CN117434537B - 鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置 - Google Patents
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Abstract
鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，涉及鱼群声呐探测技术领域,为了解决声呐探测对鱼群的个体和形状判定不够准确，需要多次人工捕捞判定，浪费时间，操作麻烦的技术问题，本发明通过反射时间计算模块对反射信号中的时间和频率进行分析，计算鱼群或水底地形的距离；反射幅值分析模块分析反射信号的幅值，对鱼群或水底地形的大小进行初步判断；反射波形分析模块对反射信号的波形进行分析，进一步确定鱼群或水底地形的形状和特征，可准确判断鱼群的水位深度、鱼群的数量和鱼群的个体，结合上述声呐探测数据进行综合评定，在加上整个声呐与捕鱼机构、饵料间歇排出机构和驱赶组件的配合，进行多水层多品种的捕捞，提高鱼群探测鉴定的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及鱼群声呐探测技术领域，特别涉及鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置。
背景技术
鱼类分层捕捞鉴定是将水域中不同水层的鱼进行数量、个体以及种类的鉴定，主要使用的是声呐传感技术和数字信号处理技术之间在水中判定鱼群的数量和个体，并将区群捕捞上来结合专家知识和经验，判定其种类，以及验证声呐传感的结果，最终对鱼类进行鉴别和分类，实现对下方水体中鱼类的高效捕捞和资源管理；声呐探测是一种利用声波在介质中传播和反射的原理来测量距离和探测目标的技术。声呐探测的原理是基于声波在介质中的传播速度和反射特性。首先，发射器会产生一个高频声波信号，并将其传播到水中或介质中。当声波遇到目标物体或水底地形时，一部分声能会被反射回来，并被探测器接收。探测器会测量从发射到接收所经过的时间，并根据声波在介质中的传播速度计算出目标物体或水底地形的距离，同时，声波的反射特性也提供了目标物体的形状和特征信息。
然而现如今的鱼类分层捕捞利用声呐时，对鱼群的数量和位置判定较为准确，但是对鱼群的个体和形状判定不够准确，往往将鱼群捕捞上来后，与声呐探测出的鱼群的个体和形状结果有差异，使得需要多次人工捕捞判定，浪费时间，操作麻烦。
发明内容
本发明的目的在于提供鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，可以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，包括捕鱼机构，还包括声呐探测器，所述声呐探测器的上端固定设置有存储盒，所述存储盒的内侧设置有饵料间歇排出机构，所述存储盒的内侧下端还设置有驱赶组件，所述声呐探测器包括控制器以及环绕在控制器外侧的探测器一，探测器一至少设置个，所述控制器的下端还设置有探测器二，且探测器二环绕控制器下端中心至少设置个，捕鱼网一和捕鱼网二的上端通过活动件连接；
探测器一和探测器二用于将声源降至水下，并发射高频声波信号，声波信号在水中或介质中传播，遇到鱼群或水底地形时会被反射回来；
控制器包括反射信号接收模块：用于接收反射回来的信号，并记录信号强度、反射时间和相位信息；
所述信号处理模块：用于对接收到的信号进行处理，包括滤波、去噪、分析，滤波过滤掉信号中的杂波干扰，降噪去除信号中的噪声，信号增强提高信号的信噪比，以获得有效数据；
所述信号分析模块：用于根据信号处理结果，分析鱼群或水底地形的距离、尺寸、形状和特征信息；
所述反射频谱分析模块：用于对反射信号的频谱进行分析，确定反射回来的物体的材质和构成，在反射信号中，不同材质和构成的物体会对声波产生不同频率的反射信号，这些信号通过频谱分析来区分和识别；
所述数据记录模块：用于将分析结果记录下来，并制作出相应的声呐探测图纸。
进一步的，信号分析模块包括
反射时间计算模块：用于对反射信号中的时间和频率进行分析，计算反射信号的时间，根据声波在介质中传播的速度，计算鱼群或水底地形的距离；
所述反射幅值分析模块：用于分析反射信号的幅值，对鱼群或水底地形的大小进行初步判断，若反射信号的幅值较大，则说明鱼群或水底地形较大；若反射信号的幅值较小，则说明鱼群或水底地形较小，用于判定鱼群整体的数量覆盖面积和单个鱼种的个体；
