CN113720982A - 一种水下生物量监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下生物量监测装置，装置本体体内设有电池腔和影像监控腔；电池腔和影像监控腔均为密封腔；摄像头安装在影像监控腔内，且影像监控腔的侧壁由透明材料制成；摄像头用于获取水下的影像信息；蓄电池安装在电池腔内，蓄电池与摄像头电连接；声呐探测器固定安装在装置本体的外周，声呐探测器用于发射声波并接收回声信息；声呐探测器与蓄电池电连接；信号传输模块设置于装置本体顶部，信号传输模块与上位机或服务器通讯连接；以通过信号传输模块将影像信息和回声信息输出给上位机或服务器，信号传输模块还用于获取上位机或服务器发送的控制信号，并根据控制信号控制摄像头和声呐探测器。本发明能够对水下生物量进行监测。

Description

一种水下生物量监测装置
技术领域
本发明涉及水域环境监测技术领域，具体涉及一种水下生物量监测装置。
背景技术
水生生物在河湖生态系统中起着重要的作用。其生物多样性和生物量对河湖生态系统的结构和功能的维护产生重大影响，监测河湖生态系统的生物量、地理分布和生理变化是保护淡水生态系统中非常重要的一环。传统的水生生物监测方式主要通过水生生物采样，需要将水生生物从水中捞出，其弊端非常明显，其一，容易搅动水流，导致一些水生生物受到惊吓，人为操作误差大，其二，人工将水生生物采出在带回实验室鉴定，易造成水生生物不必要的死亡。
如何对水下生物量进行监测，是本领域亟待解决的重要问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下生物量监测装置，以解决现有技术中的不足，它能够对水下生物量进行监测。
本发明提供了一种水下生物量监测装置，其中，包括，
装置本体，所述装置本体内设有电池腔和影像监控腔；所述电池腔和所述影像监控腔均为密封腔；
摄像头，所述摄像头安装在所述影像监控腔内，且所述影像监控腔的侧壁由透明材料制成；所述摄像头用于获取水下的影像信息；
蓄电池，所述蓄电池安装在所述电池腔内，所述蓄电池与所述摄像头电连接；
声呐探测器，所述声呐探测器固定安装在所述装置本体的外周，所述声呐探测器用于发射声波并接收回声信息；所述声呐探测器与所述蓄电池电连接；
信号传输模块与控制器；所述信号传输模块设置于所述装置本体顶部，所述信号传输模块与上位机或服务器通讯连接；以通过所述信号传输模块将所述影像信息和回声信息输出给所述上位机或所述服务器，所述信号传输模块还用于获取所述上位机或所述服务器发送的控制信号，并根据控制信号控制所述摄像头和所述声呐探测器。
如上所述的水下生物量监测装置，其中，可选的是，还包括水质监测探头，所述水质监测探头安装在所述装置本体的外周；所述水质监测探头用于检测所述装置本体所在位置处的水质；
所述水质监测探头与所述控制器电连接，所述控制器还用于获取所述水质监测探头的水质监测数据，并将水质监测数据通过所述信号传输模块发送给所述上位机或所述服务器。
如上所述的水下生物量监测装置，其中，可选的是，还包括网络传输监控模块和数据存储单元；所述传输监控模块和所述数据存储单元均与所述控制器电连接；
所述信号传输模块还用于在将影像信息、回声信息和/或水质监测数据发送至所述上位机或所述服务器后，获取来自上位机或所述服务器的反馈数据；
并将所述反馈数据输送给所述传输监控模块，所述反馈数据用于表征数据是否被完整记录；
所述传输监控模块根据所述反馈数据，判断影像信息、回声信息和/或水质监测数据是否完整发送；
当影像信息、回声信息和/或水质监测数据未完整发送时，所述传输监控模块向所述控制器发送存储信号，所述控制器根据所述存储信号将未成功发送的影像信息、回声信息和/或水质监测数据存储于所述存储单元内。
如上所述的水下生物量监测装置，其中，可选的是，所述传输监控模块还用于判断所述信号传输模块与所述上位机或所述服务器之间的即时网速，当所述即时网速大于所述影像信息、所述回声信息和所述水质监测数据产生的速度的1.5倍时，向所述控制器发送之前未成功发送的影像信息、回声信息和/或水质监测数据。
如上所述的水下生物量监测装置，其中，可选的是，所述装置本体的密度小于103kg/m3；
