гидроакустическая система контроля наполняемости нерестилищ

Формула изобретения

Гидроакустическая система контроля наполняемости нерестилищ, содержащая последовательно соединенные излучающий тракт, приемно-излучающую антенну, приемный тракт, счетно-логический блок и индикатор, отличающаяся тем, что она снабжена последовательно соединенными вычислительным блоком и блоком формирования выходных данных, подключенными между счетно-логическим блоком и индикатором, приемно-передающим устройством, связанным с вычислительным блоком, счетно-логическим блоком и блоком формирования выходных данных, а также подключенными к счетно-логическому блоку последовательно соединенными второй приемной антенной и приемным трактом.

Описание изобретения к патенту

Гидроакустическая система контроля наполняемости нерестилищ (СКНН) относится к области гидроакустической техники и может быть использована для учета численности лосося, прошедшего на нерестилище, методами активной гидролокации на основе использования комплексированной информации о характеристиках отраженной и проникающей волн.

Известны гидроакустические системы определения численности лосося методами активной гидролокации [1], однако они не обеспечивают определения направления движения особей (подъем на нерестилище и «скатывание»), использование для определения численности характеристик лишь отраженной стаей акустической волны обуславливает погрешности оценки численности обнаруженных особей, возрастающей с увеличением протяженности стаи в направлении локации.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является акустическое рыбосчетное устройство (АРСУ) [2], предназначенное для учета количества рыб, идущих на нерест, и количества молоди, выпускаемой рыбозаводами в водоемы, и содержащее следующие последовательно соединенные блоки:

- излучающий тракт;

- приемно-излучающую антенну, состоящую из одной или нескольких секций пьезокерамических гидрофонов;

- приемный тракт;

- счетно-логическую схему;

- индикатор.

Использование АРСУ показало, что прибор пригоден для определения поведения рыб в различных условиях, определения динамики хода рыбы в потоке воды, оценки количества рыб в потоке воды, однако достоверность численной оценки количества рыб при локации протяженных стад резко снижается в результате:

- сливания эхосигналов от нескольких рыб;

- невозможности контроля особей, находящихся за пределами зоны эффективного гидроакустического зондирования;

- неучета направления движения особей.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности учета лососевых, идущих на нерест, за счет:

- повышения достоверности численной оценки прошедшего на нерест стада;

- обеспечения непрерывного мониторинга хода лосося в нерестовый период;

- организации автоматической дистанционной передачи данных в центр обработки информации.

Указанная цель достигается тем, что система контроля наполняемости нерестилищ (СКНН), содержащая последовательно соединенные излучающий тракт, приемно-излучающую антенну, приемный тракт, счетно-логический блок и индикатор, снабжена последовательно соединенными вычислительным блоком и блоком формирования выходных данных, подключенными между счетно-логическим блоком и индикатором, к блоку формирования выходных данных подключено приемно-передающее устройство, связанное с вычислительным и счетно-логическим блоками, к счетно-логическому блоку подключены последовательно соединенные вторая приемная антенна и приемный тракт.

Дополнение СКНН второй приемной антенной с приемным трактом, вычислительным блоком, блоком формирования выходных данных, приемно-передающим устройством, связанным с блоком формирования выходных данных, вычислительным и счетно-логическим блоками позволяет:

- повысить достоверность численной оценки лососевых, прошедших на нерестилище, на основе комплексирования информации от трех каналов обнаружения, реализующих различные принципы определения количества обнаруженных особей;

- обеспечить автоматизацию сбора информации, дистанционные управление режимами работы СКНН и передачу отчетных данных на стационарные посты учета.

На фиг. 1 представлена блок-схема СКНН, на фиг. 2 представлена блок-схема СКНН в конкретном исполнении.

СКНН состоит из последовательно соединенных излучающего тракта 1, приемно-излучающей антенны 2, приемного тракта 3, счетно-логического блока 4, вычислительного блока 5, блока формирования выходных данных 6 и индикатора 7. К счетно-логическому блоку подключены последовательно соединенные вторая приемная антенна 8 и приемный тракт 9. К вычислительному блоку подключено приемно-передающее устройство 10, связанное с блоком формирования выходных данных 6 и счетно-логическим блоком 4.