所述反射波形分析模块：用于对反射信号的波形进行分析，进一步确定鱼群或水底地形的形状和特征，不同形状的鱼群会对声波产生不同的反射波形，这些波形提供有关鱼群或水底地形的形状和构成信息。
反射波形分析模块计算公式如下：
；
其中，X(k)表示原始信号中频率为k的成分的复数值；x(n)为原始信号的时域采样值，表示在时刻n时的采样值；k为离散频率值，范围从0到N-1；N为采样点数，表示采样时信号离散化的程度。
进一步的，捕鱼机构包括捕鱼网一以及与捕鱼网一一端连接的捕鱼网二，捕鱼网一和捕鱼网二之间通过渔网连接，且捕鱼网一与捕鱼网二结构组成相同，捕鱼网一围成多个存鱼仓，且每个存鱼仓开设有梯形口。
进一步的，声呐探测器的上端固定设置有存储盒，存储盒的内侧固定设置有阻隔板，存储盒的上端连接有密封盖，阻隔板上开设有出料口。
进一步的，饵料间歇排出机构包括小型电机以及固定设置在小型电机驱动端的驱动杆，驱动杆的下端固定设置有分口盘，分口盘上开设有排料口，阻隔板上开设有出料口。
进一步的，驱赶组件包括活动柱以及固定设置在活动柱下端的空心球，空心球与贯穿孔的内部上端相匹配，可将贯穿孔封堵，活动柱的上端两侧还固定设置有连接杆，连接杆远离活动柱的一端固定设置有上封堵球，上封堵球与出料口相匹配，可将出料口封堵。
进一步的，连接杆的中部活动设置有导向杆，导向杆的上端与阻隔板固定连接。
进一步的，分口盘的下端中部设置有延伸杆，延伸杆活动贯穿阻隔板且插入活动柱内部，且延伸杆的下端设置有敲击头，空心球内侧设置有多个空心三角头。
进一步的，存储盒的外侧设置有浮板，浮板的上端固定设置有支撑架，支撑架的上端设置有导向轮，导向轮的外侧缠绕有牵引绳，牵引绳的下端与存储盒的上端固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，通过反射时间计算模块对反射信号中的时间和频率进行分析，计算反射信号的时间，根据声波在介质中传播的速度，计算鱼群或水底地形的距离；反射幅值分析模块分析反射信号的幅值，对鱼群或水底地形的大小进行初步判断，若反射信号的幅值较大，则说明鱼群或水底地形较大；若反射信号的幅值较小，则说明鱼群或水底地形较小，用于判定鱼群整体的数量覆盖面积和单个鱼种的个体；反射波形分析模块对反射信号的波形进行分析，进一步确定鱼群或水底地形的形状和特征，不同形状的鱼群会对声波产生不同的反射波形，这些波形提供有关鱼群或水底地形的形状和构成信息，可准确判断鱼群的水位深度、鱼群的数量和鱼群的个体，结合上述声呐探测数据进行综合评定，在加上整个声呐与捕鱼机构、饵料间歇排出机构和驱赶组件的配合，进行多水层多品种的捕捞，提高鱼群探测鉴定的准确性。
附图说明
图1为本发明鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置的整体声呐探测模块示意图；
图2为本发明鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置的整体结构示意图一；
图3为本发明鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置的声呐探测使用状态鱼群平面示意图；
图4为本发明鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置的整体结构示意图二；
图5为本发明鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置的声呐探测器和存储盒、饵料间歇排出机构、驱赶组件和浮板立体结构示意图；
图6为本发明鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置的存储盒内部结构爆炸示意图；
图7为本发明鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置的未下水前投料状态存储盒内部剖视图；
图8为本发明鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置的下水驱赶状态存储盒内部剖视图。