所述装置本体的底部设有配重槽；
所述配重槽内设配重块；所述配重块为密度大于水的金属块；所述配重块安装到所述配重槽内后，所述装置本体的密度大于1.2×103kg/m3。
如上所述的水下生物量监测装置，其中，可选的是，所述配重块与所述配重槽之间螺纹连接；
所述配重槽的顶部转动设有卷绳轴，所述卷绳轴的一端连接有一卷绳电机，所述卷绳电机固定设置在所述装置本体内；
所述配重块与所述卷绳轴的中部固定连接；
所述卷绳电机分别与所述控制器、所述蓄电池电连接，所述控制器还用于在收到改变所述装置本体在水中的深度信号后，控制所述卷绳电机正转或反转。
如上所述的水下生物量监测装置，其中，可选的是，所述配重槽，所述装置本体上设有连通所述装置本体外周与所述配重槽的透气孔。
如上所述的水下生物量监测装置，其中，可选的是，所述装置本体的顶部设有取样筒，所述取样筒的开口朝上。
如上所述的水下生物量监测装置，其中，可选的是，所述影像监控腔内设有转动电机，所述转动电机的外壳固定于所述影像监控腔的底部，所述转动电机的转轴平行于所述装置本体的长度方向；
所述摄像头与所述转动电机的转轴固定连接，且，所述摄像头的中心方向与所述转动电机的转轴方向转动；
所述转动电机与所述控制器电连接，所述控制器还用于控制所述转动电机以第一状态转动或以第二状态转动。
如上所述的水下生物量监测装置，其中，可选的是，所述第一状态为：所述转动电机以恒定的角速度转动；
所述第二状态为：所述转动电机以非均速不定向的方式转动，以使所述摄像头能够始终朝向移动的生物或生物群。
与现有技术相比，本发明通过在装置本体上设置摄像头和声呐探测器，利用摄像头，可以直接获得水下生物的影像。由于声音在水中传播的能量损失较小，通过使用声呐，能够对水中的生物量进行大范围的探测，有利于对水下生物量进行监测。
通过设置水质监测探头，能够对监测位置的水质进行测量，以实现对于水质的监测。通过设置网络传输模块和数据存储单元，可以避免由于电磁波在水下传播损耗过大而导致的数据丢失问题。
附图说明
图1为本发明的爆炸图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为本发明提出的连接头的结构示意图；
图4为本发明的一种实施例在使用时的示意图；
图5为本发明的剖示图；
图6为本发明提出的导向架与连接绳的安装结构示意图；
图7为本发明提出的顶板的安装结构示意图；
图8为本发明提出的连接头在另一视角下的立体图；
图9为本发明提出的方向校正组件的结构示意图；
图10为本发明提出的连接杆的局部结构示意图；
图11为本发明提出的控制器的连接结构示意图。
附图标记说明：
1-装置本体，2-摄像头，3-蓄电池，4-声呐探测器，5-水质监测探头，6-天线，7-顶板，8-浮漂，9-方向校正组件，10-连接杆；
11-电池腔，12-影像监控腔，13-配重槽，14-配重块，15-透气孔，16-取样筒；
121-转动电机；
131-卷绳轴，132-卷绳电机，133-连接绳，134-导向架，135-导向孔，136-穿绳孔；
141-旋转把手；
161-进水孔，162-防漏板，163-密封槽，164-通孔，165-盖板；
21-安装支架；
71-连接头，72-锁止槽；
711-导向柱，712-弹簧，713-绳孔，714-限位圆片；
721-第一槽，722-第二槽，723-第三槽；
91-指南针，92-角度盘，93-红外传感器；
101-卡销，102-导向圆孔。
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。
实施例1
请参照图1到图11，本实施提出了一种水下生物量监测装置，其中，包括装置本体1、摄像头2、蓄电池3、声呐探测器4、信号传输模块和控制器。所述装置本体1可以一个集成了摄像头2、蓄电池3、声呐探测器4、信号传输模块和控制器的壳体，所述摄像头2用于获取水下的视频影像，所述蓄电池3用于为整个装置本体1上的探测部件、驱动部件提供电能，所述声呐探测器4用于对水下进行声呐探测，利用声呐进行生物量监测，以实现较大范围的生物量监测。所述控制器用于控制整个监测装置的各个驱动部件及探测部件，所述信号传输模块用于实现监测装置与外部上位机或服务器之间的通信。
