本發(fā)明涉及一種魚群探測(cè)系統(tǒng)，特別是涉及一種聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在漁業(yè)生產(chǎn)過程中，魚群探測(cè)是漁業(yè)作業(yè)的前提條件。數(shù)百年來，人類一直在探索如何快速準(zhǔn)確的找到并追蹤魚群。然而，由于魚類集群行為受索餌條件、水溫、鹽都以及種間競爭等因素干擾，行動(dòng)方向往往難以確定。

聲吶技術(shù)發(fā)明后，已廣泛使用于各種漁船，產(chǎn)量也有明顯提高。但單對(duì)聲吶設(shè)備，掃描范圍小，無法滿足大范圍魚群探測(cè)和漁業(yè)資源量評(píng)估的數(shù)據(jù)需求，另外，單一的聲吶數(shù)據(jù)不利于判斷和預(yù)測(cè)魚群的運(yùn)動(dòng)方向以及追蹤。單船的聲吶設(shè)備數(shù)據(jù)使用率較低，無法實(shí)現(xiàn)多船的數(shù)據(jù)共享。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的聲吶設(shè)備掃描范圍小，無法滿足大范圍魚群探測(cè)和漁業(yè)資源量評(píng)估的數(shù)據(jù)需求，以及單一的聲吶數(shù)據(jù)不利于判斷和預(yù)測(cè)魚群的運(yùn)動(dòng)方向以及追蹤的缺陷，提供一種聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：

本發(fā)明提供一種聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，其包括一中央服務(wù)器和多個(gè)分布式的用于置于水面上的探測(cè)浮子，該探測(cè)浮子包括一殼體、一處理器、一聲吶傳感設(shè)備、一水溫探測(cè)設(shè)備和一定位設(shè)備，該處理器、該定位設(shè)備、該聲吶傳感設(shè)備和該水溫探測(cè)設(shè)備均設(shè)置于該殼體內(nèi)；

該聲吶傳感設(shè)備用于探測(cè)該聲吶傳感設(shè)備所屬的探測(cè)浮子所處的水域的魚群深度信息，并將該魚群深度信息傳輸至該處理器；

該水溫探測(cè)設(shè)備用于檢測(cè)該探測(cè)浮子所處的水域的水表面溫度并將該水表面溫度傳輸至該處理器；

該定位設(shè)備用于定位該探測(cè)浮子的定位信息，并將該定位信息傳輸至該處理器；

該處理器用于將該魚群深度信息、該水表面溫度和該定位信息傳輸至該中央服務(wù)器；

該中央處理器用于接收各探測(cè)浮子傳輸來的魚群深度信息、水表面溫度和定位信息，利用每一探測(cè)浮子的魚群深度信息、水表面溫度和定位信息繪制漁場(chǎng)綜合信息圖，并分析魚群的分布情況和環(huán)境數(shù)據(jù)分布情況。

較佳地，該處理器用于在接收到該魚群深度信息后，判斷該魚群深度信息是否是探測(cè)到魚群的信息，在為是時(shí)調(diào)用該水溫探測(cè)設(shè)備和該定位設(shè)備。

較佳地，該探測(cè)浮子還包括一鹽度傳感器和一水流計(jì)，該鹽度傳感器用于檢測(cè)該探測(cè)浮子所處的水域的鹽度并將該鹽度傳輸至該處理器；

該水流計(jì)用于檢測(cè)該探測(cè)浮子所處的水域的水流量并將該水流量傳輸至該處理器；

該處理器還用于將該鹽度和該水流量傳輸至該中央服務(wù)器；

該中央處理器還用于接收各探測(cè)浮子傳輸來的鹽度和水流量，利用每一探測(cè)浮子的魚群深度信息、水表面溫度、定位信息、鹽度和水流量繪制漁場(chǎng)綜合信息圖，并分析魚群的分布情況和環(huán)境數(shù)據(jù)分布情況。

較佳地，該聲吶傳感設(shè)備設(shè)置于該殼體的底部，且垂直于海水方向設(shè)置。

較佳地，該中央處理器用于在接收到各探測(cè)浮子傳來的魚群深度信息、水表面溫度和定位信息后，設(shè)置圖像顯示間隔比例，利用各水表面溫度和定位信息繪制水溫分布圖，利用各魚群深度信息和定位信息繪制魚群分布圖，并將該水溫分布圖和該魚群分布圖合并繪制魚群綜合信息圖。

