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水下鱼群监测设备及养殖设备

阅读：485发布：2020-05-08

专利汇可以提供水下鱼群监测设备及养殖设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种水下鱼群监测设备及养殖设备，属于海洋工程技术领域。该监测设备与控制设备耦合，该监测设备包括水下超声波探测装置、水下摄像装置以及水下照明装置。其中，水下超声波探测装置包括多个超声波传感器，多个超声波传感器设置于渔场的底部。水下照明装置、水下摄像装置以及多个超声波传感器均与控制设备耦合。这样就控制设备就可以收集鱼群在水下活动的分布数据和影像数据，以实现对鱼群活动信息的实时监测，从而解决现有技术中粗放型渔业养殖方式的弊端。将该水下鱼群监测设备应用于养殖渔场时，能够根据水下鱼群监测设备采集到的实时监测数据优化渔场养殖策略，有利于提高渔业养殖效率以及养殖质量。，下面是水下鱼群监测设备及养殖设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种水下鱼群监测设备，所述水下鱼群监测设备与控制设备耦合，其特征在于，所述水下鱼群监测设备包括水下超声波探测装置、水下摄像装置以及水下照明装置，其中，所述水下超声波探测装置包括多个超声波传感器，所述多个超声波传感器设置于渔场的底部，所述多个超声波传感器均与所述控制设备耦合，用于采集水下鱼群分布数据，并将所述鱼群分布数据发送给所述控制设备；
所述水下摄像装置用于采集水下影像数据，并将所述影像数据发送给所述控制设备；
所述水下照明装置用于为水下摄像环境提供照明；
所述水下照明装置以及所述水下摄像装置均与所述控制设备耦合。
2.根据权利要求1所述的水下鱼群监测设备，其特征在于，所述水下超声波探测装置还包括多个超声波收发器，每个所述超声波传感器通过一个所述超声波收发器与所述控制设备耦合。
3.根据权利要求2所述的水下鱼群监测设备，其特征在于，所述水下超声波探测装置包括12个所述超声波传感器。
4.根据权利要求1所述的水下鱼群监测设备，其特征在于，所述水下摄像装置包括多个摄像头，所述多个摄像头均与所述控制设备耦合。
5.根据权利要求4所述的水下鱼群监测设备，其特征在于，每个所述摄像头均设置在一根立柱上，且每根所述立柱上均设置有用于调节所述摄像头的高度的升降模块。
6.根据权利要求4所述的水下鱼群监测设备，其特征在于，所述水下照明装置包括照明控制器和多盏照明灯，所述多盏照明灯均与所述照明控制器耦合，所述照明控制器与所述控制设备耦合。
7.根据权利要求6所述的水下鱼群监测设备，其特征在于，所述水下照明装置还包括与所述多盏照明灯一一对应的多个可控开关，每盏所述照明灯均通过一个所述可控开关与所述照明控制器耦合。
8.根据权利要求1所述的水下鱼群监测设备，其特征在于，还包括网络交换机，所述水下超声波探测装置、所述水下照明装置以及所述水下摄像装置均通过所述网络交换机与所述控制设备耦合。
9.根据权利要求1所述的水下鱼群监测设备，其特征在于，所述水下超声波探测装置为EK80水下超声波探测装置。
10.一种养殖设备，其特征在于，包括至少四根立柱以及如权利要求1-9中任一项所述的水下鱼群监测设备，所述水下鱼群监测设备中的水下超声波探测装置、水下摄像装置以及水下照明装置均安装于所述至少四根立柱围成的一多边形区域内。

说明书全文

水下鱼群监测设备及养殖设备

技术领域

[0001] 本实用新型涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种水下鱼群监测设备及养殖设备。

背景技术

[0002] 相对于传统近海鱼类养殖，海洋深水养殖所处水域深、离岸距离远、鱼群活动范围大，近年来在世界范围类得到积极探索发展，逐渐成为未来高附加值、高效率的海洋鱼类养殖策略。而现有的海洋养殖产业，还主要采用的是基于养殖网箱的粗放型渔业养殖方式，这样养殖人员就很难获取水下鱼群的活动信息，使得渔业养殖效率较低，且养殖质量不高。实用新型内容

[0003] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种水下鱼群监测设备及养殖设备。

[0004] 为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

[0005] 第一方面，本实用新型实施例提供了一种水下鱼群监测设备，所述监测设备与控制设备耦合，所述监测设备包括水下超声波探测装置、水下摄像装置以及水下照明装置。其中，所述水下超声波探测装置包括多个超声波传感器，所述多个超声波传感器设置于渔场的底部，所述多个超声波传感器均与所述控制设备耦合，用于采集水下鱼群分布数据，并将所述鱼群分布数据发送给所述控制设备。所述水下摄像装置用于采集水下影像数据，并将所述影像数据发送给所述控制设备。所述水下照明装置用于为水下摄像环境提供照明。所述水下照明装置以及所述水下摄像装置均与所述控制设备耦合。

