部件上贴附有多个遮光条，且遮光条在透明转动部件的旋转周向上均匀间隔布置；固定支架通过轴承对旋转轴进行支撑。本发明是基于鱼类行为模式的传感器，通过采用机械的方式将鱼群的活跃度传递到水面以上再进行鱼群活跃度计算，避免了水体杂质和水下电气稳定性的影响，实现了稳定检测鱼群活跃度。

Description

一种基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测方法

技术领域

本发明涉及信号检测领域，特别是涉及一种基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测方法。

背景技术

目前在池塘水产养殖模式中，饵料投喂主要依靠人工投饵以及机器定时定量投饵。人工投饵虽能较好地依靠人工经验对养殖对象的摄食欲望进行判断，提高饵料投喂的精准性，但人工成本较高，费时费力；而机器定时定量投喂虽然在一定程度上节省了人工成本，而在鱼类不同生长阶段都需要手动更改投饲量与投饲时间，不能最佳的适应鱼类生长。

鱼群摄食的活跃度，代表了鱼群的饥饿程度，捕获鱼群的活跃度，可以为鱼群自动饲料投喂机提供信号输入。稳定的投喂信号不仅可以降低饲料成本，优化水质条件，提高鱼类福利，也会节约养殖水处理的能耗。现有的捕获鱼群的活跃度的技术是基于水下声、光、电的传感器方法，这种方法具有电气稳定性差，受水体杂质(混浊度)的影响大，难以提供稳定的信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，所述基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置包括：旋转装置、轴承、固定支架和对射装置；

所述旋转装置包括螺旋桨、旋转轴和透明转动部件，所述旋转轴的一端与所述螺旋桨的中心固定连接，所述旋转轴的另一端与所述透明转动部件固定连接；

所述透明转动部件设置在所述对射装置的对射路径上，所述透明转动部件上贴附有多个遮光条，所述遮光条在所述透明转动部件的旋转周向上均匀布置且相邻所述遮光条之间有间隔，所述遮光条用于使所述对射装置的接收端随所述透明转动部件的旋转间歇性的接收到所述对射装置的发送端发送的光信号；

所述固定支架上安装有轴承，所述固定支架通过所述轴承对所述旋转轴进行支撑。

可选的，所述对射装置为红外对射装置。

可选的，所述固定支架包括第一支架和第二支架，所述第一支架中开设有第一轴承孔，所述第二支架中开设有第二轴承孔，所述轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承安装在所述第一轴承孔内，所述第二轴承安装在第二轴承孔内。

可选的，所述固定支架还包括支柱，所述支柱的底部与所述第一支架和所述第二支架固定连接，所述支柱上安装所述对射装置。

可选的，所述支柱数量为4个。

可选的，所述固定支架的顶部设置有防雨棚。

可选的，所述遮光条数量为偶数个。

可选的，所述透明转动部件为透明管。

可选的，所述对射装置还包括移动电源，所述移动电源为所述对射装置供电。

基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置还包括处理器，所述处理器与所述对射装置连接，用来控制所述对射装置发送端发送信号并根据所述对射装置接收端接收到的信号进行活跃度计算操作；

所述活跃度计算操作包括：

计算在设定时间内接收端接收到信号的次数；

根据所述次数计算接收信号频率；

根据所述接收信号频率确定所述活跃度。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，包括：旋转装置、轴承、固定支架和对射装置；旋转装置包括螺旋桨、旋转轴和透明转动部件，旋转轴的一端与螺旋桨的中心固定连接，旋转轴的另一端与透明转动部件固定连接；透明转动部件设置在对射装置的对射路径上，透明转动部件上贴附有多个遮光条，且遮光条在透明转动部件的旋转周向上均匀间隔布置，遮光条用于使对射装置的接收端随透明转动部件的旋转间歇性的接收到对射装置的发送端发送的光信号；固定支架上安装有轴承，固定支架通过轴承对旋转轴进行支撑。本发明是基于鱼类行为模式的传感器，通过鱼群活动在螺旋桨周围产生瞬时水流变化，螺旋桨根据水流变化而旋转并通过旋转轴将水流变化传递给透明转动部件，再经过对射装置接收端接收接收的信号频率得到鱼群活跃度；这种采用机械的方式将鱼群的活跃度传递到水面以上再进行鱼群活跃度计算，避免了水体杂质和水下电气稳定性的影响，实现了智能化稳定检测鱼群活跃度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置示意图；

图2为本发明基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置固定支架和轴承连接关系俯视图；

图3为本发明基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置透明旋转部件俯视图；

图4鱼群活跃度和投喂时间的关系图。

符号说明：

螺旋桨—1，固定支架—2，轴承—3，透明转动部件—4，对射装置—5，移动电源—6，防雨棚—7，螺旋桨固定端—8，旋转轴—9，透明通道—10，遮光条—11，轴承固定板—12。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种稳定的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置包括：旋转装置、轴承3、固定支架2和对射装置5。

