DE102011051279A1

DE102011051279A1 - Anordnung zur Erfassung und Dokumentation der Bewegung, Größe und Art von schwimmenden und nichtschwimmenden Wasserorganismen

Info

Publication number: DE102011051279A1
Application number: DE102011051279A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2012-09-13

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es eine Anordnung zur Erfassung und Dokumentation der Bewegung, Größe und Art von schwimmenden und nichtschwimmenden Wasserorganismen zu schaffen. Hierbei soll aus zwei Perspektiven eine Aufzeichnung der Fische möglich sein. Insbesondere ist die Funktionalität der Erfassung auch bei erhöhten Trübungswerten des Wassers zu gewährleisten. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erfassung und Dokumentation der Bewegung, Größe und Art von schwimmenden und nichtschwimmenden Wasserorganismen besteht aus einem Tunnel mit Seitenwänden (3, 8), einer Decke (2) und einem Boden (7). In der Seitenwand (3) und der Decke (2) ist jeweils ein transparenter Bereich (4) vorhanden ist. Außerhalb des Tunnels (1) beabstandet zur Seitenwand (3) mit dem transparenten Bereich (4) ist in diesem Bereich eine Kamera (5) angeordnet. Über dem transparenten Bereich (4) der Decke (2) ist eine reflektierende Fläche (6) so angeordnet ist, dass der Bereich innerhalb es Tunnels unterhalb des transparenten Bereiches (4) der Decke (2) zur Kamera (5) reflektiert wird. Im Boden (7) und in der Seitenwand (8) sind Referenzflächen (9) vorhanden. Diese Referenzflächen (9) sind beleuchtet, wobei Leuchtmittel (10) um die Referenzfläche (9) auf den Längskanten (11) und/oder Stirnseiten (11) angeordnet sind und die Leuchtmittel (10) im Wellenlängenbereich des infraroten Lichtes arbeiten. Weiterhin ist jeweils auf den Referenzflächen (9) ein Gitterabbild (12) oder ein Rasterabbild (12) angeordnet. Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt im Bau von Fischkontrollstationen zur Erfassung und Dokumentation des Fischwechsels und anderer Wasserorganismen.

