DE2622786A1

DE2622786A1 - Verfahren und vorrichtung zum feststellen und zaehlen von fischen im wasser

Info

Publication number: DE2622786A1
Application number: DE19762622786
Authority: DE
Inventors: Bjoern Kristinsson
Original assignee: RAFAGNATAEKNI ELECTRONICS
Current assignee: RAFAGNATAEKNI ELECTRONICS
Priority date: 1975-05-22
Filing date: 1976-05-21
Publication date: 1976-12-02
Also published as: NO145064C; GB1552463A; FI761408A; NO761726L; US4070616A; NO145064B; FI58985B; CA1070797A; SE7605659L; SE411490B; IS2275A7; FI58985C

Description

Patentanwalt Dipl.-Ing. GERD LANGE 485 Minden/Westf.

RAFAGNATAEKNI ELECTRONICS Minden / Westf.

Sudurlandsbraut 6 _2Q

Reykjavik / Island Anwaltsakte: 508.213

Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen und Zählen von Fischen im Wasser.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen der Anwesenheit, der Größe und der Anzahl von Fischen im Wasser, z.B. von Lachs in einer Flußströmung, wodurch eine Kontrolle oder ein Abschätzen der Fischwanderungen in einem ausgewählten Gebietsabschnitt erreicht werden kann.

Bekannte Vorrichtungen dieses Typs werden an einer geeigneten Stelle des Wanderweges positioniert und vermittels eines Sensors wird die Anwesenheit von Fischen festgestellt. Die Meßergebnisse können in verschiedener Weise aufgezeichnet werden, z.B. vermittels eines Ziffergerätes, einem Drucker oder einem grafischen Aufzeichnungsgerät. Auf diese Weise können Daten über die Fischwanderung in Abhängigkeit von der Zeit erhalten werden.

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Bekannte Verfahren für das Zählen von Fischen in Wasserströmen sehen vor, daß der Fisch durch eine Falle, Sperre oder Schleuse schwimmt. Dies erfordert, daß der Wasserstroia entsprechend eingeengt und gelenkt wird. In der Falle oder Schleuse kann dann der Fisch abgeschätzt oder gezählt werden. Andere Verfahren sehen vor, den Fisch durch einen Tunnel oder einen rechtwinkligen Kanal oder eine Öffnung zu leiten und vermittels Fotozellen die Fischkörper abzutasten. In Verbindung mit diesen Tunneln und Rechteckkanälen ist es auch bekannt, die Anwesenheit von Fisch durch Messen der sich verändernden Leitfähigkeit des Wassers zwischen zwei Elektroden festzustellen. Im Vergleich zum Wasser besitzt der Fischkörper eine höhere elektrische Leitfähigkeit. Alle diese bekannten Verfahren erfordern jedoch spezielle konstruktive Einfassungen und Gatter mit denen der Wasserstrom eingeengt und durch eine freie Passage, z.B. ein Zählrohr, hindurchgeleitet wird. Für die Einleitung des Fisches in die Zählvorrichtung können auch feinmaschige Netze benutzt werden. Es liegt auf der Hand, daß diese Verfahren relativ hohe Investitionskosten erfordern. Bei der Verwendung von Netzen sind zudem die laufenden Unterhaltskosten sehr hoch. Beispielsweise werden auch schleppnetzähnliche Netze verwandt, die in dem Wasserstrom verankert sind und dessen Enden in einen Korb oder offene Boxen münden. Der Fisch muß dann visuell gezählt werden. Obgleich dieses Verfahren sehr teuer ist werden die meisten Fischwanderungen stromabwärts, z.B. die Lachswanderung, auf diese Weise gezählt.

Zur Feststellung und Zählung des Fisches werden auch akustische Verfahren angewandt. Die Sensoren sind quer zur Richtung der Fischwanderung installiert. Aber auch dieses Verfahren ist sehr teuer.

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Im Ergebnis ist es daher heute noch sehr kostenintensiv, Fischschwärme und Fischwanderungen in offenen Strömen festzustellen und mit hinreichender Genauigkeit zu zählen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen und Zählen von Fischen zu entwickeln.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wird von der Methode ausgegangen, die Anwesenheit von Fischen im Wasser durch Messen der Leitfähigkeit des Wassers festzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß zumindest drei Hauptelektroden zwei oder mehr Elektrodenpaare bilden, die die Zweigleitungen einer Brückenschaltung darstellen vermittels der Differenzen der Ströme zwischen den Zweigleitungen festgestellt werden, wobei Veränderungen in der Leitfähigkeit, die beiden Elektrodenpaaren gemeinsam sind, kompensiert werden. Die Differenzströme werden durch Meßgeräte festgestellt. Die Elektroden befinden sich eingetaucht im Wasser quer zum Wanderweg der Fische und sind z.B. einfache Stahlkabel, die in einem relativ geringen Abstand zueinander und isoliert voneinander gehalten sind. Zwischen den Kabeln wird ein elektrisches Feld aufgebaut um die Veränderungen in der Leitfähigkeit durch Benutzung der Meßbrücke festzustellen. Zusätzlich zu den Hauptelektroden sind zwei oder mehr Hilfselektroden installiert. Diese stehen mit einem Kompensationsnetz in Verbindung um die Einflüsse der Wasserbewegung zu reduzieren. Weiterhin können auch Flöße auf der Wasseroberfläche oberhalb der Sensoren angeordnet sein, um den Einfluß der Wellenbewegung zu reduzieren. Die Sensoren sind mit elektronischen Instrumenten verbunden, die die Signale verarbeiten und aufzeichnen. Diese elektronischen Komponenten können z.B. einen Microrechner enthalten.

