JP6812558B2 - 魚数計測装置、魚数計測システム及び魚数計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として、２つの生簀の間を移動する魚を数える魚数計測装置に関する。

魚類を養殖する場合、網型の生簀を用いることが主流となっている。この方法では、網を水中に吊り下げ、その内部に形成された空間で養魚を飼育する。

生簀を用いた養殖では、１つの生簀に収容される養魚の数が多過ぎると、魚がストレスに晒され、疾病等が発生する原因となる。一方で、養魚が少な過ぎると収 益を得ることができない。従って、養殖事業者にとって、生簀における魚の収容密度を適切に保つことがきわめて重要になる。

収容密度を調整するために、従来から、１つの生簀で育てられた養魚を複数の生簀に分け、又は間引くことが行われている。このとき、意図した収容密度を実現するために、生簀に入る魚又は生簀を出る魚を正確に数えることが求められている。

この点に関し、特許文献１から４まで、非特許文献１及び２に示すように、魚等を計数する様々な技術が提案されている。

特許文献１は、活魚の計数装置を開示する。この活魚の計数装置は、生簀を上下に仕切るように配置された捕集網の中央に計数フレーム枠体が配置されている。 計数装置は、計数フレームを生簀の底部から上面方向に寄せることに伴って、当該計数フレームを上から下へ通過する活魚の数をカウントする構成となってい る。計数フレーム枠体は格子状に構成され、それぞれの間隙を通過する活魚を計数センサーによって感知することができる。計数センサーは、複数並べられた光 信号発光部と光信号感知部とからなる。

特許文献２は、魚槽内の活魚計測装置を開示する。この活魚計測装置においては、魚 が１尾ずつしか通れない通路がガイド部材により構成されている。この通路を通過する魚が、超音波センサが照射する音波が魚に当たって反射された音波を捕捉 することにより、１尾ずつ検出される。超音波センサは、ガイド部材に音波が当たるように下に向けられている。

特許文献３ は、超音波により魚数を計測する魚数計測方法を開示する。この魚数計測方法では、魚が通過する魚道に、超音波センサが深さ方向にアレイ状に並べて配置され る。超音波センサは、超音波を魚道の幅方向に発射する。それぞれの超音波センサの検出結果に基づいて２次元の超音波画像が作成され、この画像に現れる魚影 の形状的特徴に基づいて、魚数がカウントされる。

特許文献４は、水生生物の給餌監視装置を開示する。この給餌監視装置では、水平面内で回転走査するソナーを生簀の下方に設置し、生簀内の魚によって食べられずに生簀から落下した餌を、エコーを追尾することにより数える構成となっている。

非特許文献１は、ソナーの一種であるＤＩＤＳＯＮの水中探知装置を用いて、養魚を自動的に数える音響的方法を開示する。ＤＩＤＳＯＮは、２つの生簀の間を 移動するときに魚が通過する水路に、ほぼ水平方向に向けられている。検出された魚のエコーについて適宜トラッキングが行われ、トラッキングしたエコーが消 えると、１尾として数えられる。

非特許文献２は、遡上する鮎を上述のＤＩＤＳＯＮによって音響的に数える方法を開示す る。ＤＩＤＳＯＮは、川の水平像を探知できるように設置される。川の上流へ向かう鮎を、川に落ちて下流へ移動する葉と区別して検出できるように、エコーの トラッキングが行われる。トラッキングしたエコーが消えると、１尾として数えられる。

特開２０１１−１８８８０６号公報 特許第３７４７３０８号公報 特許第２５８９０４６号公報 米国特許第６３１７３８５号明細書

Ｈａｎ， Ｊ．， Ａｓａｄａ， Ａ．， Ｈｏｎｄａ， Ｎ．， ｅｔ ａｌ． Ｆｉｓｈｅｒｉｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ７５， １３５９−１３６７ （２００９） Ｈａｎ， Ｊ．， Ａｓａｄａ， Ａ．， Ｍｉｚｏｇｕｃｈｉ， Ｍ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｒｉｎｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ． ３６（４）， ２５０−２５７ （２００９）