較佳地，該中央處理器還用于利用圖像分析法分析該魚群綜合信息圖，計(jì)算魚群的中心位置、最適水溫分布區(qū)域，并判斷該魚群的中心位置是否在該最適水溫分布區(qū)域內(nèi)，在為是時(shí)則將該魚群的中心位置作為預(yù)測(cè)熱點(diǎn)漁場(chǎng)，在為否時(shí)分析魚群分布范圍和最適溫度分布區(qū)域的重合區(qū)域，并計(jì)算該重合區(qū)域內(nèi)魚群的中心位置，將該重合區(qū)域內(nèi)魚群的中心位置作為預(yù)測(cè)熱點(diǎn)漁場(chǎng)。

本發(fā)明還提供一種聲吶魚群探測(cè)方法，其特點(diǎn)在于，其利用上述的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該聲吶魚群探測(cè)方法包括以下步驟：

該聲吶傳感設(shè)備探測(cè)該聲吶傳感設(shè)備所屬的探測(cè)浮子所處的水域的魚群深度信息，并將該魚群深度信息傳輸至該處理器；

該水溫探測(cè)設(shè)備檢測(cè)該探測(cè)浮子所處的水域的水表面溫度并將該水表面溫度傳輸至該處理器；

該定位設(shè)備定位該探測(cè)浮子的定位信息，并將該定位信息傳輸至該處理器；

該處理器將該魚群深度信息、該水表面溫度和該定位信息傳輸至該中央服務(wù)器；

該中央處理器接收各探測(cè)浮子傳輸來的魚群深度信息、水表面溫度和定位信息，利用每一探測(cè)浮子的魚群深度信息、水表面溫度和定位信息繪制漁場(chǎng)綜合信息圖，并分析魚群的分布情況和環(huán)境數(shù)據(jù)分布情況。

較佳地，其包括以下步驟：

S1、該聲吶傳感設(shè)備探測(cè)該探測(cè)浮子所處的水域的魚群深度信息，并將該魚群深度信息傳至該處理器；

S2、該處理器判斷該魚群深度信息是否是探測(cè)到魚群的信息，若是則進(jìn)入步驟S3，否則重復(fù)執(zhí)行步驟S1；

S3、該水溫探測(cè)設(shè)備檢測(cè)該探測(cè)浮子所處的水域的水表面溫度并將該水表面溫度傳輸至該處理器；

S4、該定位設(shè)備定位該探測(cè)浮子的定位信息，并將該定位信息傳輸至該處理器；

S5、該處理器將該魚群深度信息、該水表面溫度和該定位信息傳輸至該中央服務(wù)器；

S6、該中央處理器接收各探測(cè)浮子傳輸來的魚群深度信息、水表面溫度和定位信息，利用每一探測(cè)浮子的魚群深度信息、水表面溫度和定位信息繪制漁場(chǎng)綜合信息圖，并分析魚群的分布情況和環(huán)境數(shù)據(jù)分布情況。

較佳地，該探測(cè)浮子還包括一鹽度傳感器和一水流計(jì)，該聲吶魚群探測(cè)方法還包括以下步驟：

該鹽度傳感器檢測(cè)該探測(cè)浮子所處的水域的鹽度并將該鹽度傳至該處理器；

該水流計(jì)檢測(cè)該探測(cè)浮子所處的水域的水流量并將該水流量傳至該處理器；

該處理器將該鹽度和該水流量傳輸至該中央服務(wù)器；

該中央處理器接收各探測(cè)浮子傳輸來的鹽度和水流量，利用每一探測(cè)浮子的魚群深度信息、水表面溫度、定位信息、鹽度和水流量繪制漁場(chǎng)綜合信息圖，并分析魚群的分布情況和環(huán)境數(shù)據(jù)分布情況。