所述装置本体1内设有电池腔11和影像监控腔12；所述电池腔11和所述影像监控腔12均为密封腔。电池腔11用于固定安装蓄电池，影像监控腔12用于安装摄像头2。所述摄像头2安装在所述影像监控腔12内，且所述影像监控腔12的侧壁由透明材料制成；所述摄像头2用于获取水下的影像信息；如此，在使用时，摄像头2能够通过所述透明的侧壁获取水下影像。
所述蓄电池3安装在所述电池腔11内，所述蓄电池3与所述摄像头2电连接。具体地，所述电池腔11和所述蓄电池3的形状相适配，以使蓄电池3能够被装入到电池腔11内。如，当监测装置的外周为圆柱形时，所述电池腔11为扇形时，所述蓄电池3为扇形或弓形。
更具体地，所述声呐探测器4固定安装在所述装置本体1的外周，所述声呐探测器4用于发射声波并接收回声信息；所述声呐探测器4与所述蓄电池3电连接。所述声呐探测器4用于对周围水域进行探测，以获取生物量信息。
所述信号传输模块设置于所述装置本体1顶部，所述信号传输模块与上位机或服务器通讯连接；以通过所述信号传输模块将所述影像信息和回声信息输出给所述上位机或所述服务器，所述信号传输模块还用于获取所述上位机或所述服务器发送的控制信号，并根据控制信号控制所述摄像头2和所述声呐探测器4。
使用时，先将水下生物量监测装置下沉到待监测的位置，对于监测装置的开启，可以是在下沉前即打开，也可以是在将监测装置于指定位置后，通过上位机控制监测装置的开启。
当监测装置开启后，控制器控制所述摄像头2进行影像获取，控制所述声呐探测器4进行探测，并将获取的影像数据及声呐探测器4的探测数据经过所述信号传输模块输出至外部的上位机或服务器。通过上位机或服务器对影像数据及声呐探测器4的探测数据进行分析处理，以得到实时的影像，并获取生物种类及对应的生物量。由于声呐在水中传播的能量损耗小，测量范围大，可对水生生物的丰度、种类和数量进行在空间范围的监测。
具体实施时，水质监测是水下监测的重要内容之一，为了实现水质监测，在本实施例中，还包括水质监测探头5，所述水质监测探头5安装在所述装置本体1的外周；所述水质监测探头5用于检测所述装置本体1所在位置处的水质。所述水质监测探头5与所述控制器电连接，所述控制器还用于获取所述水质监测探头5的水质监测数据，并将水质监测数据通过所述信号传输模块发送给所述上位机或所述服务器。具体实施时，水质监测探头的类型可以为多种，如，用于测量PH的传感器，型号可以为：S80-MV-I-75-CBL20-2005145，用于测量氨氮含量的氨氮传感器，型号可以为：S80-MV-I-75-CBL20-2005083，对于浊度的测量，可选用浊度传感器，型号可以为：TR7-5-C20。本发明中所指的水质监测探头5，包括以上各类传感器，但不限于上述传感器。本领域技术人员可以根据需要对以上各传感器择一或多个来实现水质监测。
由于电磁波在水中传播的过程中，会使电磁波的损失较高。会导致数据丢失严重，对此，本发明提出了如下多种解决方案。
第一，本方案还包括网络传输监控模块和数据存储单元；所述传输监控模块和所述数据存储单元均与所述控制器电连接。即，利用数据存储单元对影像信息、回声信息和/或水质监测数据进行存储。以作备份，以防由于电磁波在水中传播时的损耗过大而导致的数据丢失。另一方面，所述信号传输模块还用于在将影像信息、回声信息和/或水质监测数据发送至所述上位机或所述服务器后，获取来自上位机或所述服务器的反馈数据；并将所述反馈数据输送给所述传输监控模块，所述反馈数据用于表征数据是否被完整记录；所述传输监控模块根据所述反馈数据，判断影像信息、回声信息和/或水质监测数据是否完整发送；当影像信息、回声信息和/或水质监测数据未完整发送时，所述传输监控模块向所述控制器发送存储信号，所述控制器根据所述存储信号将未成功发送的影像信息、回声信息和/或水质监测数据存储于所述存储单元内。如此，能够防止由于电磁波在水中传播损耗过大而产生的数据丢失。更具体地，所述传输监控模块还用于判断所述信号传输模块与所述上位机或所述服务器之间的即时网速，当所述即时网速大于所述影像信息、所述回声信息和所述水质监测数据产生的速度的1.5倍时，向所述控制器发送之前未成功发送的影像信息、回声信息和/或水质监测数据。