旋转装置包括螺旋桨1、旋转轴9和透明转动部件4，旋转轴9的一端与螺旋桨1的中心固定连接，旋转轴9的另一端与透明转动部件4固定连接。

优选的，螺旋桨1由3-4片螺旋形硬质塑料扇叶主体部分和旋转轴9组成，每个旋转叶片外围呈圆弧形，长度、宽度可根据情况调整，旋转轴9为硬质不锈钢金属棒，底部一端固定扇叶，另一端穿过水上固定支架2的双轴承旋转支架孔，固定在水上固定支架2上，最上端固定有透明转动部件4。螺旋桨1置于水下。

透明转动部件4设置在对射装置5的对射路径上，透明转动部件4上贴附有多个遮光条11，且遮光条11在透明转动部件4的旋转周向上均匀间隔布置，即遮光条11均匀间隔排布在透明转动部件4的内壁或外壁上。

优选的，如图2所示，透明转动部件为透明管。透明管由硬质透明有机玻璃制成，可以半径大小不同形成不同规格，在其内壁或外壁上等距离间隔地贴上竖直遮光条11(偶数个)，遮光条11的宽度和相邻遮光条11的间距相等；遮光条11能遮挡红外对射信号，而未贴遮光条11的透明部分(透明通道10)，可穿过红外对射信号。遮光条11的宽度和间距值可任意调节，从而适应水下旋转扇叶的旋转力度。但是确定了检测装置的灵敏度就确定了遮光条11的宽度和间距值，以保证对转动信号检测的灵敏度。

遮光条11用于使对射装置5的接收端随透明转动部件4的旋转(任意的顺时针或逆时针)间歇性的接收到对射装置5的发送端发送的光信号；即由于透明转动部件4上均匀间隔贴有遮光条11，两个相邻遮光条11之间有与遮光条11宽度相同的透明通道10，当转动部件4旋转时，转动部件4上的遮光条11和透明通道10也跟着转动，使得红外对射装置5的接收端时而接收到信号时而接收不到信号，当遮光条11经过对射装置5的发射路径时，对射装置5的接收端不能接收到发射端发送的光信号，当透明通道10经过对射装置5的发射路径时，对射装置5的接收端能够接收到发射端发送的光信号，所以对射装置5的接收端间歇性地接收到发射端发送的光信号；对射装置5为红外对射装置5；对射装置5还包括移动电源6，移动电源6为对射装置5供电；遮光条11数量为偶数个。

固定支架2上安装有轴承3，固定支架2通过轴承3对旋转轴9进行支撑；固定支架2包括第一支架和第二支架，第一支架中开设有第一轴承孔，第二支架中开设有第二轴承孔，轴承3包括第一轴承和第二轴承，第一轴承安装在第一轴承孔内，第二轴承安装在第二轴承孔内；固定支架2还包括支柱，支柱的底部与第一支架和第二支架固定连接，支柱上安装对射装置5；支柱数量为4个；固定支架2的顶部设置有防雨棚7。

进一步的，如图3所示，水上固定支架2由相互对称的2对支柱(木制或其它具有良好硬度的材质)组成，上部同高度的适当位置固定一个红外对射装置5的发射端和接收端，固定支架2还包括第一支架和第二支架，第一支架和第二支架为两个和支柱垂直的轴承固定板12，安装在支架的底部；轴承固定板12正中心各放置一个轴承3，两个轴承3垂直方向上同轴，固定支架2的旋转轴9穿过两个轴承3并固定于轴承内孔，从而螺旋浆1可自由转动。另外其中一对支柱上固定红外对射管5，由移动电源6为红外对射管供电，整个固定支架2由顶部防水棚7提供防雨水保护。

基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置还包括处理器，处理器与对射装置5连接，用来控制对射装置5发送端发送信号并根据对射装置5接收端接收到的信号进行活跃度计算操作。鱼群活跃度计算操作包括：

第一步，计算在设定时间内接收端接收到信号的次数；

第二步，根据接收到信号的次数计算接收信号频率；

第三步，根据接收信号频率确定活跃度。

以下为本发明基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置的工作过程。

当鱼群大量活动时，将在传感器螺旋桨1扇叶周围产生瞬时水流变化，带动扇叶随机旋转，并通过旋转轴9将水流变化传递给透明透明管。对射装置5的发射端持续对透明管发射光信号，透明管上相邻遮光条11之间有透明通道10，当透明管随机旋转时会使得透明管上的遮光条11随着透明管移动，使得遮光条11或者透明通路10经过对射装置5的信号发送路径，从而使得红外对射装置5的接收端时而接收到信号时而接收不到信号，当对射装置5的接收端接收到信号时(导通)，透明管的透明通道10经过对射装置5的信号发送路径；当对射装置5的接收端接收不到信号时(遮蔽)，透明管的遮光条11经过对射装置5的信号发送路径。而对射装置5接收端接收对射装置5发射端发射的信号的频率指示鱼群的活跃度，从而可获取鱼群的摄食欲望。

对射装置5接收端连续两次接收到发射装置发射端发出信号的时间间隔内透明转动部件4转过的角度为最小可探测转动角，最小可探测转动角为基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置的灵敏度。透明管的上下表面的周长越小，透明管转动一圈的时间越短，基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置的灵敏度越高。当透明管转动的瞬时角度>最小可探测转动角时，将至少能够获取一次信号变化，即

