CN114924477A - 基于图像识别及pid智能控制的电拦鱼过船装置 - Google Patents

基于图像识别及pid智能控制的电拦鱼过船装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置，属于电拦鱼技术领域，包括电拦鱼装置、中心处理器、螺旋桨、旋转摄像头、角度传感器；所述角度传感器用于检测电拦鱼装置与河岸的夹角，并将数据反馈至中心处理器；所述电拦鱼装置上设有转轴，所述螺旋桨接收中心处理器信号进行功率调整，对电拦鱼装置进行偏转角控制；所述旋转摄像头周期性捕捉河面状态，发送信号至中心处理器；中心处理器基于深度学习图像识别网络，综合处理获取到的河面图片信息和角度传感器信号，判定当前无船只通过，发送信号至螺旋桨，将电拦鱼装置与河岸的夹角维持在90°；中心处理器判定当前有船只通过，则发送信号至螺旋桨，对侧打开船闸，使船只通过。

Description

基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置
技术领域
本发明属于电拦鱼技术领域，涉及一种基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置。
背景技术
电拦鱼装置是渔业发展中十分重要的设施。相较传统拦鱼装置，其具有低成本，耐腐蚀，应用范围广，抵污效果强等优势，但是现有电拦鱼装置，常以一定间距竖立金属管于水面，无法满足船只通行的需求。而少数可活动电拦鱼闸，也常因认为人工操作失误导致事故的发生，且安装复杂，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可活动、智能化的电拦鱼过船装置。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置，包括电拦鱼装置、中心处理器、螺旋桨、旋转摄像头、角度传感器；
所述角度传感器用于检测电拦鱼装置与河岸的夹角，并将数据反馈至中心处理器；
所述电拦鱼装置上设有转轴，所述螺旋桨接收中心处理器信号进行功率调整，对电拦鱼装置进行偏转角控制；
所述旋转摄像头周期性捕捉河面状态，发送信号至中心处理器；
中心处理器基于深度学习图像识别网络，综合处理获取到的河面图片信息和角度传感器信号，判定当前无船只通过，发送信号至螺旋桨，将电拦鱼装置与河岸的夹角维持在90°；中心处理器判定当前有船只通过，则发送信号至螺旋桨，对侧打开船闸，使船只通过。
进一步，所述螺旋桨包括小功率的顺流螺旋桨和大功率的逆流螺旋桨，推动电拦鱼装置顺流和逆流偏转。
进一步，还包括雾光灯，用于在雾天和夜晚照明，辅助旋转摄像头工作。
进一步，还包括设置在电拦鱼装置中部的辅助雷达，用于实时扫面河面状态，辅助检测是否有船只通过。
进一步，还包括垃圾拦截装置，为折叠网爪状结构，设置在螺旋桨前端，用于对漂浮物及水下垃圾进行拦截，保护螺旋桨。
进一步，还包括红外感热装置和警报装置，设置在旋转摄像头旁和转轴旁，所述旋转摄像头旁的红外感热装置用于检测该处河道附近物体的温度状况，发送数据给中心处理器进行分析，从而判断附近是否有人员目标，若有，则发送信号至警报装置，提醒人员远离电拦鱼附近水域；所述转轴旁的红外感热装置用于检测电拦鱼装置附近物体的温度状况，发送数据给中心处理器进行分析，若发现有疑似人员目标，则发送对电拦鱼装置发送断电信号，向垃圾拦截装置发送信号，进行折叠，同时向警报装置发送信号，提醒人员远离电拦鱼附近水域。
本发明的有益效果在于：本系统采用单边固定式装置，即仅需要固定于河岸一端。大大拓宽了同一款式装置的适用范围，降低了安装难度和使用成本。本系统使用包括角度传感器在内的多个检测装置，使得系统可以动态保持电拦鱼装置的状态，提高电拦鱼装置的工作效果。本系统采用红外感热，辅助雷达等装置，对于人员和船只进行多方位保护，大大降低了发生安全事故的概率。本系统基于深度学习，图像识别，雷达三维识别等技术对河面船只进行多次识别，识别精度高，错误率低，有效保证了过船装置的智能化。本系统安装了垃圾拦截装置，有效保护了螺旋桨，提高装置的耐久度，大大降低维护成本。系统装有雾光灯，红外感热灯，垃圾拦截等装置，可以有效应对多种特殊场景和情况。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置结构示意图；
图2为各装置连接示意图；
图3为红外感热装置工作流程图；
图4为垃圾拦截装置折叠示意图。
附图标记：1-中心处理器、2-电拦鱼装置、3-辅助雷达、4-垃圾拦截装置、5-顺流螺旋桨、6-逆流螺旋桨、7-扬声器、8-旋转摄像头、9-红外感热装置、10-雾光灯、11-转轴、12-角度传感器。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置，包括中心处理器1，主要对来自角度传感器12，红外感热装置9，旋转摄像头8，辅助雷达3的输入信号进行分析，并向顺流螺旋桨5和逆流螺旋桨6，电源，扬声器7，垃圾拦截装置4输出控制信号，如图2所示。