しかし、上記の従来技術の構成は何れも、超音波によって通路を検知したエコーを魚のエコーと分離することが難しく、計数結果に誤差が生じたり、簡素な構成を実現できなかったりする点で改善の余地があった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、低コストで簡便に魚を数えることが可能な魚数計測装置を実現することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の魚数計測装置が提供される。即ち、この魚数計測装置は、超音波送受波器と、処理装置と、を備える。前記超音波送 受波器は、経路を介して第２生簀に接続可能な第１生簀における水中に超音波ビームを送波するものであって、単一のチャネルで構成される送受波素子を備え、 当該超音波ビームが前記経路に交差しないような位置に前記送受波素子が配置される。前記処理装置は、前記超音波送受波器を駆動するための送信信号を前記超 音波送受波器に出力し、反射波を受波した前記超音波送受波器から入力したエコー信号に基づいて、前記超音波ビームを通過して前記経路から前記第１生簀に移 動する魚の数を取得する。

これにより、第２生簀から経路を経由して第１生簀へと移動する魚の数を、経路を構成する網等の影響を受けずに、簡単な構成で計測することができる。

前記の魚数計測装置においては、前記超音波ビームは、前記超音波送受波器から離れるに従って、前記経路が前記第１生簀に接続する開口の幅方向に広がる扇形のファンビームであることが好ましい。

これにより、簡素な構成で、開口を覆うように、魚数を計測するための超音波ビームを配置することができる。

前記の魚数計測装置においては、前記ファンビームは、前記開口に対して略平行に配置されることが好ましい。

これにより、ファンビームを開口に十分に近づけて配置することにより、開口を通過して第１生簀に移動する魚をファンビームによって捕捉できなくなる検出漏れを防止することができる。

前記の魚数計測装置においては、前記ファンビームの指向性を前記魚の魚種に応じて変更可能に構成されていることが好ましい。

これにより、魚種等に応じてファンビームの指向性を変更することで、様々な状況で魚の数を正確に計測することができる。

前記の魚数計測装置においては、前記処理装置は、エコーを追尾し、追尾しているエコーが時間の経過につれてより深いところに移動している追尾エコーをカウ ントし、前記追尾エコーをカウントした値に基づいて、前記経路から前記第１生簀に移動する前記魚の数を取得することが好ましい。

これにより、第１生簀の底部で滞留している魚と区別して、第２生簀から第１生簀に移動する魚の数を正確に計測することができる。

前記の魚数計測装置においては、前記処理装置は、水深方向での移動速度が所定の条件を満たす前記追尾エコーをカウントすることが好ましい。

これにより、第１生簀に移動して斜めに潜っていく魚を適切にカウントすることができる。

前記の魚数計測装置においては、前記処理装置は、エコーの強度の変化が所定の条件を満たす前記追尾エコーをカウントすることが好ましい。

これにより、同一の魚に由来するエコーの強度は追尾中に大きく変化しないことを利用して、魚を適切にカウントすることができる。

前記の魚数計測装置においては、前記処理装置は、前記エコー信号に基づいてエコーをカウントし、前記エコーをカウントした値を補正し、補正後の値に基づいて、前記経路から前記第１生簀に移動する前記魚の数を取得することが好ましい。

これにより、例えば複数の魚が同時に超音波ビームを通過することによるカウント漏れを考慮した補正を行うことができるので、測定精度の低下を良好に防止することができる。

前記の魚数計測装置においては、前記超音波送受波器は１つだけ備えられていることが好ましい。

これにより、魚数計測装置の簡素な構成を実現することができる。

本発明の第２の観点によれば、前記の魚数計測装置と、前記経路と、を備える魚数計測システムが実現される。

これにより、第２生簀から経路を経由して第１生簀へと移動する魚の数を、経路を構成する網等の影響を受けずに、簡単な構成で計測することができる。

前記の魚数計測システムにおいては、前記経路は、前記第１生簀の開口と前記第２生簀の開口を直接又はトンネルによって接続することで構成されることが好ましい。

これにより、魚が通過する経路を合理的に実現することができる。

前記の魚数計測システムにおいては、前記経路が最も狭くなる箇所を魚の通過方向に垂直な平面で切った断面が、魚が複数同時に通過可能な大きさとされることが好ましい。

これにより、第２生簀から第１生簀に短時間で魚を移動させるとともに、その魚の数をカウントすることができる。

前記の魚数計測システムにおいては、前記第１生簀の底部は、前記経路が前記第１生簀に接続する開口の最深部よりも深いことが好ましい。

魚種によっては、魚は、第２生簀から第１生簀に移動した後、第１生簀の底の方へ潜ろうとする。開口よりも第１生簀の底部を低くすることで、いったん第１生簀に移動してカウントされた魚が経路の開口に近づきにくくなるので、誤カウントを防止できる。