第二，为了彻底消除电磁波在水中传播的损失所带来的数据丢失，本发明还出了另一种改进措施，设置一能够漂浮于水面的浮漂8，将用于信号接收及发射的天线6固定于浮漂8上，使天线6能够位于水面之上，并将天线6与信号传输模块之间用软质信号线连接，从而避免电磁波在水中传播，以保证数据的完整性。此外，利用这种方式，也可以达到对整个装置进行标记的目的，有利于快速找到放置监测装置的位置。更进一步地，所述浮漂8上设有与所述控制器电连接的定位模块，以便于能够快速找到监测装置。
具体实施时，在对于湖泊的水下生物量进行监测时，在不同湖水深度位置，水下生物种类、数目均有所不同，为了研究不同深度位置处的水下生物，需要对装置本体1的高度进行调整。为了便于调节装置本体1所处水位处的深度，所述装置本体1的密度小于103kg/m3；具体地，所述装置本体1可以是由密度小于103kg/m3的材料制成，也可以是由密度大于103kg/m3的材料制成；当由密度大于103kg/m3的材料制成时，应当保证内部的密封腔的空间大小适当，以使整个装置本体1的密度小于103kg/m3。需要指出的是，此处所指的整个装置本体1是指，除配重块14外，装置本体1的外周所围成的体积内，其密度小于103kg/m3，较佳地，此处所指的装置本体1的密度为0.8×103kg/m3至0.9×103kg/m3。此处所指的装配本体1的外周，是指，直接与外部空间连通或接触的面。
更进一步地，所述装置本体1的底部设有配重槽13。所述配重槽13用于在非使用状态时，收纳配重块14。所述配重槽13内设配重块14；所述配重块14为密度大于水的金属块，如，配重块可以是钢材制成；所述配重块14安装到所述配重槽13内后，所述装置本体1的密度大于1.2×103kg/m3。还包括连接绳133，所述连接绳133的一端连接于所述配重槽13的底部。
具体使用时，配重块14与配重槽13之间打开，使二者之间仅通过连接绳133连接，监测装置移动到预先设定的位置，然后将配重块14和装置本体抛掷于水中。由于配重块14的密度大于水，会下沉至水底，而装置本体1的密度小于水，浮力大于重力，会漂浮，由于还受到连接绳133的拉力，会使装置本体1悬于湖水中。如此，由于配重块14与装置本体1之间具有一定的距离，在配重块14下落至湖底时，所激起的浊水不会影响装置本体1。
配重块14至少起到如下作用：
1，起到锚定装置本体1的作用，防止装置本体1具有较大的位移，由于湖水流动性较差，配合配重块14的锚定功能，能够达到防止装置本体1随水流移位的目的；
2，起到调节装配本体2在水中深度的作用，在本发明中，利用配重块14自身的重量，配合连接绳133的长短，可以将装置本体2悬于不同的湖水高度上；以实现对于不同深度的生物量监测；
3，起到防止湖底植物干扰的目的，若直接将装置本体1置于水底，一方面，激起的泥沙会影响摄像头获取清楚的图像信息，另一方面，若装置本体1落入湖底植物茂盛处，不仅影响摄像头获取清楚的图像信息，还会对声呐产生影响，无法探测较大范围内的生物量信息。而本发明中，通过连接绳133长短的设置，完全能够解决前述的问题。
由于在对湖泊生物量进行监测时，往往需要对不同深度的水层进行监测，而每次调节连接绳133的长短，都需要将监测装置取出，调节连接绳133长度后重新将监测装置抛入设定点，这会导致两个问题，一是，调节后与前次抛入的位置难以完全一致，二是，测量同一位置不同深度的水生物量，会导致多次抛入，多次抛入水中会惊扰水下生物，需要较长的时间才能使状态恢复原样，这样会导致监测不准或监测效率较低。为了解决以上问题，本发明还作了如下改进：
所述配重块14与所述配重槽13之间螺纹连接；通过螺纹连接，能够在非使用状态下，将配重块14与配重槽13之间螺纹连接，便于对配重块14进行收纳。当然，在实施时，也可以通过卡接的方式将配重槽13与配重块14进行连接，以实现将配重块14收纳于配重槽13内。当所述配重块14与所述配重槽13之间螺纹连接时，所述配重块14的底部设有旋转把手141，所述旋转把手141为一条形凸起。具体地，可以在配重块14的底部设置一槽体，在该槽体内设置该所述条形凸起。如此，方便对于配重块14与配重槽13之间的拧紧或放松，以便于配重块14的收纳。