Description

Anordnung zur Erfassung und Dokumentation der Bewegung, Größe und Art von schwimmenden und nichtschwimmenden Wasserorganismen insbesondere zur Dokumentation des Fischwechsels an Umgehungslösungen von Querbauwerken an Flüssen.
Es sind bereits verschiedene Lösungen zur Erfassung von Bewegungen von Wasserorganismen bekannt. So beschreibt die EP 2 149298 A2 eine Vorrichtung zur Erfassung der Bewegung von Wasserorganismen insbesondere von Fischen, wobei in einem Tunnel an der Decke, in einer Seitenwand und im Boden Leuchtflächen vorhanden sind, welche mittels in einer Matrix angeordneter LED gebildet ist. Die Leuchtfläche arbeitet in einem Wellenlängenbereich von 800 nm bis 850 nm. Eine Kamera außerhalb des Tunnels hinter der nicht beleuchteten jedoch transparenten Seitenwand zeichnet die Fischbewegungen auf. Weiterhin wird ein Verfahren zur Auswertung des Bildaufzeichnungen beschrieben. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass nur ein zweidimensionales Bild aufgezeichnet werden kann und mittel des Verfahrens aufwändig ausgewertet werden muss.
Weiterhin wird in der CA 2 057 833 eine Vorrichtung zum Monitoren von Wasserorganismen beschrieben. Hierbei besitzt ein Tunnel eine transparente Decke und eine transparente Seitenwand. Die gegenüberliegenden Seitenwand und der Boden sind reflektierend ausgebildet. Außerhalb des Tunnels hinter der transparenten Seitenwand sind eine Kamera und Beleuchtungsmittel angeordnet. Über der Decke ist eine reflektierende Fläche so angeordnet, das der Tunnel zur Kamera reflektiert wird. Bei dieser Lösung werden zwar zwei zweidimensionale Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven erzeugt, jedoch erfolgt das Ausleuchten des Tunnels von außen und aus der Sichtrichtung der Kamera. Allein das Reflektieren des lichtes erzeugt Schattenbilder. Der erfolgreiche Einsatz bei trübem Wasser ist fraglich.
Die SU 959 717 offenbart bei der Vorrichtung zur Zählung von Fischen unter anderem die aktive Beleuchtung einer Referenzfläche, welche gegenüber einer Kamera angeordnet ist und vor der die Fische vorbeischwimmen. Hierbei wird auch nur ein zweidimensionales Bild erzeugt. Ebenso beschreibt die US 5 331 148 eine Fischzählvorrichtung mit einer aktiv beleuchteten Referenzfläche gegenüber einer Kamera, vor der die Fische vorbeischwimmen.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Anordnung zur Erfassung und Dokumentation der Bewegung (Richtung und Geschwindigkeit), Größe und Art von schwimmenden und nichtschwimmenden Wasserorganismen zu schaffen. Hierbei soll aus zwei Perspektiven eine Aufzeichnung der Fische möglich sein. Insbesondere ist die Funktionalität der Erfassung auch bei erhöhten Trübungswerten des Wassers zu gewährleisten.
Mit der Erfindung wird im angegebenen Anwendungsfall erreicht, dass eine Anordnung zur Erfassung und Dokumentation der Bewegung (Richtung und Geschwindigkeit), Größe und Art von schwimmenden und nichtschwimmenden Wasserorganismen geschaffen wird, wobei in einem die Bewegungsfreiheit der Wasserorganismen einschränkenden Tunnel in der Decke und in einer Seitenwand des Tunnels jeweils ein transparenter Bereich vorhanden ist. Auf den gegenüber dieser Seitenwand und der Decke befindlichen Seitenwand und der Bodens sind Referenzflächen angeordnet. Außerhalb des Tunnels sind eingehaust über der Decke eine reflektierende Fläche und beabstandet zur transparenten Seitenwand eine Kamera angeordnet, wobei die reflektierende Fläche über der Decke den Tunnel zur Kamera reflektiert. Die Referenzflächen sind durch an den Längskanten und Stirnseiten umlaufende Leuchtmittel im infraroten Lichtbereich beleuchtet. Zusätzlich sind auf den Referenzflächen Gitterabbilder oder Rasterabbilder vorhanden. Hierdurch ist es möglich zweidimensionale Bilder aus verschiedenen, vorzugsweise orthogonalen Perspektiven zu erhalten. In Verbindung mit der aktiven Beleuchtung der zur Kameraaufzeichnung gegenüberliegenden Begrenzungswände des Tunnels werden auch ungünstige Wasserbedingungen ausgeglichen. Ungünstige Reflektionen durch Schwebeteilchen im Wasser bei einer direkten Beleuchtung des Tunnels werden vermieden. Anhand dieser Aufzeichnungen lassen sich zuverlässige und qualitative Aussagen zur Bewegung (Richtung und Geschwindigkeit), Größe und Art der Wasserorganismen machen. Einen besonderen Vorteil hinsichtlich der Langlebigkeit und des geringen Energiebedarfes bietet der Einsatz von OLED. Hierbei ist die Referenzfläche eine OLED Fläche. Die geringen baulichen Dimensionen sowie die hohe Flexibilität vereinfachen zusätzlich die Montage und geben vielfältige Möglichkeiten der räumlichen Beschaffenheit der Tunnel.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 9 dargestellt.
Die Anordnung erfährt eine Weiterbildung nach Anspruch 3, indem die Leuchtmittel in den begrenzenden Längskanten und Stirnseiten der Referenzflächen angeordnet sind. Hierdurch ist eine noch bessere Ausleuchtung der Referenzflächen möglich. Die Montage der Referenzflächen wird vereinfacht.