本発明の第３の観点によれば、以下の魚数計測方法が提供される。即ち、第１生簀と第２生簀との間を、魚が通ることが可能な経路によって接続する。単一の チャネルで構成される送受波素子を備え、前記第１生簀における水中に超音波ビームを送波する超音波送受波器を、当該超音波ビームが前記経路に交差しないよ うな位置に配置する。前記超音波送受波器を駆動するための送信信号を出力する。反射波を受波した前記超音波送受波器から入力したエコー信号に基づいて、前 記超音波ビームを通過して前記経路から前記第１生簀に移動する魚の数を取得する。

これにより、第２生簀から経路を経由して第１生簀へと移動する魚の数を、経路を構成する網等の影響を受けずに、簡単な構成でカウントすることができる。

本発明の一実施形態に係る魚数計測装置を含む魚数計測システムの全体的な構成を示す斜視図。 魚数計測システムの構成を示す模式断面図。 魚数計測装置の電気的な構成を示すブロック図。 超音波送受波器で取得したエコーを示すエコーグラム。 図４のエコーグラムにおいて白線で囲った領域を示す拡大エコーグラム。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る魚数計測装置１を含む魚数計測システム１０の全体的な構成を示す斜視図である。図２は、魚数計測システム１０の構成を示す模式断面図である。

図１に示す本実施形態の魚数計測システム１０は、第１生簀１１及び第２生簀１２を用いて魚の養殖を行う養殖業者が使用するものである。

図１に示すように、海面には、第１生簀１１と、第２生簀１２と、が設置されている。第１生簀１１と第２生簀１２との間には、細い経路１３が形成されている。

第１生簀１１及び第２生簀１２のそれぞれは、網型の生簀として構成されており、枠６１と、浮き６２と、網６３と、を備える。

枠６１は、平面視でループ状となるように形成されている。枠６１には複数の浮き６２が取り付けられており、これにより枠６１を水面に浮かべることができる。枠６１は、図示しない係留用のロープによって水底の重りに接続されている。

枠６１には、網６３の上端部が固定されている。網６３は、水中を仕切って閉鎖空間を形成するように吊り下げられており、この空間（飼育空間ということもできる。）の内部で魚が飼育される。

第１生簀１１において、枠６１の上には、養殖に関する各種作業を行うための桟橋６４が固定されている。また、第１生簀１１の網６３の高さ方向中途部には、 網６３で囲まれた空間を上下に分割するように、水平な仕切り網６５が配置されている。従って、第１生簀１１においては、仕切り網６５の部分が実質的な底部 となる。

第１生簀１１と第２生簀１２とは、互いに近接して配置されている。第１生簀１１の網６３の上縁部には、上方を開 放させた矩形状の凹部６８が形成され、第２生簀１２の網６３の上縁部には、同一の形状の凹部６９が形成されている。２つの凹部６８，６９は、互いに対面す るように配置されている。

上記の２つの凹部６８，６９を繋ぐように、第１生簀１１と第２生簀１２の間には、上方を開放させた接続網６７が配置されている。これにより、魚が通過可能な経路１３が、第１生簀１１と第２生簀１２の間を接続するように形成される。

上述のとおり接続網６７の上方は開放されているが、上方は水面となっているため、魚は上方に移動することはできない。従って、接続網６７の部分に形成され る経路は、実質的にトンネル状であるということができる。ただし、上方が開放されていない構成の接続網が用いられても良い。

第１生簀１１の網６３に形成された凹部６８には、通路制限フレーム７０が取り付けられている。この通路制限フレーム７０は、棒状の金属等によって、上下方 向に細長いフレーム状に構成されている。通路制限フレーム７０の幅は、凹部６８の幅と一致させている。通路制限フレーム７０の上部は、第１生簀１１の枠 ６１に固定されている。

図１及び図２に示すように、通路制限フレーム７０の下部には、矩形の開口枠７１が形成されてい る。この開口枠７１は、例えば、高さ１メートル、幅１メートルの正方形に形成され、凹部６８の最下部に配置されている。開口枠７１の内部には、魚が通過可 能な開口が形成されており、この開口を通じて、前述の経路１３が第１生簀１１に接続している。

通路制限フレーム７０が水 中に沈められる部分のうち、開口枠７１以外の部分においては、図２に示すように、魚の通過を阻止する阻止網７２が取り付けられている。従って、第２生簀 １２から経路１３を通過してきた魚は、開口枠７１の開口を通過しない限り、第１生簀１１に移動することができない。開口枠７１の内部の開口は、経路１３の うち最も狭い場所となっている。