Рассмотрим работу СКНН на примере конкретного исполнения. С излучающего тракта 1 импульс посылки, сформированный генератором 11 и усиленный усилителем мощности 12, поступает на приемно-излучающую антенну 2. Антенна преобразует электрический сигнал в акустический, принимает акустический сигнал, отраженный от рыбной стаи, преобразует его в электрический и передает в приемный тракт 3, где производится предварительное усиление сигнала в предусилителе 13 и аналого-цифровое преобразование в блоке АЦП 14. Далее в блоке 15 производится выделение доплеровского сдвига частот, обусловленного движением особей лосося, путем сравнения частоты принятого сигнала с частотой опорного генератора блока 11. В блоке 16 производится расчет вектора скорости обнаруженных особей лосося. В блоке 17 производится определение времени объемной реверберации, обусловленной вторичными излучениями от особей лосося, находящихся в зоне действия приемно-передающей антенны 2.

С приемного тракта 3 в счетно-логический блок 4 на осреднитель 18 поступают:

- длительность объемной реверберации с блока 17;

- величина скорости (для задания времени осреднения сигналов), направление вектора скорости (позволяет разделить обнаруженных особей по группам: «поднявшиеся» и «скатившиеся») с блока 16;

- принятые отраженные от особей лосося импульсы с блока 14.

Одновременно акустический сигнал с приемно-излучающей антенны 2, ослабленный в результате частичного отражения и поглощения при прохождении через тела рыб, находящихся между приемно-излучающей 2 и второй приемной антенной 8, устанавливаемой на противоположном берегу протоки, поступает в приемный тракт 9, где после усиления в предусилителе 19 и аналого-цифрового преобразования в блоке АЦП 20 сигнал поступает в счетно-логический блок 4 на осреднитель 18. Осредненные сигналы поступают в счетно-логические схемы для определения численности особей:

- по уровню ослабления проникающей волны - в блок 21;

- по длительности объемной реверберации - в блок 22;

- по количеству отраженных импульсов - в блок 23.

Данные счетных схем о количестве обнаруженных особей лосося по трем каналам поступают в вычислительный блок 7, где производится определение вероятнейшего значения числа обнаруженных особей путем комплексирования информации с учетом весовых коэффициентов по каждому каналу. Полученное вероятнейшее значение количества особей с учетом знака («+» - поднявшиеся на нерестилище, «-» - «скатившиеся») поступает в блок формирования выходных данных 6 на блок оперативной информации 24. По окончании каждых суток данные о ходе лосося с привязкой ко времени записываются в блок базы данных 25, далее поступают в приемно-передающее устройство 10 и передаются по радиоканалу на стационарный пост учета данных. Предусмотрены возможность получения данных от блока формирования выходных данных 6 по запросу и изменение параметров работы вычислительного блока 5 (изменение весовых коэффициентов вычислительных каналов) и счетно-логического блока 4 (изменение интервала осреднения) путем передачи управляющих сигналов по радиоканалу через приемно-передающее устройство 10 и в ручном режиме.

При использовании ручного режима работы информация о состоянии системы, оперативные и накопленные в базе данные выводятся на дисплей индикатора 7.

Таким образом, предложенная система контроля наполняемости позволяет:

- автоматизировать контроль за ходом лосося на нерест в реальном времени с формированием детализированных форм отчета;

- повысить достоверность учетных данных за счет комплексирования информации от трех каналов, реализующих различные принципы определения численности обнаруженных особей, и за счет учета «скатывающихся» особей;

- обеспечить дистанционный сбор данных и управление режимами работы системы по радиоканалу;

- использовать СКНН как на оборудованных рыбоводах, так и на необорудованных нерестилищах.

Источники информации

1. Шишкова Е.В. Физические основы промысловой гидроакустики. - М.: Пищевая промышленность, 1977. - 247 с.

2. Марколия А.И. Акустические устройства для счета молоди рыб // Рыбное хозяйство. - 2003. - №1. - С.46-47 (прототип).