Mit der Weiterbildung nach Anspruch 4 kommen günstige Leuchtmittel mit einem niedrigen Energiebedarf und einer hohen Lebensdauer zum Einsatz.
Die Weiterbildung nach Anspruch 5 gilt dem Wellenlängenbereich des infraroten Lichtes. In diesem Wellenlängenbereich können Gegenreaktionen der Wasserorganismen ausgeschlossen werden.
Nach Anspruch 6 besitzt die Referenzfläche flächige bzw. räumliche Strukturen. Hierdurch wird die Strahlung und Streuung des eingekoppelten Lichtes in Richtung Tunnel verbessert.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 7 sind separate Bilder aus verschiedenen Kameras möglich. Die Auswertung wird hierdurch vereinfacht.
Die besondere Anordnung der Kamera nach Anspruch 8 und Anspruch 9 erlaubt die Anpassung der Anordnung an unterschiedliche örtliche Gegebenheiten.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Erfassungsanordnung als Querschnitt mit einer Kamera und einem Spiegel für die Reflektion der Draufsicht in den Tunnel,
2 eine schematische Darstellung einer Erfassungsanordnung in Schnittdarstellung mit jeweils einer Kamera von der Seite und von oben,
3 eine räumliche Darstellung einer Erfassungsanordnung mit zwei Kameras,
4 eine seitliche Schnittdarstellung einer Erfassungsanordnung als Vertikalschnitt,
5 eine schematische Darstellung einer Erfassungsanordnung von unten,
6 eine Explosionszeichnung einer Erfassungsanordnung,
7 eine Referenzfläche mit Leuchtmitteln auf den Längskanten und
8 eine Referenzfläche mit Leuchtmitteln innerhalb der Längskanten.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erfassung und Dokumentation der Bewegung (Richtung und Geschwindigkeit), Größe und Art von schwimmenden und nichtschwimmenden Wasserorganismen besteht aus einem Tunnel 1 mit Seitenwänden 3, 8, einer Decke 2 und dem Boden 7. Der Tunnel 1 soll die Bewegungsfreiheit der sich bewegenden Wasserorganismen für eine erfolgreiche Erfassung einschränken. In der Seitenwand 8 und dem Boden 7 sind Referenzflächen 9 angeordnet. In der jeweils gegenüberliegenden Seitenwand 3 und Decke 2 sind entsprechend der Größe und Anordnung der Referenzflächen 9 angepasste transparente Bereiche 4 vorhanden. Diese transparenten Bereiche 4 bestehen vorteilhaft aus einer transparenten Kunststoffscheibe. Außerhalb des Tunnels hinter dem transparenten Bereich der Seitenwand 3 ist eine Kamera 5 beabstandet zur transparenten Kunststoffscheibe angeordnet. Über dem transparenten Bereich der Decke 2 ist eine reflektierende Fläche 6 in Form eines Spiegels so angeordnet, das die Sicht von oben in den Tunnel zur Kamera 5 reflektiert und von der Kamera 5 aufgezeichnet wird. Die Kamera 5 ist in einem Kameragehäuse untergebracht, welches bis zur Seitenwand 3 sowie zum Spiegel oberhalb der Decke 2 reicht. Die Referenzflächen 9 sind beleuchtet ausgeführt. Hierdurch ist es möglich auch bei trüben Wasserbedingungen eine ausreichende Ausleuchtung des Erfassungsbereiches im Tunnel 1 zu erzielen. Hierfür sind um die Referenzfläche 9 auf den Längskanten 11 und Stirnseiten 11 die Leuchtmittel in Form von LED so angeordnet, dass die LED in die Referenzfläche 9 gerichtet strahlen. Die LED arbeiten im Infrarot-Lichtbereich bei einer Wellenlänge von 880 nm. Die Oberfläche der Referenzfläche 9 ist für das Erreichen eines homogenen Beleuchtungsfeldes flächig strukturiert. Auf der Referenzfläche 9 ist zusätzlich ein Gitterabbild 12 in Form einer bedruckten Folie vorhanden. Mit Hilfe des Gitterabbildes lassen sich die Abmessungen der erfassten Wasserorganismen ermitteln. Anstelle des Spiegels oberhalb der Decke 2 des Tunnels 1 ist in einem konkreten Anwendungsbeispiel eine Kamera 5a vorhanden. Diese Kamera 5a sowie die Kamera 5 sind beabstandet und lotrecht zur transparenten Kunststoffscheibe in der Decke 2 und der Seitenwand 3 des Tunnels 1 angeordnet. Die beiden Kameras 5 und 5a sind hierbei in der Mitte des transparenten Bereiches 4 angeordnet.
Zur Verbesserung der Lichteinkopplung sind in einem weiteren Anwendungsbeispiel die Leuchtmittel 10 innerhalb der Längskanten 11 der Referenzflächen 9 angeordnet. Hierfür sind in den Längskanten 11 der Referenzfläche 9 Nuten vorhanden, in denen die Leuchtmittel 10 elektrisch verbunden angeordnet und fixiert sind.
Ein besonderes Anwendungsbeispiel ist der Einsatz einer OLED-Fläche als Referenzfläche 9. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau der Anordnung. Zusätzlich sind unterschiedliche Formen und Krümmungen der Referenzfläche möglich. Eine Anpassung an nicht viereckige Tunnelanordnungen ist problemlos möglich.
Die hier beschriebene horizontale Anordnung eines Tunnels mit den entsprechenden erfindungsgemäßen Details ist auch in einem vertikal angeordneten Tunnel analog ausgeführt denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Tunnel
2: Decke
3: Seitenwand
4: transparenter Bereich
5, 5a: Kamera
6: reflektierende Fläche
7: Boden
8: Seitenwand
9: Referenzfläche
10: Leuchtmittel
11: Längskanten, Stirnseiten
12: Gitterabbild, Rasterabbild
13: Kameragehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2149298 A2 [0002]
CA 2057833 [0003]
SU 959717 [0004]
US 5331148 [0004]