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Die Erfindung erfordert vorrichtungsmäßig nur einen geringen Aufwand. Die erfindungsgeraäße Vorrichtung besteht aus drei oder mehr Hauptelektroden, d.h. einfache Stahlkabel, die in einer Brückenschaltung zusammengeschlossen sind, um eine Differenz der Ströme zwischen je zwei Elektrodenpaaren zu messen. Die Elektroden werden dabei aus einer Stromquelle gespeist und sind mit einer Kompensationsvorrichtung, einer Meßbrücke, einem Verstärker und einem Filter verbunden. Die Keßergebnisse werden auf einem grafischen Aufzeichnungsgerät oder in einem Zählwerk notiert. Vermittels einer Datenverarbeitungseinheit können die Amplituden und die Dauer der Meßströme registriert und auf geeigneten Geräten sichtbar, ausgedruckt oder aufgezeichnet werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung quer über einem Wasserstrom,

Fig. 2 das Blockdiagramm der Vorrichtung gemäß Fig. 1

Fig. 3 die Schaltung der Elektroden einschließlich der Kompensationseinheit.

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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird ein flaches Sensorgitter oder eine Sensormatte 1 benutzt, die drei Hauptbzw, aktive Elektroden 2 und zwei Hilfselektroden 3 besitzt, die von einem Schwimmer oder einer Brücke 4 auf der Oberfläche des Stromes W getragen werden. Der Wasserspiegel des Stromes W zwischen den Böschungen B ist mit L gekennzeichnet. Vermittels der Stäbe oder Röhren 5 aus Kunststoff sind die Elektroden 2 und 3 voneinander separiert und elektrisch gegeneinander isoliert. Die Brücke 4, die das Gitter 1 trägt, ist mit den Böschungen B des Stromes W vertäut und die Elektroden sind vermittels eines elektrischen Kabels 7 mit der elektronischen Meßeinheit 8 verbunden. Die Einheit 8 umfaßt ein Zählwerk 9, einen Drucker 10 und ein grafisches Aufzeichnungsgerät

Das Blockdiagramm in Fig. 2 zeigt die Schaltung der Meßeinheit 8. Das Gitter 1 wird von der Stromquelle 12 über eine Kompensatxonsexnheit 13 mit einem Wechselstrom versorgt. Das vom Gitter ausgehende Meßsignal läuft ebenfalls über die Kompensationseinheit, die zugleich auch Störgeräusche reduziert. Das Meßsignal gelangt dann über einen Gleichrichter oder einen gleichlaufenden Demodulator auf eine Verstärkungs- und Filtereinheit 15. Das so erhaltene Signal kann auf einen Zähler 16 gegeben werden oder auf einem grafischen Aufzeichnungsgerät 17 notiert werden. Das Signal wird von dem Filter 15 auch auf ein datenverarbeitendes Gerät 18 gegeben, das mit einem Taktimpulsgeber 19 verbunden ist, so daß das Signal in der übersetzten Form auch mit dem Drucker 20 aufgzeichnet werden kann. Anstelle des Verstärkers bzw. Filters und der Datenverarbeitungseinheit kann auch ein Microrechner eingesetzt werden. Diese Schaltungen zum Verarbeiten des Meßsignals sind allgemein bekannt und gebräuchlich und daher nicht genauer beschrieben.

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Die Funktion der Kompensationseinheit 13 ist anhand der Fig. 3 genauer beschrieben. Der Wechselstrom wird den Hauptelektroden 2 des Gitters über einen Transformator 21 zugeführt. Jeder Differenzstrom zwischen den äußeren Armen der Elektroden wird vermittels des Umformers 22 abgetastet und ergibt ein Ausgangssignal 24 für die weitere Verarbeitung. Die Hilfselektroden 3 sind mit den gegenüberliegenden Elektroden 2 über einstellbare Widerstände 25 verbunden, die eine Kompensation bzw. Abgleichung der Brückenschaltung entsprechend den jeweiligen Bedingungen ermöglichen.

Die Hauptelektroden sind mit einem geringen Abstand zueinander verlegt und können z.B. aus einem Stahlkabel bestehen. In dem Wasser um die Elektroden herum ist damit ein elektrisches Feld aufgebaut und jede Veränderung der Leitfähigkeit, die durch die Anwesenheit von Fischen hervorgerufen wird, verändert auch die Bedingungen innerhalb der Brückenschaltung, die gemessen und entsprechend weiterverarbeitet werden. Die Hilfselektroden sind installiert, um den Einfluß eventueller Wellenbewegungen zu reduzieren. Dieser Einfluß kann weiter durch das Anbringen der Meßfühler an einer Brücke reduziert werden.