本実施形態の魚数計測システム１０は、上記の経路１３のほか、魚数計測装置１を備える。 魚数計測装置１は、第１生簀１１の水中に超音波ビーム９を送信可能な超音波送受波器２を備える。超音波送受波器２は、図２に示すように、桟橋６４に固定さ れた棒状の冶具８１の下端部に、下向きに取り付けられている。

超音波送受波器２は、図示しない送受波素子を備え、この送受波素子が、第１生簀１１内の水中に超音波ビーム９を送波できるように構成されている。

本実施形態において、超音波ビーム９はファンビームとされ、その送波方向はほぼ鉛直下方に向けられている。また、超音波送受波器２は、第１生簀１１におい て開口枠７１が配置されている網６３に対して、ある程度の隙間をあけて配置されている。従って、超音波送受波器２から送波される超音波ビーム９が、第１生 簀１１の側面に配置される網６３に当たったり、接続網６７又は通路制限フレーム７０に当たったりすることはない。

超音波 ビーム９は、開口枠７１に形成されている開口面の幅方向に平行な方向では広い指向性を有し、当該開口面に垂直な方向では狭い指向性を有する形状とされてい る。この結果、図１に示すように扇形の略板状のビームが形成され、この扇形が、開口枠７１の開口面に対してある程度の間隔をあけて対面している。超音波 ビーム９の扇形は、超音波送受波器２から離れるに従って、開口枠７１の開口の幅方向に広がる形状となっている。また、この扇形は、開口枠７１の開口面に対 して略平行に配置されている。

開口枠７１の開口面の幅方向に平行な方向での超音波ビーム９の指向性は、３ｄＢビーム幅で 例えば３０°以上となるように、十分広く設定されている。また、魚が通過可能な開口枠７１は、超音波送受波器２に対して、十分下方に配置されている。これ により、超音波ビーム９の扇形は、前記開口面に垂直な向きで見たときに、当該開口面のほぼ全域にオーバーラップする。また、超音波ビーム９は、開口枠７１ に形成した開口に対して十分近くに形成される。従って、開口枠７１の内部を通過して第１生簀１１に入る魚の殆ど全てを、超音波送受波器２によって検出する ことができる。

次に、図３等を参照して、魚数計測システム１０が備える魚数計測装置１の構成について詳細に説明する。図３は、魚数計測装置１の電気的な構成を示すブロック図である。

魚数計測装置１は、図３に示すように、超音波送受波器２と、送受信装置３と、処理装置４と、ディスプレイ５と、バッテリー６と、を備える。

魚数計測装置１が備える構成のうち、送受信装置３、処理装置４、ディスプレイ５及びバッテリー６は、桟橋６４の上に設置された筐体１５に収容されている。なお、図１及び図２には、筐体１５の内部の構成のうち処理装置４だけが簡略的に描かれている。

超音波送受波器２は、単一のチャネルに属する、図示しない１又は複数の送受波素子を備える。この送受波素子は、超音波送受波器２に送受信装置３から入力さ れた電気信号を超音波に変換して、第１生簀１１内の水中に超音波をファンビーム状に送波する。また、送受波素子は、送波した超音波が魚で反射した反射波を 受波し、電気信号であるエコー信号に変換する。超音波送受波器２は、生成されたエコー信号を、送受信装置３に出力する。

送受信装置３は、超音波送受波器２に超音波を送波させるための電気信号である送信信号を出力する。また、送受信装置３は、超音波送受波器２から受信したエ コー信号を入力し、デジタル化等の処理を行うことにより受信信号を生成して処理装置４に出力する。従って、送受信装置３が出力する受信信号は、デジタル化 されたエコー信号であるということができる。

処理装置４は、送受信装置３に送信信号を出力することで超音波送受波器２か らの超音波の送波を制御する。また、処理装置４は、送受信装置３から入力された受信信号（言い換えれば、送受信装置３を経由して超音波送受波器２から入力 されたエコー信号）に基づいて、第２生簀１２から経路１３を通って第１生簀１１に入るときに超音波ビーム９を通過する魚の数をリアルタイムで取得する。取 得した魚の数は、ディスプレイ５に出力される。なお、処理装置４の詳細な構成は後述する。

ディスプレイ５は、例えば液晶ディスプレイとして構成されており、処理装置４が計測した魚の数をリアルタイムで表示することができる。

バッテリー６は、送受信装置３、処理装置４及びディスプレイ５等に電力を供給する。バッテリー６は、充電可能に構成されるとともに、消耗した場合は他の充電済みのバッテリーに交換できるようになっている。

次に、処理装置４の構成について詳細に説明する。図３に示すように、処理装置４は、送受信制御部４１と、エコー取得部４２と、時間軸振幅補正部４３と、ピーク検出部４４と、エコー追尾部４５と、カウント部４６と、を備える。