[0006] 优选的，所述水下超声波探测装置还包括多个超声波收发器，每个所述超声波传感器通过一个所述超声波收发器与所述控制设备耦合。

[0007] 优选的，所述水下超声波探测装置包括12个所述超声波传感器。

[0008] 优选的，所述水下摄像装置包括多个摄像头，所述多个摄像头均与所述控制设备耦合。

[0009] 优选的，每个所述摄像头均设置在一根立柱上，且每根所述立柱上均设置有用于调节所述摄像头的高度的升降模块。

[0010] 优选的，所述水下照明装置包括照明控制器和多盏照明灯，所述多盏照明灯均与所述照明控制器耦合，所述照明控制器与所述控制设备耦合。

[0011] 优选的，所述水下照明装置还包括与所述多盏照明灯一一对应的多个可控开关，每盏所述照明灯均通过一个所述可控开关与所述照明控制器耦合。

[0012] 优选的，上述水下鱼群监测设备还包括网络交换机，所述水下超声波探测装置、所述水下照明装置以及所述水下摄像装置均通过所述网络交换机与所述控制设备耦合。

[0013] 优选的，上述水下超声波探测装置为EK80水下超声波探测装置。

[0014] 第二方面，本实用新型实施例还提供了一种养殖设备，包括至少四根立柱以及上述的水下鱼群监测设备，所述水下鱼群监测设备中的水下超声波探测装置、水下摄像装置以及水下照明装置均安装于所述至少四根立柱围成的一多边形区域内。

[0015] 本实用新型实施例提供的水下鱼群监测设备，通过设置于渔场底部的多个超声波传感器采集水下鱼群分布数据，并将采集到的鱼群分布数据发送给所述控制设备，并通过水下照明装置为水下环境提供照明，以便通过水下摄像装置采集水下影像数据，并将所述影像数据发送给所述控制设备。这样控制设备就可以收集鱼群在水下活动的分布数据和影像数据，以实现对鱼群活动信息的实时监测，从而解决现有技术中粗放型渔业养殖方式的弊端。将该水下鱼群监测设备应用于养殖渔场时，能够根据水下鱼群监测设备采集到的实时监测数据来优化渔场养殖策略，有利于提高渔业养殖效率以及养殖质量。附图说明

[0016] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0017] 图1为本实用新型第一实施例提供的水下鱼群监测设备的结构框图；

[0018] 图2为本实用新型第一实施例提供的水下鱼群监测设备的拓扑图；

[0019] 图3为本实用新型第一实施例提供的EK80水下超声波探测装置的一种典型应用拓扑图；

[0020] 图4为本实用新型第二实施例提供的一种养殖设备的养殖区域示意图；

[0021] 图5为本实用新型第二实施例提供的另一种养殖设备的养殖区域示意图。

[0022] 其中，附图标记分别为：

[0023] 控制设备10；水下超声波探测装置20；超声波传感器210；超声波收发器220；水下摄像装置30；摄像头310；水下照明装置40；照明控制器410；照明灯420；可控开关430；第一网络交换机51；第二网络交换机52；第三网络交换机53；第一电源模块61；第二电源模块62。

具体实施方式

[0024] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

[0025] 在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“耦合”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。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在本实用新型中的具体含义。

[0026] 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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0027] 请参照图1，本实用新型第一实施例提供了一种水下鱼群监测设备，该监测设备与控制设备10耦合。该监测设备包括水下超声波探测装置20、水下摄像装置30、水下照明装置40以及控制设备10。水下超声波探测装置20、水下摄像装置30以及水下照明装置40均与控制设备10耦合。其中，水下超声波探测装置20用于采集水下鱼群分布数据，并将鱼群分布数据发送给所述控制设备10。水下摄像装置30用于采集水下影像数据，并将影像数据发送给控制设备10。水下照明装置40用于为水下摄像环境提供照明，有利于摄像装置拍到更清晰的影像。

[0028] 具体的，如图2所示，水下超声波探测装置20包括多个超声波传感器210。多个超声波传感器210设置于渔场的底部，多个超声波传感器210均与所述控制设备10耦合。由于光波和电磁波信号在海水中衰减较大，声波信号在海水中衰减较小，因此利用超声波实时监测鱼群活动状况成为最佳监测手段，并且对鱼类生长没有影响，较适合深海鱼群活动监测。

[0029] 水下超声波探测装置20还包括多个超声波收发器220，每个超声波传感器210通过一个超声波收发器220与控制设备10耦合。超声波收发器220包括有回声测深仪板，回声测深仪板包括具有多路复用功能的收发器通道。