較佳地，該中央處理器執(zhí)行以下步驟：

接收各探測(cè)浮子傳來的魚群深度信息、水表面溫度和定位信息；

設(shè)置圖像顯示間隔比例；

利用各水表面溫度和定位信息繪制水溫分布圖；

利用各魚群深度信息和定位信息繪制魚群分布圖；

將該水溫分布圖和該魚群分布圖合并繪制魚群綜合信息圖。

較佳地，該中央處理器還執(zhí)行以下步驟：

利用圖像分析法分析該魚群綜合信息圖，計(jì)算魚群的中心位置、最適水溫分布區(qū)域；

判斷該魚群的中心位置是否在該最適水溫分布區(qū)域內(nèi)，在為是時(shí)則將該魚群的中心位置作為預(yù)測(cè)熱點(diǎn)漁場(chǎng)，在為否時(shí)分析魚群分布范圍和最適溫度分布區(qū)域的重合區(qū)域，并計(jì)算該重合區(qū)域內(nèi)魚群的中心位置，將該重合區(qū)域內(nèi)魚群的中心位置作為預(yù)測(cè)熱點(diǎn)漁場(chǎng)。

在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

本發(fā)明提供一種聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)及方法，通過將該系統(tǒng)分布式布置于大范圍海域，實(shí)時(shí)探測(cè)魚群的位置動(dòng)態(tài)變化以及水溫的分布變化，然后將數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可以更好的預(yù)測(cè)漁情動(dòng)態(tài)跟蹤。同時(shí)，也可為大范圍漁業(yè)資源量評(píng)估提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。既解決了一定海域內(nèi)數(shù)據(jù)共享，又實(shí)現(xiàn)了大范圍數(shù)據(jù)的收集，另外還增加了水溫條件，可以修正預(yù)測(cè)模型。

本發(fā)明的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)掃描范圍大，能夠滿足大范圍魚群探測(cè)和漁業(yè)資源量評(píng)估的數(shù)據(jù)需求，實(shí)現(xiàn)多船的數(shù)據(jù)共享，有利于判斷和預(yù)測(cè)魚群的運(yùn)動(dòng)方向以及追蹤。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)低功耗系統(tǒng)處理流程圖。

圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯總處理流程圖。

圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)的魚群位置分布圖制作流程圖。

圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)的魚群位置分布預(yù)測(cè)流程圖。

圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)的中心計(jì)算流程圖。

圖7為本發(fā)明較佳實(shí)施例的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)的聲吶魚群探測(cè)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

本實(shí)施例提供一種聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)，其包括一中央服務(wù)器和多個(gè)分布式的用于置于水面上的探測(cè)浮子。

其中，如圖1所示，該探測(cè)浮子包括：一個(gè)聲吶傳感設(shè)備106、一個(gè)微型處理器(MCU)103、一個(gè)GPS定位設(shè)備104、一個(gè)水溫探測(cè)設(shè)備108、一個(gè)無線傳輸設(shè)備109、一個(gè)電源管理器102、一個(gè)電源101和一個(gè)殼體(圖中未示出)。

電源101為聲吶傳感設(shè)備106、微型處理器103、GPS定位設(shè)備104、無線傳輸設(shè)備109、水溫探測(cè)設(shè)備108供電；該殼體用于為聲吶傳感設(shè)備106、微型處理器103、GPS定位設(shè)備104、無線傳輸設(shè)備109、水溫探測(cè)設(shè)備108和電源101提供浮力和防水功能；聲吶傳感設(shè)備106安裝于該殼體底部，并垂直向海底方向探測(cè)；微型處理器103與聲吶傳感設(shè)備106、水溫探測(cè)設(shè)備108、GPS定位設(shè)備104和無線傳輸設(shè)備109電連接。

電源101和電源管理器102電連接，電源管理器的輸出端與聲吶傳感設(shè)備106、微型處理器103、GPS定位設(shè)備104、無線傳輸設(shè)備109以及水溫探測(cè)設(shè)備108的輸入端電連接。

聲吶傳感設(shè)備106用于探測(cè)該聲吶傳感設(shè)備所屬的探測(cè)浮子所處的水域的魚群深度信息，并將該魚群深度信息傳輸至微型處理器103。

該水溫探測(cè)設(shè)備108用于檢測(cè)該探測(cè)浮子所處的水域的水表面溫度并將該水表面溫度傳輸至微型處理器103。

GPS定位設(shè)備104用于定位該探測(cè)浮子的定位信息，并將該定位信息傳輸至微型處理器103。

微型處理器103用于將該魚群深度信息、該水表面溫度和該定位信息傳輸至該中央服務(wù)器。微型處理器103主要是指可編輯邏輯控制器(S8051、ARM片上系統(tǒng)等)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過可編輯邏輯控制器寫入控制程序使其具有指令接收、發(fā)送、處理的功能。