具体的に説明すると、処理装置４は公知のコンピュータとして構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備える。ＲＯＭ等には、本発明の魚数計測方法を実現す るためのプログラムが予め記憶されている。そして、上記のハードウェアとソフトウェアとの協働により、処理装置４を、送受信制御部４１、エコー取得部 ４２、時間軸振幅補正部４３、ピーク検出部４４、エコー追尾部４５及びカウント部４６等として動作させることができる。

送受信制御部４１は、送受信装置３に対して適宜の指令信号を送信することにより、超音波送受波器２が超音波を一定の時間間隔で反復して送波し、送波と送波 の間で反射波を受波するように制御する。１回１回の超音波の送波はピングと呼ばれ、超音波の送波周期はピングレートと呼ばれる。ピングレートは、例えば ５０ミリ秒とすることができる。

エコー取得部４２は、１回のピング毎に、送受信装置３から入力された受信信号（以下、エコーデータという。）を取得する。エコー取得部４２は、得られたエコーデータを時間軸振幅補正部４３に出力する。

時間軸振幅補正部４３は、エコー取得部４２から取得したエコーデータに対し、時間軸振幅補正を行う。この補正は良く知られているので詳細な説明は省略する が、水深の浅いところと深いところとで反射エコーの強さが異なるのを是正するために、超音波の送波タイミングからの時間の経過に伴って感度を異ならせる補 正を行うものである。時間軸振幅補正部４３は、補正後のエコーデータを、ピーク検出部４４に出力する。

ピーク検出部４４ は、時間軸振幅補正部４３から入力されたエコーデータに対して包絡線処理を行い、得られた包絡線のピークが所定値より大きいものを、魚の可能性が高いエ コーピークとして検出する。ピーク検出部４４は、検出されたエコーピークのそれぞれについて、エコー信号の強さと、エコー源の深さ方向での位置と、をエ コー追尾部４５に出力する。ただし、開口枠７１に形成された開口の深さ範囲からエコー源の深さが大きく乖離しているもの（具体的に言えば、深さが浅過ぎる もの又は深過ぎるもの）は、エコー追尾部４５に情報を出力する対象から除外される。

エコー追尾部４５は、ピーク検出部 ４４から入力されたエコーピークの情報に基づいて、当該エコーピークを追尾する。以下の説明では、このようにエコーピークが追尾されるエコーを追尾エコー と呼ぶことがある。このエコー追尾部４５は、深さ比較部５１と、エコー強度比較部５２と、組合せ選択部５３と、を備える。

深さ比較部５１は、前回のピングで検出されたエコーピークと、今回のピングで検出されたエコーピークとの間で、エコー源の深さを比較する。

これは、本願発明者の今までの研究により、少なくとも特定の魚種（例えば、マダイ）に関しては、図２に矢印で示すように、魚は、開口枠７１の内部を通過し た直後に底へ向かって斜めに潜っていく習性を有するという知見が得られたことに基づいている。魚が潜っていくことによる水深方向での移動速度を本願発明者 が計測したところ、その殆どが、０．２メートル毎秒以上かつ１．２メートル毎秒以下の範囲に収まっていた。

図３のエコー強度比較部５２は、前回のピングで検出されたエコーピークと、今回のピングで検出されたエコーピークとの間で、エコー強度を比較する。

組合せ選択部５３は、深さ比較部５１及びエコー強度比較部５２が比較した結果に基づいて、前回のピングのエコーピークと、今回のピングのエコーピークとの 間で、エコー源の深さが０．２メートル毎秒以上かつ１．２メートル毎秒以下の割合で増加しており、更に、ピング間でエコー強度が大きく変化しない組合せを 選択する。この組合せに従って、前回のピングのエコーピークと、今回のピングのエコーピークとが、同一のエコー源（言い換えれば、同一の魚）によるものと して対応付けられる。

エコー追尾部４５は、ピーク検出部４４からエコーピークの情報が新しく入力される毎に、上記の処理 を反復する。これにより、魚の可能性が高いエコーピークを継続的に追尾することができる。エコー追尾部４５は、追尾したエコーピークについて、追尾情報を 生成してカウント部４６に出力する。