其中，a为透明管的最小可探测转动角，d为透明管的直径，w为遮光条宽度和间距(遮光条宽度和相邻的两个遮光条间的透明部分的宽度相同)。

根据不同的参数a值，制作具有不同的w值及遮光条数n的透明管。可以得出，当a＝22.5度，则n＝8条。

透明管的直径与制造工艺有关，粗略的制作工艺要求透明管的直径比较大，以抵消制作工艺上的误差，当制作工艺精度很高时，透明管的直径可以很小，就能够达到信号捕获的稳定性。

进一步的，可以计算得出：

当a＝15度，d＝1cm时，w＝0.13cm，n＝12条；

当a＝15度，d＝2cm时，w＝0.26cm，n＝12条；

当a＝15度，d＝5cm时，w＝0.65cm，n＝12条；

当a＝15度，d＝10cm时，w＝1.3cm，n＝12条；

当a＝30度，d＝1cm时，w＝0.26cm，n＝6条；

当a＝30度，d＝2cm时，w＝0.65cm，n＝6条；

当a＝30度，d＝5cm时，w＝1.3cm，n＝6条；

当a＝30度，d＝10cm时，w＝2.6cm，n＝6条。

作为本实施例的一个具体实施方式，如图4所示，在饲料投喂区，鱼群活动越强烈，红外对射信号变化的频率也越高，通过计算单位时间内红外信号变化频率，就可以指示鱼群活动的强弱，从而得到投喂信号。

采用处理器即单片机记录红外对射装置5捕获透明管的变化信号随时间的变化曲线，发现在尚未喂食情况下(投喂饲料前)，透明管的信号变化频率很低<3次/分钟(理论上，此时螺旋桨不应产生任何转动，但常由于风的影响，引起水流变化,造成螺旋桨仍有偶尔的转动)，而当投喂饲料后，喂食区的鱼群活动明显增强，透明管的信号变化频率最大可达到20次/分钟，随着投喂的进行，当喂食的鱼群达到基本饱食状态时，信号变化频率基本恢复到了初始状态。

基于水流扰动的鱼群摄食活跃度检测方法是基于鱼类行为模式的传感器，本发明只有螺旋桨1位于水面以下，将鱼群活跃度传导至水面以上的透明转动部件4，通过水下机械转动装置螺旋桨1将鱼群的活跃度传导至水面以上透明转动部件4的转动表现出来，并且根据对射装置5接收端光信号接收的频率，确定鱼群的活跃度，从而不受水体杂质和电气稳定性的影响，实现了稳定检测鱼群活跃度从而得到稳定的投喂信号。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，其特征在于，所述基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置包括：旋转装置、轴承、固定支架和对射装置；

所述旋转装置包括螺旋桨、旋转轴和透明转动部件，所述旋转轴的一端与所述螺旋桨的中心固定连接，所述旋转轴的另一端与所述透明转动部件固定连接；

所述透明转动部件设置在所述对射装置的对射路径上，所述透明转动部件上贴附有多个遮光条，所述遮光条在所述透明转动部件的旋转周向上均匀布置且相邻所述遮光条之间有间隔，所述遮光条用于使所述对射装置的接收端随所述透明转动部件的旋转间歇性的接收到所述对射装置的发送端发送的光信号；

所述固定支架上安装有轴承，所述固定支架通过所述轴承对所述旋转轴进行支撑。

2.根据权利要求1所述的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，其特征在于，所述对射装置为红外对射装置。

3.根据权利要求1所述的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，其特征在于，所述固定支架包括第一支架和第二支架，所述第一支架中开设有第一轴承孔，所述第二支架中开设有第二轴承孔，所述轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承安装在所述第一轴承孔内，所述第二轴承安装在第二轴承孔内。

4.根据权利要求3所述的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，其特征在于，所述固定支架还包括支柱，所述支柱的底部与所述第一支架和所述第二支架固定连接，所述支柱上安装所述对射装置。

5.根据权利要求4所述的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，其特征在于，所述支柱数量为4个。

6.根据权利要求1所述的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，其特征在于，所述固定支架的顶部设置有防雨棚。

7.根据权利要求1所述的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，其特征在于，所述遮光条数量为偶数个。

8.根据权利要求1所述的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，其特征在于，所述透明转动部件为透明管。

9.根据权利要求1所述的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，其特征在于，所述对射装置包括移动电源，所述移动电源为所述对射装置供电。

10.根据权利要求1-9所述的基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置，其特征在于，所述基于水流扰动的鱼群摄食活跃度智能检测装置还包括处理器，所述处理器与所述对射装置连接，用来控制所述对射装置发送端发送信号并根据所述对射装置接收端接收到的信号进行活跃度计算操作；

所述活跃度计算操作包括：

计算在设定时间内接收端接收到信号的次数；

根据所述次数计算接收信号频率；

根据所述接收信号频率确定所述活跃度。

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