图中：1、捕鱼机构；11、捕鱼网一；111、存鱼仓；112、梯形口；12、捕鱼网二；13、活动件；2、声呐探测器；21、控制器；211、贯穿孔；22、探测器一；23、探测器二；3、存储盒；31、阻隔板；311、出料口；312、导向杆；32、密封盖；4、饵料间歇排出机构；41、小型电机；42、驱动杆；43、分口盘；431、排料口；44、延伸杆；441、敲击头；5、驱赶组件；51、活动柱；52、空心球；521、空心三角头；53、连接杆；54、上封堵球；6、浮板；61、支撑架；62、导向轮；63、牵引绳。
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。
如图1-图4所示，鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，包括捕鱼机构1，捕鱼机构1包括捕鱼网一11以及与捕鱼网一11一端连接的捕鱼网二12，捕鱼网一11和捕鱼网二12之间通过渔网连接，且捕鱼网一11与捕鱼网二12结构组成相同，均由渔网和鱼线编织而成，且鱼线将渔网编织围成存鱼仓111，由渔网和鱼线编织的存鱼仓111自上而下设置有多个，便于对不同水层的鱼进行捕捞，也便于对不同深度的水域进行捕捞，且每个存鱼仓111内侧的渔网开设有梯形口112，便于鱼群钻入存鱼仓111，且不便于跑出，每个存鱼仓111有用鱼线封住的取鱼口，图中未画出，便于将捕捞好的鱼取出。
还包括声呐探测器2，声呐探测器2包括控制器21以及环绕在控制器21外侧的探测器一22，探测器一22至少设置4个，控制器21的下端还设置有探测器二23，且探测器二23环绕控制器21下端中心至少设置3个，优先的，探测器一22设置6个，探测器二23设置4个，这样可以使得声呐探测器2覆盖的范围更加广泛，便于进行探测判定鱼群数量、个体大小以及活动状态；
探测器一22和探测器二23用于将声源降至水下，并发射高频声波信号，声波信号在水中或介质中传播，遇到鱼群或水底地形时会被反射回来；
进一步的，控制器21包括反射信号接收模块：用于接收反射回来的信号，并记录信号强度、反射时间和相位信息；
信号处理模块：用于对接收到的信号进行处理，包括滤波、去噪、分析，滤波可以过滤掉信号中的杂波干扰，降噪可以去除信号中的噪声，信号增强可以提高信号的信噪比，以获得有效数据；
信号分析模块：用于根据信号处理结果，分析鱼群或水底地形的距离、尺寸、形状和特征信息； 信号分析模块包括
反射时间计算模块：用于对反射信号中的时间和频率进行分析，计算反射信号的时间，根据声波在介质中传播的速度，计算鱼群或水底地形的距离；
反射幅值分析模块：用于分析反射信号的幅值，对鱼群或水底地形的大小进行初步判断，若反射信号的幅值较大，则说明鱼群或水底地形较大；若反射信号的幅值较小，则说明鱼群或水底地形较小，用于判定鱼群整体的数量覆盖面积和单个鱼种的个体；
反射波形分析模块：用于对反射信号的波形进行分析，进一步确定鱼群或水底地形的形状和特征，不同形状的鱼群会对声波产生不同的反射波形，这些波形提供有关鱼群或水底地形的形状和构成信息；
反射波形分析中计算公式如下：
；
其中，X(k)表示原始信号中频率为k的成分的复数值；x(n)为原始信号的时域采样值，表示在时刻n时的采样值；k为离散频率值，范围从0到N-1；N为采样点数，表示采样时信号离散化的程度；
反射频谱分析模块：用于对反射信号的频谱进行分析，确定反射回来的物体的材质和构成，在反射信号中，不同材质和构成的物体会对声波产生不同频率的反射信号，这些信号通过频谱分析来区分和识别；
数据记录模块：用于将分析结果记录下来，并制作出相应的声呐探测图纸，包括水底地形图、鱼群的剖面图和表面图。
通过上述的反射时间计算模块，反射幅值分析模块以及反射波形分析模块的分析，可准确判断鱼群，以及鱼群的水位深度、鱼群的数量和鱼群的个体，提高鱼群探测鉴定的准确性。
进一步说明的是，控制器21则与远程带有显示屏的主控制器无线连接，远程显示屏有取样人员手持或安装在水域移动船或岸边的车上,虽有的数据、图像等信息在显示屏上显示。
捕鱼网一11和捕鱼网二12的上端通过活动件13连接，当面向较窄的河流时，可将捕鱼网一11和捕鱼网二12呈一条线展开，并至少设置2组，并在相对的捕鱼机构1之间设置声呐探测器2，通过声呐探测器2在水面进行多方位探测，实现对不同水层不同个体的鱼的判断，以及捕鱼机构1每层中进入的鱼的个体和数量。
当在圆形河流或大型湖泊时，可将捕鱼网一11和捕鱼网二12转动呈L形，且至少设置两组捕鱼机构1，两组捕鱼机构1相对设置，且相邻的捕鱼机构1之间留有间隙，便于诱捕鱼群，提高捕鱼机构1的使用灵活性。