カウント部４６は、エコー追尾部４５から入力された追尾情報に基づいて、追尾が行わ れたエコーピークのうち所定の条件を満たすもの（例えば、所定のピング数以上にわたって追尾が継続されているもの）を数える。なお、水深方向での移動速度 が上記の条件を満たさないエコー、及び、エコー強度の変化が上記の条件を満たさないエコーは、追尾が実質的に打ち切られるため、カウントの対象にならな い。このように、カウント部４６は、水深方向での移動速度及びエコー強度の変化に関して所定の条件を満たす追尾エコーだけをカウントすることで、計測精度 を高めている。カウント部４６は、現在の魚の数をディスプレイ５にリアルタイムで出力する。

次に、本実施形態の魚数計測システム１０を用いた実際のカウント作業について説明する。図４及び図５は、超音波送受波器２で取得したエコーの例を示すエコーグラムである。

例えば、第２生簀１２で育てられた養魚を、第１生簀１１と第２生簀１２とに分ける場合を考える。この場合、第１生簀１１に魚が居ない状態で、作業者は、魚 が居る第２生簀１２の網６３の底を、クレーン等を用いて、図１の鎖線で示すように持ち上げる。この結果、第２生簀１２において魚の密度が高まるので、圧迫 されるのを嫌った魚が、経路１３を通り、開口枠７１の内側を通過して第１生簀１１に移動する。

なお、クレーンでの持ち上 げによって、第２生簀１２の網６３が変形し、接続網６７の形状に影響を与えることが考えられる。また、魚が傷付きにくいように経路１３は接続網６７で構成 されているが、大量の魚が通過することに伴って接続網６７が撓むことも考えられる。しかしながら、本実施形態では、通路制限フレーム７０及び開口枠７１ が、接続網６７等と比較して硬い素材（具体的には、金属）で構成されている。従って、経路１３が第１生簀１１に接続する開口（言い換えれば、経路１３の終 端部）の位置及び形状を安定して維持することができる。

このときに魚が超音波ビーム９を通過したことに伴うエコー信号 が、図４に示されている。図４のエコーグラムにおいては、魚群探知機に表示されるエコー映像と同様に、縦方向が水深に、横方向が時間にそれぞれ対応する。 画像において明るい部分がエコーであり、その強度が大きくなるほど白くなるように表現されている。なお、図４のエコーグラムの取得時において、開口枠７１ の深さは、上端が水深２メートル、下端が水深３メートルとなるように位置させた。

図４に示すように、水深２メートルから ４メートル付近の領域で、密度が低いエコーが検出されていることがわかる。図４において白い矩形で囲った領域を拡大したのが図５であり、水深２メートルか ら４メートル付近で、右下がりのほぼ直線状に延びるエコーが現れている。この１本１本の細線状のエコーが、超音波ビーム９を通過する１匹の魚に対応してい る。エコーが右下がりなのは、上述したとおり、開口枠７１の内部を通過した直後の魚が底に近づくように泳ぐ習性によるものである。水深４メートルから６ メートル付近の領域には、複雑な形の強いエコーが現れているが、これは第１生簀１１へ移動した後に周回する魚によるものである。

上述のエコー追尾部４５及びカウント部４６は、実質的に、この右下がりの細線状のエコーを数える処理を行っている。以上により、第２生簀１２から第１生簀１１へ移動する魚の数を正確に測定することができる。

本実施形態では、開口枠７１に形成される開口の最下部よりも、第１生簀１１の内部空間の底部（即ち、仕切り網６５）の方が、より深くなるように配置されて いる。これにより、開口枠７１の内部を通過した直後に深い場所に潜ろうとする魚の習性を適切に捉えて、魚をカウントすることができる。

魚が次々とカウントされ、ディスプレイ５に表示される魚の数が、リアルタイムで増加する。作業者は、ディスプレイ５に表示される魚の数が予定数に到達した タイミングで、クレーンで持ち上げられていた第２生簀１２の網６３の底部を下ろす。なお、カウント数を設定可能とする設定部と、設定カウント数に到達した タイミングを光や音等で作業者に知らせる報知部と、を処理装置４が備えると、利便性が高まるために好ましい。また、第２生簀１２の網６３の底部を下ろす代 わりに、開口枠７１を網等の適宜の部材で閉鎖することによっても、第２生簀１２から第１生簀１１への魚の移動を止めることができる。

上記の構成とすることで、魚群探知機で通常使用されるような超音波送受波器２を用いて、魚の数を低コストで簡便にカウントすることができる。また、このように機材がシンプルであるので、メンテナンス作業も容易に行うことができる。

更に、本実施形態の魚数計測システム１０によれば、計数専用の生簀を必要とせず、通常使用している生簀を使用して魚の数を計測することができるので、利便性を高めることができる。