其中，中心处理器1采用嵌入式系统，JETSON NANO 4GB，可以运行深度学习图像检测，并对输入信号综合分析，输出控制信号；电拦鱼装置2用于对鱼类进行拦截；辅助雷达3用于实时扫面河面状态，检测是否有船只；垃圾拦截装置4用于拦截螺旋桨附近垃圾，保护螺旋桨；螺旋桨包括顺流螺旋桨5：较小功率螺旋桨，推动电拦鱼装置顺流偏转；逆流螺旋桨6：较大功率螺旋桨，推动电拦鱼装置逆流偏转。扬声器7用于实现警报功能；旋转摄像头8采用红外摄像头，实时地周期性捕捉河面图像，发送信号至中心处理器；如图3所述，红外感热装置9采用热释人体红外传感器，可以检测水面及水下物体温度，如发现疑似人员目标，则发送信号至扬声器报警，同时发送信号至中心处理器；雾光灯10在雾天和黑夜条件下，辅助旋转摄像头工作；转轴11允许电拦鱼装置180°范围偏转；角度传感器12采用维特智能SINDT双轴倾角传感器姿态角度测量，对电拦鱼装置偏转角度实时检测。
本装置中，我们需要采集中小型船只图像数据，中小型船只雷达扫描三维结果数据，以及人体红外感热数据，建立对应数据库，并利用模型进行训练，保证中心处理器具有对象识别能力。
旋转摄像头周期性捕捉河面状态，发送信号至中心处理器。角度传感器周期检测电拦鱼装置鱼河岸夹角，发送信号至中心处理器。中心处理器综合处理图片信息和角度传感器的信号，若判定当前无船只通过，偏转角应维持在90°。中心处理器发送信号至顺流/逆流螺旋桨，螺旋桨工作，维持偏转角度。若发现船只通过，发送信号至螺旋桨，船闸向船只对侧打开。中心处理器对角度传感器传回数据进行实时分析，实行PID控制，保障船闸快速，安全打开。船只通过后，即新传回图像不再识别出船只，中心处理器发送信号，船闸恢复初始(90°)状态。
装置配备雾光灯，在云雾天气下，辅助旋转摄像头拍摄到清晰图像，提高识别精度。
本装置设置内外双侧红外感热装置。摄像头位置附近的红外感热装置检测该处河道附近物体的温度状况，发送数据给中心处理器。中心处理器分析数据，若发现有疑似人员目标，则发送信号至扬声器，发出警报，提醒人员远离电拦鱼附近水域。转轴附近的红外感热装置检测电拦鱼装置附近物体的温度状况，发送数据给中心处理器。中心处理器分析数据，若发现有疑似人员目标，则发送对电拦鱼装置发送断电信号，保护人员安全。向垃圾拦截装置发送信号，进行折叠，防止扎伤有关人员。同时向扬声器发出信号，警告有关人员离开该水域。当红外感热装置反馈的数据恢复正常后，中心处理器发出指令，系统恢复正常工作状态。
为防止因图像识别未成功识别导致的事故，本系统在电拦鱼装置中部安装了两个辅助雷达。雷达扫描周围环境，数据传给中心处理器。中心处理器对雷达扫描结果进行识别，若发现船只目标，则立刻发出指令，打开电拦鱼装置。
在船闸打开过程中，对侧摄像头拍摄照片显示对侧有船只通行。中心处理器发送信号至扬声器，提醒对侧船只减速，等待船闸打开后再通行，避免发生事故。
本系统安装了四个垃圾拦截装置，其为可折叠网爪状结构，可对漂浮物及水下垃圾进行有效拦截，保护螺旋桨，如图4所示。
本发明提供了一种成本低，智能话程度高，适用范围广，安全系数高的智能化电拦鱼过船装置，利用深度学习，图像识别，PID控制等技术，解决了电拦鱼装置通船难，事故多的问题，可以有效推动农业智能化的发展，具有很高的实用性和推广价值。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置，其特征在于：包括电拦鱼装置、中心处理器、螺旋桨、旋转摄像头、角度传感器；
所述角度传感器用于检测电拦鱼装置与河岸的夹角，并将数据反馈至中心处理器；
所述电拦鱼装置上设有转轴，所述螺旋桨接收中心处理器信号进行功率调整，对电拦鱼装置进行偏转角控制；
所述旋转摄像头周期性捕捉河面状态，发送信号至中心处理器；
中心处理器基于深度学习图像识别网络，综合处理获取到的河面图片信息和角度传感器信号，判定当前无船只通过，发送信号至螺旋桨，将电拦鱼装置与河岸的夹角维持在90°；中心处理器判定当前有船只通过，则发送信号至螺旋桨，对侧打开船闸，使船只通过。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置，其特征在于：所述螺旋桨包括小功率的顺流螺旋桨和大功率的逆流螺旋桨，推动电拦鱼装置顺流和逆流偏转。
3.根据权利要求1所述的基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置，其特征在于：还包括雾光灯，用于在雾天和夜晚照明，辅助旋转摄像头工作。
4.根据权利要求1所述的基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置，其特征在于：还包括设置在电拦鱼装置中部的辅助雷达，用于实时扫面河面状态，辅助检测是否有船只通过。
5.根据权利要求1所述的基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置，其特征在于：还包括垃圾拦截装置，为折叠网爪状结构，设置在螺旋桨前端，用于对漂浮物及水下垃圾进行拦截，保护螺旋桨。
6.根据权利要求5所述的基于图像识别及PID智能控制的电拦鱼过船装置，其特征在于：还包括红外感热装置和警报装置，设置在旋转摄像头旁和转轴旁，所述旋转摄像头旁的红外感热装置用于检测该处河道附近物体的温度状况，发送数据给中心处理器进行分析，从而判断附近是否有人员目标，若有，则发送信号至警报装置，提醒人员远离电拦鱼附近水域；所述转轴旁的红外感热装置用于检测电拦鱼装置附近物体的温度状况，发送数据给中心处理器进行分析，若发现有疑似人员目标，则发送对电拦鱼装置发送断电信号，向垃圾拦截装置发送信号，进行折叠，同时向警报装置发送信号，提醒人员远离电拦鱼附近水域。
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