如图5-图6所示，声呐探测器2的上端固定设置有存储盒3，存储盒3的内侧固定设置有阻隔板31，存储盒3的上端连接有密封盖32，通过打开密封盖32可以向里面装入诱捕鱼群的饵料，这里的饵料可以为谷物、颗粒鱼饵、商品粉剂鱼饵以及活体诱饵等，便于对不同水层不同品种的鱼进行诱捕，需要进一步说明的是，使用商品粉剂鱼饵时需要提前加水混合，使其成为柔软的颗粒状，这样在投入到水中时，自水体上到下扩散，便于诱捕中层鱼类。
如图6-图7所示，存储盒3的内侧设置有饵料间歇排出机构4，饵料间歇排出机构4包括小型电机41以及固定设置在小型电机41驱动端的驱动杆42，驱动杆42的下端固定设置有分口盘43，分口盘43上开设有排料口431，阻隔板31上开设有出料口311，在小型电机41驱动分口盘43转动时，会使得排料口431与出料口311间歇匹配，当排料口431与出料口311匹配时，饵料从出料口311落出，并从控制器21中部开设的贯穿孔211排出，落入水里，达到间歇排料的效果，便于使得饵料从水面上落入到水面下，使得不同状态的饵料落在不同的水层，不仅便于吸引不同水层的鱼，而且也便于吸引喜欢捕食活动饵料的鱼种，提高取样准确性。
存储盒3的内侧下端还设置有驱赶组件5，驱赶组件5包括活动柱51以及固定设置在活动柱51下端的空心球52，空心球52与贯穿孔211的内部上端相匹配，可将贯穿孔211封堵，活动柱51的上端两侧还固定设置有连接杆53，连接杆53远离活动柱51的一端固定设置有上封堵球54，上封堵球54与出料口311相匹配，可将出料口311封堵，连接杆53的中部活动设置有导向杆312，导向杆312的上端与阻隔板31固定连接；
具体的，当声呐探测器2的上端处于水面时，驱赶组件5在重力作用下，上封堵球54与出料口311分开，空心球52与贯穿孔211分开，便于饵料从出料口311排出并从贯穿孔211进入水中；
当声呐探测器2向水下移动时，空心球52在浮力作用下向上移动，使得上封堵球54将出料口311封堵，空心球52将贯穿孔211的上端封堵，达到双重封堵的效果，避免水进入存储盒3内侧，导致饵料表面附着水，影响出料，也降低水对装置内部机构的腐蚀，提高使用寿命。
进一步的，如图6-图8所示，分口盘43的下端中部设置有延伸杆44，延伸杆44活动贯穿阻隔板31且插入活动柱51内部，且延伸杆44的下端设置有敲击头441，空心球52内侧设置有多个空心三角头521；
当声呐探测器2未下水时，由于驱赶组件5下移，使得敲击头441与空心三角头521分开，在分口盘43转动时，敲击头441不会敲击空心三角头521，避免惊吓到聚集的鱼群；
当声呐探测器2下水驱赶时，由于驱赶组件5上移使得敲击头441与空心三角头521相对应，此时敲击头441在分口盘43转动下转动，并间隙敲击空心三角头521，进而产生响声，驱动鱼群向捕鱼机构1中进入，达到高效捕鱼取样的效果，结构设计简单，实用性高。
进一步的，如图5所示，存储盒3的外侧设置有浮板6，浮板6的上端固定设置有支撑架61，支撑架61的上端设置有导向轮62，导向轮62的外侧缠绕有牵引绳63，牵引绳63的下端与存储盒3的上端固定连接，可通过牵引牵引绳63，来控制存储盒3在水中的位置，实现不同水层的声呐探测以及鱼群驱赶，牵引绳63的另一端可以是人工手持牵引，也可以是通过电动收卷盘收卷牵引。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，包括捕鱼机构（1），还包括声呐探测器（2），所述声呐探测器（2）的上端固定设置有存储盒（3），所述存储盒（3）的内侧设置有饵料间歇排出机构（4），所述存储盒（3）的内侧下端还设置有驱赶组件（5），其特征在于，所述声呐探测器（2）包括控制器（21）以及环绕在控制器（21）外侧的探测器一（22），探测器一（22）至少设置4个，所述控制器（21）的下端还设置有探测器二（23），且探测器二（23）环绕控制器（21）下端中心至少设置3个，捕鱼机构（1）包括捕鱼网一（11）以及与捕鱼网一（11）一端连接的捕鱼网二（12），捕鱼网一（11）和捕鱼网二（12）的上端通过活动件（13）连接；
探测器一（22）和探测器二（23）用于发射高频声波信号，声波信号在水中传播，遇到鱼群或水底地形时会被反射回来；
控制器（21）包括：反射信号接收模块，用于接收反射回来的信号，并记录信号强度、反射时间和相位信息；
信号处理模块，用于对接收到的信号进行处理，包括滤波、去噪，滤波过滤掉信号中的杂波干扰，去噪去除信号中的噪声，信号增强提高信号的信噪比，以获得有效数据；