この魚数計測システム１０は、経路１３（更に言えば、開口枠７１の開口）を通過できる大きさである限り、どのような魚にも適用することができる。従って、様々な種類の魚を柔軟に数えることができる。

第２生簀１２と第１生簀１１とを繋ぐ経路１３が仮に狭い場合、魚は通過するのを嫌がるので、１つの生簀から複数の生簀に養魚を分ける作業等を行う場合に長 時間を要するおそれがある。この点、本実施形態では、経路１３が最も狭くなる箇所（即ち、開口枠７１の内部）においても、当該箇所を魚の通過方向に垂直な 平面で切った断面が、縦１メートル、横１メートルの正方形であり、魚が複数同時に通過可能な大きさとされている。従って、計数を伴う作業を円滑に行うこと ができる。

なお、複数の魚が同時に超音波ビーム９を通過すると、エコーが重なることによりカウント漏れが起き易くなり、 誤差が大きくなる原因となる。しかしながら、エコーが重なってしまう確率は予め統計学的に予想することができるので、カウント結果に適宜の倍率を乗算する 補正を処理装置４が行うことで、測定精度の低下を良好に防止することができる。

以上に説明したように、本実施形態の魚数 計測装置１は、超音波送受波器２と、処理装置４と、を備える。超音波送受波器２は、経路１３を介して第２生簀１２に接続された第１生簀１１における水中に 超音波ビーム９を送波するものであって、単一のチャネルで構成される送受波素子を備え、当該超音波ビーム９が経路１３に交差しないような位置に前記送受波 素子が配置される。処理装置４は、超音波送受波器２を駆動するための送信信号を超音波送受波器２に出力するとともに、反射波を受波した超音波送受波器２か ら入力したエコー信号に基づいて、超音波ビーム９を通過して経路１３から第１生簀１１に移動する魚の数を取得する。

これにより、第２生簀１２から経路１３を経由して第１生簀１１へと移動する魚の数を、経路１３を構成する網等の影響を受けずに、簡単な構成で計測することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記の実施形態では、追尾することができたエコー源の数を数える構成となっているが、これ以外の方法で魚を数える構成とすることもできる。

例えば、エコーの包絡線のピークが所定値より大きいものの数を１回のピング毎に加算し、この加算後の値を、予め定められた魚の平均出現ピング数で除算することで、超音波ビーム９を通過した魚の数を取得することができる。

また、公知のパラメータである体積散乱強度をエコー信号に基づいて求め、これによって魚の密度を推定するとともに、この密度と、別に測定した魚の遊泳速度 と、を用いて、超音波ビーム９を通過した魚の数を取得することができる。魚の遊泳速度は、例えば、公知のスプリットビーム方式の魚群探知機を用いたり、 ドップラーソナーを用いたりすることで検出することができる。

開口枠７１に形成されている開口面に垂直な方向での超音波 ビーム９の指向性は、図２のように狭く設定すると、エコーの重なりが生じにくくなる点で好ましい。ただし、例えば魚の遊泳速度が速い場合は、広く設定する ことで、探知漏れを防止することができる。このことから、超音波ビーム９の指向性は、魚種等に応じて適宜変更できることが好ましい。

上記の実施形態では、第１生簀１１の網６３と第２生簀１２の網６３とを接続網６７によってトンネル状に接続することにより、経路１３が構成されている。し かしながら、例えば、第１生簀１１の網６３と第２生簀１２の網６３との間に開口枠７１が位置するように通路制限フレーム７０を配置し、両方の網６３に矩形 の開口を形成し、２つの網６３を寄せるようにしてそれぞれの開口を開口枠７１に固定する（言い換えれば、開口同士を直接接続する）ことで経路が構成されて も良い。この場合、長さが極めて短い経路によって、第１生簀１１と第２生簀１２とが接続されることになる。

超音波送受波器２は、桟橋６４に固定することに代えて、例えば枠６１に固定された適宜の冶具等に固定することもできる。筐体１５も、桟橋６４に代えて、例えば、第１生簀１１に隣接して浮かべられる図示しない筏の上に設置することができる。

通路制限フレーム７０を伸縮可能に構成することで、開口枠７１に形成される開口の大きさを適宜変更できるようにしても良い。

開口枠７１に形成される開口（言い換えれば、経路１３の終端部の開口）の形状は、矩形とすることに代えて、例えば円形とすることができる。

筐体１５は、桟橋６４以外に設置されても良い。例えば、筐体１５を、第１生簀１１又は第２生簀１２に横付けされた船舶又は筏等に設置することが考えられる。

バッテリー６に代えて、外部の電源から、送受信装置３、処理装置４及びディスプレイ５等に電力を供給しても良い。外部の電源としては、例えば、船舶等が備える電源とすることが考えられる。