所述配重槽13的顶部转动设有卷绳轴131，所述卷绳轴131的一端连接有一卷绳电机132，所述卷绳电机132固定设置在所述装置本体1内；具体实施时，所述卷绳轴131的中心线与所述装置本体1的中心线垂直。
所述连接绳133远离所述配重块14的一端与所述卷绳轴131的中部固定连接；所述卷绳电机132分别与所述控制器、所述蓄电池3电连接，所述控制器还用于在收到改变所述装置本体1在水中的深度信号后，控制所述卷绳电机132正转或反转。具体使用时，可以是通过正转来实现收卷连接绳133，使装置本体1向深水处拉动，通过反转来放松连接绳133，利用装置本体1的浮力实现装置本体1上移。具体实施时，所述卷绳轴131的中部设有穿绳孔136，所述连接绳133穿过所述穿绳孔136，并系在所述卷绳轴131上。
由于连接绳133在使用的过程中，通常不是完全展开的，总有一部分缠绕在卷绳轴131上，而所缠绕的位置无法保证位于监测装置的中心线上，这就导致了，在使用时，不利于装置本体1处于竖直状态。为此，本发明还作了进一步改进，具体地，在配重槽13内设置一导向架134，所述导向架134上设置一导向孔135，所述导向孔135与所述装置本体1同轴设置，所述导向孔135沿从中间向两端的方向直径逐渐变大。如此，能够保证在装置本体1竖直悬于水中时，对连接绳133对装置本体1的拉力与浮力、重力基本处于同一铅垂线上。
考虑到监测装置1的倾斜角度过大时，会对测量结果造成影响，导致所获取的监测数据不是在水平区域，为了解决这一问题，可以在监测装置1上设置一个倾角传感器，以获取监测装置1的倾斜角度，当倾斜角度过大时，如，在对监测水平水层区域内的生物量的过程中，若倾斜角度大于15度，则将该状态下的数据作为不可使用的异常数据进行剔除。倾角传感器与所述控制器电连接。
在实施的过程中，由于装置本体1的底部设置有配重槽13，在被下抛入水中后，配重槽13内容易积存空气，当装置本体1的发生倾斜后，容易导致装置本体1的悬浮姿态不稳定。
所述配重槽13设有连通所述装置本体1外周与所述配重槽13的透气孔15。在使用状态下，配重槽13的开口朝下，为了尽量将配重槽13内的气体全部排出，所述透气孔15应当连通于所述配重槽13的上部，且透气孔15沿朝向装置本体1的外周的方向应当向上倾斜。如此，在将监测装置抛入水中后，在装置本体1自身重力及配重块14的重力作用下，将装置本体1下压，配重槽13内的空气由透气孔15排出。
通过以上设置，可将监测装置长期置于水下，并根据需要来调节装置本体1的高度，方便远程控制。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上所作的进一步改进，包括实施例1中的所有内容，相同部分可参照实施例1，在此不再重复。仅对改进之处详述如下：
请参照图1到图11，在测试时，虽然能够对肉眼可见的生物的数量进行监测，但对于水中的微生物，仍需以取样的方式进行检测。所述装置本体1的顶部设有取样筒16，所述取样筒16的开口朝上。取样筒16是开口的，容易导致在取样过程中，无法对指定深度的水域进行取样，换句话说，当对指定深度的水域进行取样时，在取样筒上移的过处中，其中的水会发生流动，使水样与上层水域发生流动及混合。且，在抛下监测装置时，由于取样筒16的存在，容易导致装置本体1漂浮于水面，在抛下监测装置时，需要将取样筒灌水后才能使整个监测装置下移。
为了解决这一问题，本实施例还作了进一步的改进。具体如下：
所述取样筒16为圆柱形，其侧壁设有多个进水孔161。所述取样筒16的内壁上设有防漏板162，所述防漏板162与所述取样筒的侧壁铰接；所述防漏板162与所述进水孔161一一对应，所述防漏板162与所述取样筒16的中心线位于对应的所述进水孔161的上方，所述防漏板162用于在所述取样筒16被提起时，封堵对应的所述进水孔161。
具体实施时，所述防漏板162为硬质塑料板，所述硬质塑料板的一侧固定设置有橡胶垫。
