[发明专利]一种网箱养殖生物量监测声学系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网箱养殖生物资源量监测的声学监测系统与方法，特别涉及一种网箱养殖生物的大小尺寸、生物群数量及资源总量的测量与监测系统及方法。 

背景技术

对于渔业养殖户来讲，及时而准确估计网箱中养殖生物（例如鱼）的尺寸、数量和生物总量是非常必要的，它能够及时掌握网箱中养殖生物的生长状态，对于提高生产效率。节约成本，提高利润影响较大。 

一般来讲，养殖企业在近海或湖泊中放入“深水网箱”，沉入到水中，通常网箱由塑料骨架和网状材料编织而成，以防止网箱中养殖生物群的逃逸，同时，又能保持网箱中水循环流动，从而保证养殖生物的味道鲜美。 

对渔业养殖企业，盈利和风险控制与养殖生物的尺寸、质量和总量有着直接的关系，为了尽量减少因疾病、偷盗等因素带来的利润损失，尽量将养殖生物养殖在深水区。这给养殖生物的监测带来较大困难。与其他养植产品不同，无法用人工处理方法进行统计,人工计量方法容易增加养殖生物的疾病传染，甚至会导致养殖生物的死亡，带来利润的损失。精确的估计网箱中养殖生物的尺寸、质量和总量对于制订喂养计划、食物的供养量、监测养殖生物的丢失逃逸、疾病监测都至关重要。 

发明内容

本发明目的是提供一种网箱中养殖生物尺寸、质量及总量实时监测装置和方法，实现准确获取网箱养殖区生物生长过程信息。 

一种用于网箱养殖生物量监测的声学系统，包括：水声换能器，收发控制装置，该收发控制装置产生至少一种声脉冲信号，通过水声换能器发射到网箱的水体中，并接收网箱中养殖生物的回波信号，以及数据处理设备，用于对网箱中的养殖生物的回波信号进行分析、处理和显示。 

进一步的，该系统还包括： 

自由测量平台，其位于于养殖网箱上部水面，水声换能器通过一万向悬挂装置设置在自由测量平台上，该万向悬挂装置使得水声换能器保持稳定，自由测量平台能够使水声换能器在网箱上部水面实现水平移动和与水平移动方向垂直的平面内的自由转动；上述与水平移动方向垂直的平面内的自由转动使水声换能器的照射波束能够在垂直于移动方向的平面内旋转，使得照射波束照射到网箱的整个截面，水声换能器通过水平移动和与水平移动方向垂直的平面内的自由转动，使照射波束照射到网箱中的任何位置。 

进一步的，所述系统还包括： 

无线/有线通信设备，用于实现数据处理设备和收发控制装置之间的数据传输； 

温度传感器，用于测量网箱的温度，以及 

方向传感器，用于检测水声换能器波束方向和位置； 

其中，所述温度传感器和方向传感器获得的数据信息通过标准的以太网接口传输到数据处理设备，数据处理设备通过处理传感器数据和回波信号获得评估和监测数据，并根据方向传感器检测到的水声换能器的波束方向和位置，向收发控制装置发送控制信息，以矫正水声换能器发射声波的偏差。 

进一步的，所述收发控制装置包括控制接口、收发转换电路、信号发射电路、信号接收电路、控制电路和预处理模块，其中， 

信号发射电路包括信号驱动电路、信号功放电路、信号匹配电路，声学信号经过上述电路后生成声波脉冲信号，通过收发转换电路施加到水声换能器； 

信号接收电路包括前级放大电路、动态调节电路、二级放大电路、滤波器、A/D采样电路，水声换能器接收的回波信号经过收发转换、前级放大、动态调节、二级放大和滤波后，再经AD采样传送至预处理模块； 

控制电路，其通过控制接口从无线/有线通信设备接收平台控制信号和声学参数，以控制自由测量平台的水平移动和自由转动，并根据上述声学参数对信号发射电路进行参数调整，以获得声波脉冲信号； 

预处理模块，其用于对接收的回波信号的进行预处理，并将预处理后的数据通过控制接口传送给数据处理设备。 

进一步的，收发控制装置与水声换能器通过电缆相连接，该收发控制装置放置在网箱的边缘，或者与自由测量平台一体设置。 

进一步的，所述平台控制信号包括移动速度信号、移动方向信号、扫描断面信号。 

进一步的，所述声学参数包括工作频率、信号类型、脉冲宽度。 

本发明还提供了一种网箱养殖生物量监测方法，该方法利用了上述用于网箱养殖生物量监测的声学系统，该方法包括如下步骤： 

步骤一：通过数据处理设备分别向收发控制装置和自由测量平台发出控制指令，开启水声换能器并发出照射波束，使自由测量平台带动水声换能器进行水平移动以及与水平移动方向垂直的平面内的自由转动；