聲吶傳感設(shè)備106、水溫探測(cè)設(shè)備108、無線傳輸設(shè)備109三個(gè)器件采集的數(shù)據(jù)以間接或直接的方式發(fā)送給微型處理器103的內(nèi)部存儲(chǔ)器，再經(jīng)過無線傳輸設(shè)備109發(fā)送至中央服務(wù)器。

進(jìn)一步地，聲吶傳感設(shè)備106以間接方式與微型處理器103連接，中間添加信號(hào)轉(zhuǎn)化器105，可減少微型處理器103的計(jì)算量；水溫探測(cè)設(shè)備108以間接方式與微型處理器103連接，中間添加A/D轉(zhuǎn)換器107，可減少微型處理器103的計(jì)算量。

無線傳輸設(shè)備109可以是WI-FI裝置，也可以但不僅限于藍(lán)牙設(shè)備、Zigbee模塊、蜂窩網(wǎng)裝置及其上述的組合，方便根據(jù)范圍選擇不同傳輸設(shè)備以降低能耗。而且，無線傳輸設(shè)備109分成發(fā)射器和接收器，發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)使用不同設(shè)備進(jìn)行，可提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

電源101可以是蓄電池或者有線充電電池，也可以是太陽能光板供電，還可以是波浪發(fā)電裝置以及任何其他可再生能源電池。電池可以是鋰電池，聚合物電池、鎳電池等，為聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)提供充足的能源供給。

該聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)GPS定位設(shè)備104，可以是部分探測(cè)浮子所含有，通過相對(duì)位置來確定其他探測(cè)浮子的準(zhǔn)確位置，可減少所述的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)整體能耗。

該聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)還可以包括一個(gè)攝像裝置，包括但不僅限于照相機(jī)、攝像機(jī)，以及紅外攝像設(shè)備等，利用成像分析及驗(yàn)證，提高所述的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確度。

該聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)包含節(jié)能處理模式，控制程序主要寫入到微型處理器103，參見圖2。聲吶傳感設(shè)備106以全天候(或工作要求階段)運(yùn)行，持續(xù)監(jiān)測(cè)水中是否有魚群存在，而水溫探測(cè)設(shè)備108、GPS定位設(shè)備104處于休眠狀態(tài)。當(dāng)微型處理器103經(jīng)過步驟202即MCU發(fā)送指令、203即聲吶探測(cè)設(shè)備發(fā)出探測(cè)波、204即聲吶探測(cè)設(shè)備檢測(cè)到反射波、205即MCU接收聲吶傳感設(shè)備數(shù)據(jù)，之后經(jīng)過步驟206即判斷是否探測(cè)到魚群，當(dāng)判斷為是時(shí)，則啟動(dòng)處于休眠狀態(tài)的水溫探測(cè)器108、GPS定位設(shè)備104，上述兩種設(shè)備開始記錄數(shù)據(jù)并發(fā)送至微型處理器103。

微型處理器103內(nèi)包含數(shù)據(jù)發(fā)送處理程序，其控制流程參見圖3。水溫探測(cè)數(shù)據(jù)301、聲吶設(shè)備數(shù)據(jù)302、GPS定位數(shù)據(jù)303發(fā)送至微型處理器103，經(jīng)過步驟304即數(shù)據(jù)分析及格式化、步驟305即添加索引頭文件，再經(jīng)過無線傳輸設(shè)備109發(fā)送至該中央服務(wù)器。

該聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)還包括中央服務(wù)器和魚群分布圖制作流程，參見圖4。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為廣域網(wǎng)，每一個(gè)探測(cè)浮子可以將數(shù)據(jù)直接上傳至該中央服務(wù)器。當(dāng)聲吶傳感設(shè)備106、水溫探測(cè)設(shè)備108、GPS定位設(shè)備104三者設(shè)備完成數(shù)據(jù)采集，并經(jīng)無線傳輸設(shè)備109發(fā)送至中央服務(wù)器。中央服務(wù)器經(jīng)過步驟401即獲得聲吶、水溫、GPS定位數(shù)據(jù)(即該魚群深度信息、該水表面溫度和該定位信息)，步驟402即建立XY二維直角坐標(biāo)系，步驟403即設(shè)置圖像顯示間隔比例，步驟404即利用定位數(shù)據(jù)和浮子的水溫?cái)?shù)據(jù)制作水溫分布圖，步驟405即利用定位數(shù)據(jù)和浮子的聲吶數(shù)據(jù)制作魚群分布圖，步驟406即制作魚群綜合信息圖。