Claims

Anordnung zur Erfassung und Dokumentation der Zählung, Bewegung (Richtung und Geschwindigkeit), Größe und Art von schwimmenden und nichtschwimmenden Wasserorganismen, bestehend aus einem Tunnel (1) zur Einschränkung der horizontalen und vertikalen Bewegungsfreiheit der Wasserorganismen, wobei in einer Decke (2) und in einer Seitenwand (3) des Tunnels (1) jeweils ein transparenter Bereich (4) vorhanden ist und das außerhalb des Tunnels (1) beabstandet zur Seitenwand (3) mit dem transparenten Bereich (4) in diesem Bereich eine Kamera (5) angeordnet ist und das über dem transparenten Bereich (4) der Decke (2) eine reflektierende Fläche (6) so angeordnet ist, dass der Bereich innerhalb es Tunnels unterhalb des transparenten Bereiches (4) der Decke (2) zur Kamera (5) reflektiert wird und das im Boden (7) und in der zur Seitenwand (3) mit dem transparente Bereich (4) gegenüberliegenden Seitenwand (8) jeweils eine rückstrahlende Fläche vorhanden ist und dass die Anordnung eingehaust ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, – dass die rückstrahlende Fläche als Referenzfläche (9) ausgebildet und beleuchtet ist, wobei Leuchtmittel (10) um die Referenzfläche (9) auf den Längskanten (11) und/oder Stirnseiten (11) angeordnet sind und die Leuchtmittel (10) im Wellenlängenbereich des infraroten Lichtes arbeiten und – dass auf den Referenzflächen (9) ein Gitterabbild (12) oder ein Rasterabbild (12) angeordnet ist.
Anordnung zur Erfassung und Dokumentation der Zählung, Bewegung (Richtung und Geschwindigkeit), Größe und Art von schwimmenden und nichtschwimmenden Wasserorganismen, bestehend aus einem Tunnel (1) zur Einschränkung der horizontalen und vertikalen Bewegungsfreiheit der Wasserorganismen, wobei in einer Decke (2) und in einer Seitenwand (3) des Tunnels (1) jeweils ein transparenter Bereich (4) vorhanden ist und das außerhalb des Tunnels (1) beabstandet zur Seitenwand (3) mit dem transparenten Bereich (4) in diesem Bereich eine Kamera (5) angeordnet ist und das über dem transparenten Bereich (4) der Decke (2) eine reflektierende Fläche (6) so angeordnet ist, dass der Bereich innerhalb es Tunnels unterhalb des transparenten Bereiches (4) der Decke (2) zur Kamera (5) reflektiert wird und das im Boden (7) und in der zur Seitenwand (3) mit dem transparente Bereich (4) gegenüberliegenden Seitenwand (8) jeweils eine rückstrahlende Fläche vorhanden ist und dass die Anordnung eingehaust ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, – dass die rückstrahlende Fläche (9) als Referenzfläche (9) mittels einer OLED-Fläche ausgebildet ist und die OLED im Wellenlängenbereich des infraroten Lichtes arbeiten und – dass auf der Referenzfläche (9) ein Gitterabbild (12) oder ein Rasterabbild (12) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (10) innerhalb der begrenzenden Längskanten (11) und/oder Stirnseiten (11) der Referenzfläche (9) angeordnet sind.
Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (10) LED sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (10) in einem Wellenlängenbereich von 850 nm bis 950 nm ausstrahlen.
Anordnung nach den Ansprüchen 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Referenzfläche (9) flächig und/oder räumlich strukturiert ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Fläche (6) durch mindestens eine Kamera (5a) ersetzt ist, wobei die Kamera (5a) in einem Winkel von 10 Grad bis 90 Grad zum transparenten Bereich (4) der Decke (2) des Tunnels (1) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) in einem Winkel von 10 Grad bis 90 Grad zum transparenten Bereich (4) der Seitenwand (3) des Tunnels (1) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) und/oder die Kamera (5a) in der Mitte oder versetzt zur Mitte des transparenten Bereichs (4) angeordnet sind.