[0030] 在本实用新型实施例的一种具体应用场景中，水下超声波探测装置20可以采用国际先进的EK80水下超声波探测装置，对渔场鱼群活动进行实时三维监控，EK80工作频率为10Hz到500kHz范围，具备记录原始数据、低噪音干扰、多频率(10～50kHz)和宽频带等特点，应用于生物识别、多频率同时发送。超声波收发器220采用EK80WBT(Wide Band Transceiver)超声波收发器，超声波传感器210采用ES70-7C型号的超声波传感器。超声波传感器210连接EK80WBT超声波收发器，EK80WBT超声波收发器与控制设备10通过以太网通讯。该水下超声波探测装置20具体包括12个超声波传感器210。12个超声波传感器210水平安装在渔场底部，声波发射方向指向水面。此时，在每个超声波传感器210位置的垂直方向上可以探测出鱼群密度，并通过在12个超声波传感器210之间的实时探测数据，采用现有的回声信号(Echo Signal)处理算法如回声积分法(Echo Integration)和回声计数法，测算出活鱼的分布情况并将信息以3D形式反馈到控制设备10。

[0031] 图3示出了EK80水下超声波探测装置的一种典型应用场景，包括：显示器A、处理器B(如计算机)、一个以太网关C、一个或多个超声波收发器D以及一个或多个独立或分离式超声波传感器E(ES70-7C)。超声波传感器E采集的数据依次通过超声波收发器D、以太网关C传输到处理器B，处理器B对该数据进行处理后，将处理结果显示在显示器A上。EK80系统通过一种通用可靠的原始数据格式，可在多种声学平台可对数据收集和集成。EK80系统工作频率为10Hz到500kHz范围，为选择各种高分辨率传感器提供可能。

[0032] 本实施例中，水下摄像装置30可以实时监控水下鱼群活动情况，可监控鱼群喂食情况，可观察鱼群喂食习性特点。具体的，水下摄像装置30可以包括多个摄像头310，多个摄像头310均与控制设备10耦合。实际应用中，每个摄像头310均可以设置在一根立柱上，且每根立柱上均设置有用于调节摄像头310的高度的升降模块。

[0033] 其中，升降模块可以是立柱上设置的可升降绞车。例如，水下摄像装置30包括5个摄像头310时，5个摄像头310可以分别布置在5根立柱上设置的可升降绞车上。

[0034] 本监测设备可以应用于传统的近海鱼类养殖，也可以应用于海洋深水养殖。当本监测设备应用于近海鱼类养殖时，在夜晚、光线较弱或水质较浑浊时，需要水下照明装置40可以为水下环境提供照明，以使得水下摄像装置30在夜晚、光线较弱或水质较浑浊时也能拍摄到较清晰的影像。当本监测设备应用于海洋深水养殖时，由于海洋深水养殖所处水域深，就更需要水下照明装置40为水下环境提供照明，这样水下摄像装置30才能拍摄到较清晰的影像。

[0035] 具体的，水下照明装置40包括照明控制器410和多盏照明灯420，多盏照明灯420均与照明控制器410耦合，照明控制器410与控制设备10耦合。实际应用中，照明灯420可以设置在立柱上。需要说明的是，照明灯420与摄像头310可以设置在同一根立柱上，也可以设置在不同的立柱上。

[0036] 进一步，为了方便控制每盏照明灯420的开关，水下照明装置40还包括与多盏照明灯420一一对应的多个可控开关430，每盏照明灯420均通过一个可控开关430与照明控制器410连接。照明控制器410通过控制可控开关430的通断可以控制相应的照明灯420的开关。
其中，可控开关430可以采用继电器或可控硅等可控开关元件。

[0037] 实际应用中，管理人员通过控制设备10发送照明开启命令至照明控制器410，照明控制器410接收到照明开启命令后，根据该照明开启命令控制可控开关430导通，从而开启相应的照明灯420。可以理解的是，管理人员可以根据实际需要控制开启相应照明灯420。

[0038] 另外，水下照明装置40还可以包括亮度传感器，亮度传感器与照明控制器410耦合。实际应用时，亮度传感器设置于相应的渔场中。此时，水下照明装置40所包括的照明灯420均可以采用亮度可调的 LED灯。亮度传感器采集渔场环境的亮度，将采集到的亮度发送给照明控制器410，照明控制器410中预先存储亮度阈值，根据所采集到的亮度与所述亮度阈值的差值实时调节LED灯的亮度，以使得渔场环境的维持在特定的亮度范围内。其中，亮度阈值根据多次试验设置，使得渔场环境的亮度能够保证水下摄像装置30拍摄到较清晰的影像即可。