Das Datenverarbeitungsgerät 18 (Fig. 2) ist so ausgelegt, daß es die Richtung der Fischbewegungen unter dem Gitter erkennt. Dies geschieht durch Registrierung der Impulsfolge. Folgt z.B. einem negativen Impuls ein positiver Impuls, dann ist angezeigt, daß ein Fisch stromaufwärtsschwimmt. Umgekehrt zeigt die entgegengesetzte Impulsfolge an, daß ein Fisch stromabwärts schwimmt. Die Amplituden der Stromimpulse dienen als ein Maß für die Größe des Fisches

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und die Impulsdauer ist ein Zeichen für die Zeit, die ein Fisch zum Unterschwimmen des Gitters 1 benötigt.

Der Abstand der Elektroden 2 bestimmt das Auflösungsvermögen der Vorrichtung und ist so gewählt, daß die Minimumgröße der zu erfassenden Fische berücksichtigt ist, z.B. zwischen 12 cm für kleine Lachse und Forellen und 70 cm für große Lachse. Die Länge der Elektroden wird durch die vom Fluß herrührenden Störungen (Rauschen) beeinflußt. Eine typische Länge ist 10 m für relativ schmale, rauscharme Flüsse.

Das in die Brückenschaltung eingegebene Wechselstromsignal bewegt sich in der Größenordnung der Hörfrequenzen und liegt beispielsweise bei 400 Hz. Der Meßvorgang erfolgt im grundsätzlichen so, daß die Fische, die das Gitter unterschwimmen, gezählt werden. Wie bereits erwähnt, können jedoch auch die Wanderungseinrichtung, die Wanderungsgeschwindigkeit und die Größe der Fische abgefragt we-rden. Z.B. enthält ein typisches Meßergebnis folgende Informationen: TAG-STUNDE-TOTALANZAHL (stündlich); MINUTEN-SEKUNDEN-GESCHWINDIGKEIT-GRÖSSE-RICHTUNG (nach Vorkommen im Bedarfsfall).

Fehlmessungen können dann auftreten, wenn die Fische zu dicht zusammen das Gitter unterschwimmen, jedoch sind solche Fehler durch die Statistik auszugleichen,wie dies auch in ähnlicher Weise bei den Zählmethoden für radioaktive Partikel geschieht. Solche Ungenauigkeiten führen daher zu keinen nennenswerten Problemen bei der Fischmessung bzw. -zählung.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Feststellen der Anwesenheit von Fischen im Wasser durch Messen der Leitfähigkeit des Wassers, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verwendung von mindestens drei Hauptelektroden zwei oder mehr Elektrodenpaarungen gebildet sind, die als Zweigleitungen einer Brückenschaltung zusammengeschlossen sind, um Differenzströme zwischen den Zweigleitungen zu messen und Veränderungen in der Leitfähigkeit, die den Elektrodenpaarungen gemeinsam sind, zu kompensieren, wobei die Elektroden im Wasser quer zu dem Fischwasserweg verlegt sind und die Differenzströme auf eine Meßvorrichtung gegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwei oder mehr Hilfselektroden benutzt werden, die ein Kompensationssignal additiv zu dem vorhandenen Signal abgeben, wenn die Hilfselektroden von einer hohen Welle überspült und eine niedrige Welle an der entgegengesetzten (Haupt-) Elektrode auftritt, um die Abgleichung der Brückenschaltung zu erhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Schwimmer oberhalb der Elektroden auf der Wasseroberfläche aufgesetzt sind.

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4. Vorrichtung zum Messen der Anwesenheit von Fischen im Wasser, z.B. in einem Flußstrom, dadurch gekennzeichnet, daß drei oder mehr Hauptelektroden (2) in einen Wasserweg (W) eingetaucht sind, sich über den Wasserweg hinweg erstrecken und in einer Brückenschaltung zusammengeschlossen sind, um eine Differenz der Ströme zwischen zwei Elektrodenpaaren zu messen, daß die Elektroden an eine Stromquelle (12) angeschlossen und mit einer Kompensationsvorrichtung (13), einer Meßbrücke, einem Verstärker und einem Filter (15), einem grafischen Aufzeichnungsgerät (17) oder einem Zählwerk (16), einer Datenverarbeitungseinheit (18) zum Messen der Impulsamplituden und deren Dauer verbunden sind, um die Differenz der Ströme sichtbar zu machen, auszudrucken oder aufzuzeichnen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Hilfselektroden (3) ein elektrisches Feld erzeugen und über dem Feld der Häuptelektröden (2) in einer Zone angeordnet sind, die durch die Wellenbewegung des Wassers beeinflußt ist, wobei jede Hilfselektrode mit der entgegengesetzten Hauptelektrode durch eine einstellbare Korapensationsvorrichtung (25) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwimmer oder Floß (4) die Elektroden trägt und durch Glätten der Wasseroberfläche Störeinflüsse der Wellenbewegung mindert.

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Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Microrechner eingesetzt ist, um das Elektrodensignal zu filtern, zu takten und die Daten zu verarbeiten.

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