利用魚群綜合信息圖可以直觀的了解到魚群的分布情況。該中央處理器用于接收各探測(cè)浮子傳輸來的魚群深度信息、水表面溫度和定位信息，利用每一探測(cè)浮子的魚群深度信息、水表面溫度和定位信息繪制漁場(chǎng)綜合信息圖，并分析魚群的分布情況和環(huán)境數(shù)據(jù)分布情況。

該聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)具有魚群預(yù)測(cè)功能，參加圖5。當(dāng)聲吶傳感設(shè)備106、水溫探測(cè)設(shè)備108、GPS定位設(shè)備104三者設(shè)備完成數(shù)據(jù)采集，并經(jīng)無線傳輸設(shè)備109發(fā)送至中央服務(wù)器。中央服務(wù)器經(jīng)過步驟501即獲得水溫、聲吶、定位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(即該魚群深度信息、該水表面溫度和該定位信息)、步驟502即利用圖像分析法結(jié)合該魚群綜合信息圖，計(jì)算魚群的中心位置、最適水溫分布區(qū)域、步驟503即判斷魚群中心是否在最適水溫分布區(qū)域內(nèi)，若步驟503判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟506即將上述魚群中心位置設(shè)為預(yù)測(cè)熱點(diǎn)漁場(chǎng)；若步驟503判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟504即分析魚群分布范圍和最適溫度分布區(qū)域的重合區(qū)域，再執(zhí)行步驟505即計(jì)算上述重疊區(qū)內(nèi)魚群中心，然后執(zhí)行步驟506即將上述魚群中心位置設(shè)為預(yù)測(cè)熱點(diǎn)漁場(chǎng)。

所述的漁場(chǎng)中心計(jì)算法，優(yōu)選的計(jì)算漁場(chǎng)的幾何中心，參見圖6。中央服務(wù)器利用圖像分析法，經(jīng)步驟701即獲得邊界坐標(biāo)(x1,y1)(x2,y2)……(xn,yn)，所述的邊界是指步驟405制作的魚群分布圖的邊界；經(jīng)步驟702即計(jì)算中心坐標(biāo)LX＝(x1+x2+……+xn)/n，LY＝(y1+y2+……+yn)/n，在經(jīng)過步驟703即得出漁場(chǎng)中心坐標(biāo)為(LX,LY)。漁場(chǎng)中心計(jì)算法則，也可以是重心法則或加權(quán)中心法則等變形。

本發(fā)明的聲吶魚群探測(cè)系統(tǒng)利用聲吶傳感設(shè)備的反射性能，對(duì)魚群進(jìn)行測(cè)距，其原理參見圖7，聲吶探測(cè)設(shè)備106通過發(fā)送檢測(cè)波601，和接收到反射波602，完成對(duì)魚群的定位。

本發(fā)明的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為廣域網(wǎng)，每一個(gè)探測(cè)浮子可以將數(shù)據(jù)直接或者間接的形式上傳至中央服務(wù)器。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明提供的發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行常規(guī)的改進(jìn)。例如選用不同類型的傳感設(shè)備及其組合(如光傳感器、鹽都傳感器、水流計(jì)等)，根據(jù)數(shù)據(jù)容量選用不同的上級(jí)網(wǎng)絡(luò)(無線自組網(wǎng)、藍(lán)牙等)等等。

綜上所述，電源為聲吶傳感設(shè)備、微型處理器、GPS定位設(shè)備、無線傳輸設(shè)備供電，保證各個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)作；聲吶傳感設(shè)備、水溫探測(cè)設(shè)備、GPS定位設(shè)備可以收集當(dāng)前探測(cè)浮子所在的位置信息、魚群深度信息、水溫信息；微型處理器可以實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備資源管理，包括使用程序自動(dòng)控制，以節(jié)省能耗；無線傳輸設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)浮子的數(shù)據(jù)，與中央服務(wù)器交互。操作者可以通過無線傳輸設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令，微型處理器接收操作指令，啟動(dòng)聲吶傳感設(shè)備、GPS定位設(shè)備、水溫探測(cè)設(shè)備采集對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)經(jīng)微型處理器處理后，經(jīng)無線傳輸設(shè)備發(fā)送至中央服務(wù)器。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。