为了保证密封效果，所述取样筒16的内壁上设有底面为矩形的密封槽163，所述密封槽163与所述进水孔161一一对应，所述进水孔161位于对应的所述密封槽163处，所述防漏板162安装于所述密封槽163内。所述防漏板162具有所述橡胶垫的一侧能够贴合在所述密封槽163的底部。若该橡胶垫为环形，所述进水孔161位于该环形区域内。进一步地，所述防漏板162的密度为0.9×103kg/m3-0.98×103kg/m3。如此，当装置本体处于下沉过程或悬浮在水下的状态时，所述进水孔161能够打开，以使取样筒16内外的水充分对流。以保证所取水样与监测水生物量处的水质相同，以便于研究对应生物量水域的水质及微生物，即，对应水生物生存的水质环境。
通过以上方案，虽然能达到一定的效果，但在将取样筒16从水中取出时，取样筒16上的开口的存在，依然使得在将取样筒16被取出的过程中，与上层水域之间发生对流，从而影响水样的准确性。
为此，本实施例还作了进一步的改进：在本方案中，还包括顶板7，所述顶板7为一多边形板，所述多边板固定设置于所述取样筒16的开口处，并与所述取样筒16的开口形成多个通孔164。
以图示为例，所述顶板7为三角形板，所述三角形板的三个顶角与所述取样筒16的外周固定连接，使得在顶板7的周向上形成三个通孔164。所述顶板7上还设有与所述通孔164形状相适配的盖板165，所述盖板165与所述顶板7之间铰接，所述盖板165与所述通孔164一一对应，且所述盖板165能够封堵对应的所述通孔164，以防止取样筒16在被提出水面时，与上层水域之间发生流动，保证取样筒16内的水样与监测处的水样在湖水中所处的深度一致。
由于取样筒16由水面进入到悬置位置的过程中，不断有不同深度的水进入到取样筒16内，从而使得部分上层水域内的水残留在取样筒16内，导致取样筒16内的水与对应深度的监测水域内的水样难以保持一致。为了解决这一问题，所述盖板165的密度设置为0.9×103kg/m3-0.98×103kg/m3。使得装置本体1悬置于水中时，能够在浮力的作用下打开。由于盖板165和防漏板162均能在浮力作用下打开，从而便于取样筒16内的水快速发生对流，使得取样筒16内的水经对流后，与监测位置的水质一致。从而保证取样的准确性。而在将取样筒16向上取出的过程中，由于盖板165和防漏板162在上移的过程中，受到水的阻力作用，所述盖板165将对应的通孔164封闭，所述防漏板162将对应的进水孔161封闭，使得取样筒16在上移的过程中，不会与上层水域的水发生流动，保证取样的准确性。
实施例3
本实施例是在实施例1或实施例2的基础上进行的，相同之处不再重复，仅对改进之处详述如下：
为了获取更加全面的影像信息，尤其是获取在同一湖水深度附近周向上的影像信息。所述影像监控腔12内设有转动电机121，所述转动电机121的外壳固定于所述影像监控腔12的底部，所述转动电机121的转轴平行于所述装置本体1的长度方向。所述摄像头2与所述转动电机121的转轴固定连接，且，所述摄像头2的中心方向与所述转动电机121的转轴方向转动；所述摄像头2也可以通过其他部件与所述转动电机的转轴固定连接。具体地，还包括安装支架21，所述安装支架21与所述转动电机121的转轴固定连接。所述摄像头2固定安装在所述安装支架21上。
请参照图1到图11，所述转动电机121与所述控制器电连接，所述控制器还用于控制所述转动电机121以第一状态转动或以第二状态转动。进一步地，所述第一状态为：所述转动电机121以恒定的角速度转动。在具体实施时，所述转动电机121的转速为每分钟一圈。即，每分钟可以获取一周的图像。
所述第二状态为：所述转动电机121以非均速不定向的方式转动，以使所述摄像头2能够始终朝向移动的生物或生物群。在第二状态下，可以根据需要控制转动电机121转动方向，以实现对于水下生物的追踪。
在本实施例所公开的方案中，由于装置本体1并不固定，在转动电机121转动的过程中，由于能量守恒，在转动电机121转动的过程中，装置本体1会发生反向转动。因而会导致所获取的图像的方向难以准确识别。
为此，本方案还作了进一步调整，具体地，本方案中，还包括方向校正组件9，以便于将转动电机121相对于装置本体的角度，转换为绝对方向。在具体实施时，本实施例提出了一种解决方案。
具体地，所述方向校正组件9包括指南针91、相对角度计数器和角度盘92，所述角度盘92与装置本体固定连接。所述角度盘92的中心线与所述装置本体重合，所述指南针91的中心线与所述装置本体1的中心线重合。