信号分析模块，用于根据信号处理模块处理的结果，分析鱼群或水底地形的距离、大小、形状和特征信息；
数据记录模块，用于将分析结果记录下来，并制作出相应的声呐探测图纸；
声呐探测器（2）的上端固定设置有存储盒（3），存储盒（3）的内侧固定设置有阻隔板（31），存储盒（3）的上端连接有密封盖（32），阻隔板（31）上开设有出料口（311）；
控制器（21）中部开设有贯穿孔（211），驱赶组件（5）包括活动柱（51）以及固定设置在活动柱（51）下端的空心球（52），空心球（52）与贯穿孔（211）的内部上端相匹配，可将贯穿孔（211）封堵，活动柱（51）的上端两侧还固定设置有连接杆（53），连接杆（53）远离活动柱（51）的一端固定设置有上封堵球（54），上封堵球（54）与出料口（311）相匹配，可将出料口（311）封堵。
2.如权利要求1所述的鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，其特征在于，所述信号分析模块包括
反射时间计算模块：用于对反射信号中的时间和频率进行分析，计算反射信号的时间，根据声波在水中传播的速度，计算鱼群或水底地形的距离；
反射幅值分析模块：用于分析反射信号的幅值，对鱼群或水底地形的大小进行初步判断，若反射信号的幅值大，则说明鱼群或水底地形大；若反射信号的幅值小，则说明鱼群或水底地形小，用于判定鱼群整体的数量覆盖面积和单个鱼种的个体；
反射波形分析模块：用于对反射信号的波形进行分析，进一步确定鱼群或水底地形的形状和特征，不同形状的鱼群会对声波产生不同的反射波形，这些波形提供有关鱼群或水底地形的形状和特征信息；
反射频谱分析模块：用于对反射信号的频谱进行分析，确定鱼群或水底地形的材质和构成，在反射信号中，不同材质和构成的鱼群或水底地形会对声波产生不同频率的反射信号，这些信号通过频谱分析来区分和识别。
3.如权利要求2所述的鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，其特征在于，所述反射波形分析模块计算公式如下：
X(k)=Σx(n)*exp(-i*2π*k*n/N)
其中，X(k)表示原始信号中频率为k的成分的复数值；x(n)为原始信号的时域采样值，表示在时刻n时的采样值；k为离散频率值，范围从0到N-1；N为采样点数，表示采样时信号离散化的程度。
4.如权利要求1所述的鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，其特征在于，所述捕鱼网一（11）和捕鱼网二（12）之间通过渔网连接，且捕鱼网一（11）与捕鱼网二（12）结构组成相同，捕鱼网一（11）围成多个存鱼仓（111），且每个存鱼仓（111）开设有梯形口（112）。
5.如权利要求1所述的鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，其特征在于，所述饵料间歇排出机构（4）包括小型电机（41）以及固定设置在小型电机（41）驱动端的驱动杆（42），驱动杆（42）的下端固定设置有分口盘（43），分口盘（43）上开设有排料口（431），阻隔板（31）上开设有出料口（311）。
6.如权利要求5所述的鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，其特征在于，所述连接杆（53）的中部活动设置有导向杆（312），导向杆（312）的上端与阻隔板（31）固定连接。
7.如权利要求6所述的鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，其特征在于，所述分口盘（43）的下端中部设置有延伸杆（44），延伸杆（44）活动贯穿阻隔板（31）且插入活动柱（51）内部，且延伸杆（44）的下端设置有敲击头（441），空心球（52）内侧设置有多个空心三角头（521）。
8.如权利要求7所述的鱼群分层捕捞用声呐分层探测驱赶装置，其特征在于，所述存储盒（3）的外侧设置有浮板（6），浮板（6）的上端固定设置有支撑架（61），支撑架（61）的上端设置有导向轮（62），导向轮（62）的外侧缠绕有牵引绳（63），牵引绳（63）的下端与存储盒（3）的上端固定连接。
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