[0039] 具体的，上述照明控制器410可以包括控制模块和驱动电路模块，控制模块与控制设备10耦合，驱动电路模块的控制端以及可控开关430的控制端均与控制模块耦合，驱动电路模块的输出端与照明灯420耦合。其中，控制模块可以包括单片机、DSP、ARM或FPGA等具有数据处理功能的芯片。驱动电路模块用于驱动照明灯420工作，根据具体使用的照明灯420设置。

[0040] 本实施例中，控制设备10即为上位机控制系统，例如，可以为计算机。控制设备10可以用于发送相应的命令至水下超声波探测装置20、水下摄像装置30以及水下照明装置40，集中控制水下超声波探测装置20、水下摄像装置30以及水下照明装置40。另外，控制设备10还用于接收水下超声波探测装置20采集的水下鱼群分布数据以及水下摄像装置30采集的水下影像数据，以得到鱼群活动信息。

[0041] 当然，控制设备10还可以将接收到的水下鱼群分布数据以及水下影像数据进行显示。

[0042] 本实施例中，控制设备10与水下超声波探测装置20、水下照明装置40以及水下摄像装置30之间可以采用工业以太网通讯。此时，本实施例提供的水下鱼群监测设备还包括网络交换机，水下超声波探测装置20、水下照明装置40以及水下摄像装置30均通过网络交换机与控制设备10耦合。具体的，如图2所示，本监测设备可以包括第一网络交换机51、第二网络交换机52和第三网络交换机53。其中，第三网络交换机53与控制设备10连接，而水下超声波探测装置20中的各超声波收发器连接第一网络交换机51，第一网络交换机51与第三网络交换机53连接，水下摄像装置30中的各摄像头310连接第二网络交换机52，第二网络交换机52也与第三网络交换机53相连接，水下照明装置40中的照明控制器410与第三网络交换机53连接，从而与控制设备10进行工业以太网通讯。

[0043] 当然，上述水下鱼群监测设备还包括电源装置，用于为设备中的各用电模块供电。具体的，可以包括第一电源模块61和第二电源模块62。其中，第一电源模块61用于为各网络交换机及控制设备10供电，第二电源模块62用于为照明控制器410以及各可控开关430供电。作为一种实施方式，第一电源模块61和第二电源模块62的输出电压均可以为230V。

[0044] 综上所述，本实用新型实施例提供的水下鱼群监测设备，通过水下超声波探测装置20采集水下鱼群分布数据，并将所述鱼群分布数据发送给所述控制设备10，并通过水下照明装置40为水下环境提供照明，以便通过水下摄像装置30采集水下影像数据，并将所述影像数据发送给所述控制设备10。这样控制设备10就可以收集鱼群在水下活动的分布数据和影像数据，实现对鱼群活动信息的实时监测，从而解决现有技术中粗放型渔业养殖方式的弊端。将该水下鱼群监测设备应用于养殖渔场时，能够根据水下鱼群监测设备采集到的实时监测数据优化渔场养殖策略，有利于提高渔业养殖效率以及养殖质量。

[0045] 另外，本水下鱼群监测设备还可以通过监控鱼群活动和渔场内部、外部的噪音，来观察分析鱼群对各种噪音的反应情况。尽管通过超声波传感器不能完全评估水下鱼群的准确总量，但可通过比较、评估平时养殖渔场鱼群总量的变化，发出鱼群出逃警示信号。

[0046] 另外，本实用新型第二实施例还提供了一种养殖设备，包括至少四根立柱以及上述第一实施例提供的水下鱼群监测设备。水下鱼群监测设备中的水下超声波探测装置20、水下摄像装置30以及水下照明装置40均安装于所述至少四根立柱围成的一多边形区域内，该多边形区域则为养殖设备内鱼群的活动区域。

[0047] 进一步的，上述至少四根立柱围成的多边形区域的中心还可以设置一根立柱，将所述多边形区域按照对角线划分为多个养殖区域。

[0048] 例如，如图4所示，由四根立柱L1、L2、L3和L4围成的长方体区域P为养殖设备的养殖区域。如图5所示，长方体区域P的中心还设置有一根立柱L5，立柱L5将长方体区域P划分为四个养殖区域，分别为P1、P2、P3和P4。需要说明的是，图4和图5均为养殖设备的俯视图。在该应用场景下，安装于该养殖区域的水下鱼群监测设备具体可以包括12个超声波传感器
210、至少5个摄像头310以及至少5盏照明灯420。12个超声波传感器210水平安装在养殖设备的底部，声波发射方向指向水面。每根立柱上均设置有可升降绞车，摄像头310分别设置在5根立柱上的可升降绞车上，以拍摄养殖区域的影像。照明灯420分别设置在5根立柱上，以为养殖区域提供照明。

[0049] 尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

[0050] 显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

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