实施时，相对角度计数器用于计算摄像头1在所述角度盘92上的刻度，所述指南针91用于标示所述角度盘92的0刻度与所述指南针91所指示的N极或S极的角度。由于指南针91所指示的南北方向并非正南正北，可通过加或减对应角度预先进行修正。
具体地，所述摄像头的绝对角度计算公式如下：
ωjd＝|ωsx|-||ωzo|±ωc0|；
其中，ωjd表示摄像头的绝对方向，取值为0到360度，ωsx为相对角度计数器的角度值为0到360度，即，摄像头相对于角度盘920刻度的角度值，取值为-180度到180度。ωzo表示角度盘92的0刻度，与指南针91的N极或S极的夹角。ωc0为磁偏角，取值由测量点的磁偏角确定。对于||ωzo|±ωc0|中的加减，根据对于方向的正负设置而定。如此，能够准确确定摄像头的绝对方向，以便于确定获取的图像信息的方向。以便于准确获取监测信息。
具体实施时，为了将指南针91的角度转换为电信号，以便于自动计算，可在角度盘92上沿原周方向设置多个红外传感器93，并在指南针91的N及或S上，朝向所述红外传感器93的一侧设置一个反光镜，当一个红外传感器93接收到经反光镜反射的光线后，获取一个信号，根据该红外传感器93所处的角度位置，即为指南针91的角度位置。
具体实施时，为了便于对监测装置的角度计算进行校正，当本实施例在实施例2的基础上改进时，所述顶板7上还设有连接头71，所述连接头71用于连接一连接杆10。
当对角度进行校正时，将连接杆10与连接头71连接，通过手持连接杆10，然后分别控制角度盘92分别处于正南、正北、正东或正西的方向，以校正角度计算。
具体地，所述连接头71为一圆筒状，所述圆筒的内壁上设有两锁止槽72，所述锁止槽72包括，第一槽721、第二槽722和第三槽723；所述第一槽721沿所述圆筒的开口处向下延伸，所述第二槽722一端与所述第一槽721的下端连通，且沿周向延伸；所述第三槽723的一端与所述第二槽722连通且向所述圆筒的开口处延伸。且所述第三槽723的长度小于所述第一槽721的长度。
所述连接杆10的一端侧面上设有卡销101，所述卡销101沿所述第一槽721经所述第二槽722进入所述第三槽723，以实现卡接。
为了保证卡接效果，所述连接头71内还设有了导向柱711，所述导向柱711与所述连接头71同轴设置，所述导向柱711上套设有限位圆片714，所述导向柱711上还套设有弹簧712，所述弹簧712的一端与所述顶板7的抵接，所述弹簧712的另一端抵靠在所述限位圆片714上，通过设置弹簧712，能够将卡销101顶紧在第三槽723远离所述第二槽722的一端，以实现连接杆10与连接头71之间的卡接。具体实施时，所述导向柱711上还设有限位凸起，所述限位凸起位于所述限位圆片714远离所述弹簧712的一侧。
具体实施时，所述连接杆10靠近所述卡销101的一端的端部设有导向圆孔102，所述导向圆孔102用于容纳导向柱711。所述连接杆10可以制成伸缩杆。
具体实施时，所述导向柱711上还设有绳孔713，所述绳孔713用于连接绳133索，以实现对于装置本体1的收放。具体地，可以通过连接杆10与连接头71连接，也可以是通过绳索与绳孔713的连接，来实现对于监测装置在湖水中的抛入或取出。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水下生物量监测装置，其特征在于：包括，
装置本体(1)，所述装置本体(1)内设有电池腔(11)和影像监控腔(12)；所述电池腔(11)和所述影像监控腔(12)均为密封腔；
摄像头(2)，所述摄像头(2)安装在所述影像监控腔(12)内，且所述影像监控腔(12)的侧壁由透明材料制成；所述摄像头(2)用于获取水下的影像信息；
蓄电池(3)，所述蓄电池(3)安装在所述电池腔(11)内，所述蓄电池(3)与所述摄像头(2)电连接；
声呐探测器(4)，所述声呐探测器(4)固定安装在所述装置本体(1)的外周，所述声呐探测器(4)用于发射声波并接收回声信息；所述声呐探测器(4)与所述蓄电池(3)电连接；
信号传输模块与控制器；所述信号传输模块设置于所述装置本体(1)顶部，所述信号传输模块与上位机或服务器通讯连接；以通过所述信号传输模块将所述影像信息和回声信息输出给所述上位机或所述服务器，所述信号传输模块还用于获取所述上位机或所述服务器发送的控制信号，并根据控制信号控制所述摄像头(2)和所述声呐探测器(4)。