第１生簀１１及び第２生簀１２は、上述した構成に限らず、適宜の形状のものを用いることができる。例えば、第１生簀１１の仕切り網６５を取り外すことが考えられる。

上記の実施形態では、網型の生簀に基づいて魚数計測装置を説明したが、網型以外の生簀を使うこともできる。例えば、箱型、籠型、船型又は堀型の生簀を使ってもよい。

１ 魚数計測装置
２ 超音波送受波器
４ 処理装置
９ 超音波ビーム
１０ 魚数計測システム
１１ 第１生簀
１２ 第２生簀
１３ 経路

Claims (14)

1. 経路を介して第２生簀に接続可能な第１生簀における水中に超音波ビームを送波する超音波送受波器であって、単一のチャネルで構成される送受波素子を備え、当該超音波ビームが前記経路に交差しないような位置に前記送受波素子が配置される超音波送受波器と、
   前記超音波送受波器を駆動するための送信信号を前記超音波送受波器に出力し、反射波を受波した前記超音波送受波器から入力したエコー信号に基づいて、前記超音波ビームを通過して前記経路から前記第１生簀に移動する魚の数を取得する処理装置と、
   を備えることを特徴とする魚数計測装置。
2. 請求項１に記載の魚数計測装置であって、
   前記超音波ビームは、前記超音波送受波器から離れるに従って、前記経路が前記第１生簀に接続する開口の幅方向に広がる扇形のファンビームであることを特徴とする魚数計測装置。
3. 請求項２に記載の魚数計測装置であって、
   前記ファンビームは、前記開口に対して略平行に配置されることを特徴とする魚数計測装置。
4. 請求項２又は３に記載の魚数計測装置であって、
   前記ファンビームの指向性を前記魚の魚種に応じて変更可能に構成されていることを特徴とする魚数計測装置。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の魚数計測装置であって、
   前記処理装置は、エコーを追尾し、追尾しているエコーが時間の経過につれてより深いところに移動している追尾エコーをカウントし、前記追尾エコーをカウントした値に基づいて、前記経路から前記第１生簀に移動する前記魚の数を取得することを特徴とする魚数計測装置。
6. 請求項５に記載の魚数計測装置であって、
   前記処理装置は、水深方向での移動速度が所定の条件を満たす前記追尾エコーをカウントすることを特徴とする魚数計測装置。
7. 請求項５又は６に記載の魚数計測装置であって、
   前記処理装置は、エコーの強度の変化が所定の条件を満たす前記追尾エコーをカウントすることを特徴とする魚数計測装置。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載の魚数計測装置であって、
   前記処理装置は、前記エコー信号に基づいてエコーをカウントし、前記エコーをカウントした値を補正し、補正後の値に基づいて、前記経路から前記第１生簀に移動する前記魚の数を取得することを特徴とする魚数計測装置。
9. 請求項１から８までの何れか一項に記載の魚数計測装置であって、
   前記超音波送受波器は１つだけ備えられていることを特徴とする魚数計測装置。
10. 請求項１から９までの何れか一項に記載の魚数計測装置と、
    前記経路と、
    を備えることを特徴とする魚数計測システム。
11. 請求項１０に記載の魚数計測システムであって、
    前記経路は、前記第１生簀の開口と前記第２生簀の開口を直接又はトンネルによって接続することで構成されることを特徴とする魚数計測システム。
12. 請求項１０又は１１に記載の魚数計測システムであって、
    前記経路が最も狭くなる箇所を魚の通過方向に垂直な平面で切った断面が、魚が複数同時に通過可能な大きさとされることを特徴とする魚数計測システム。
13. 請求項１０から１２までの何れか一項に記載の魚数計測システムであって、
    前記第１生簀の底部は、前記経路が前記第１生簀に接続する開口の最深部よりも深いことを特徴とする魚数計測システム。
14. 第１生簀と第２生簀との間を、魚が通ることが可能な経路によって接続し、
    単一のチャネルで構成される送受波素子を備え、前記第１生簀における水中に超音波ビームを送波する超音波送受波器を、当該超音波ビームが前記経路に交差しないような位置に配置し、
    前記超音波送受波器を駆動するための送信信号を出力し、
    反射波を受波した前記超音波送受波器から入力したエコー信号に基づいて、前記超音波ビームを通過して前記経路から前記第１生簀に移動する魚の数を取得することを特徴とする魚数計測方法。