2.根据权利要求1所述的水下生物量监测装置，其特征在于：还包括水质监测探头(5)，所述水质监测探头(5)安装在所述装置本体(1)的外周；所述水质监测探头(5)用于检测所述装置本体(1)所在位置处的水质；
所述水质监测探头(5)与所述控制器电连接，所述控制器还用于获取所述水质监测探头(5)的水质监测数据，并将水质监测数据通过所述信号传输模块发送给所述上位机或所述服务器。
3.根据权利要求2所述的水下生物量监测装置，其特征在于：还包括网络传输监控模块和数据存储单元；所述传输监控模块和所述数据存储单元均与所述控制器电连接；
所述信号传输模块还用于在将影像信息、回声信息和/或水质监测数据发送至所述上位机或所述服务器后，获取来自上位机或所述服务器的反馈数据；
并将所述反馈数据输送给所述传输监控模块，所述反馈数据用于表征数据是否被完整记录；
所述传输监控模块根据所述反馈数据，判断影像信息、回声信息和/或水质监测数据是否完整发送；
当影像信息、回声信息和/或水质监测数据未完整发送时，所述传输监控模块向所述控制器发送存储信号，所述控制器根据所述存储信号将未成功发送的影像信息、回声信息和/或水质监测数据存储于所述存储单元内。
4.根据权利要求3所述的水下生物量监测装置，其特征在于：所述传输监控模块还用于判断所述信号传输模块与所述上位机或所述服务器之间的即时网速，当所述即时网速大于所述影像信息、所述回声信息和所述水质监测数据产生的速度的1.5倍时，向所述控制器发送之前未成功发送的影像信息、回声信息和/或水质监测数据。
5.根据权利要求1所述的水下生物量监测装置，其特征在于：
所述装置本体(1)的密度小于103kg/m3；
所述装置本体(1)的底部设有配重槽(13)；
所述配重槽(13)内设配重块(14)；所述配重块(14)为密度大于水的金属块；所述配重块(14)安装到所述配重槽(13)内后，所述装置本体(1)的密度大于1.2×103kg/m3；
还包括连接绳(133)，所述连接绳(133)的一端与所述配重块(14)连接，所述连接绳(133)的另一端连接于所述配重槽(13)的底部。
6.根据权利要求5所述的水下生物量监测装置，其特征在于：
所述配重块(14)与所述配重槽(13)之间螺纹连接；
所述配重槽(13)的顶部转动设有卷绳轴(131)，所述卷绳轴(131)的一端连接有一卷绳电机(132)，所述卷绳电机(132)固定设置在所述装置本体(1)内；
所述连接绳(133)远离所述配重块(14)的一端与所述卷绳轴(131)的中部固定连接；
所述卷绳电机(132)分别与所述控制器、所述蓄电池(3)电连接，所述控制器还用于在收到改变所述装置本体(1)在水中的深度信号后，控制所述卷绳电机(132)正转或反转。
7.根据权利要求5所述的水下生物量监测装置，其特征在于：所述配重槽(13)设有连通所述装置本体(1)外周与所述配重槽(13)的透气孔(15)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的水下生物量监测装置，其特征在于：所述装置本体(1)的顶部设有取样筒(16)，所述取样筒(16)的开口朝上。
9.根据权利要求1-7任一项所述的水下生物量监测装置，其特征在于：所述影像监控腔(12)内设有转动电机(121)，所述转动电机(121)的外壳固定于所述影像监控腔(12)的底部，所述转动电机(121)的转轴平行于所述装置本体(1)的长度方向；
所述摄像头(2)与所述转动电机(121)的转轴固定连接，且，所述摄像头(2)的中心方向与所述转动电机(121)的转轴方向转动；
所述转动电机(121)与所述控制器电连接，所述控制器还用于控制所述转动电机(121)以第一状态转动或以第二状态转动。
10.根据权利要求9所述的水下生物量监测装置，其特征在于：所述第一状态为：所述转动电机(121)以恒定的角速度转动；
所述第二状态为：所述转动电机(121)以非均速不定向的方式转动，以使所述摄像头(2)能够朝向移动的生物或生物群。
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