Автономный программно-аппаратный комплекс для фиксирования и оценки пространственного распределения биомассы рыб

Авторы патента:

Флёрова Екатерина Александровна (RU)

G01S15/00 - Системы с использованием отражения или вторичного излучения акустических волн, например системы гидроакустических станций

Владельцы патента RU 2724961:

Общество с ограниченной ответственностью "Сойминтех" (RU)

Изобретение относится к рыбной промышленности. Автономный программно-аппаратный комплекс для фиксирования и оценки пространственного распределения биомассы рыб, состоящий из нескольких плавучих измерительных станций (ИС), каждая из которых оборудована эхолотом, стационарно расположенных (заякоренных) на контролируемой акватории, и базовой станции (БС), расположенной на берегу, объединенных по радиоканалу в единую сеть, по которой результаты измерений поступают от ИС, которые имеют функцию ретрансляторов, к БС, где сохраняются в локальной или удаленной базе данных, на основе данных из которой автоматически генерируется анимированная карта, визуально отображающая пространственно-временную динамику распределения биомассы рыб на контролируемой акватории. ИС опционально могут оснащаться передатчиками автоматической идентификационной системы АИС (для эксплуатации в зонах интенсивного судоходства), солнечными батареями для продления срока автономной работы. Предлагаемое изобретение позволяет осуществлять мониторинг пространственного распределения биомассы рыб на контролируемой акватории, не требует проведения съемок с судна, имеет длительный срок автономной работы, предусматривает возможность удаленного доступа к данным и управление настройками через сеть Интернет. Перечисленные характеристики комплекса позволяют существенно снизить стоимость проведения промысловой разведки, получать более актуальную и подробную информацию о распределении объектов промысла, а следовательно, повысить эффективность работы промыслового флота.

Изобретение относится к рыбной промышленности, а именно к средствам мониторинга пространственного распределения водных биологических ресурсов (промысловой разведки), необходимого для рациональной организации промысла.

Известны устройства для поиска и оценки биомассы водных биологических ресурсов (объектов промысла) гидроакустическим методом: эхолоты и гидролокаторы. Эти устройства имеют бортовые или буксируемые, активные или пассивные, одно- или многолучевые антенны и в большинстве своем предназначены для эксплуатации с мобильной платформы (судна). Мониторинг пространственного распределения биомассы рыб проводят по результатам гидроакустической съемки по запланированной или случайной схеме разрезов. Для наблюдения пространственно-временной динамики биомассы с целью прогнозирования промысловой обстановки на контролируемой акватории необходимо провести серию последовательных съемок, что требует затрат времени и средств.

Известен многолучевой научный эхолот для учета водных биоресурсов (RU 178905 U1, G01S 15/96, 23.04.2018), который предназначен для лоцирования акваторий, поиска и подсчета количества рыбы, определения параметров отдельных рыб и рыбных скоплений. В результате применения многолучевой антенны устройство имеет значительно увеличенную зону обнаружения в сравнении с большинством эхолотов, имеющих однолучевые гидроакустические антенны. Анализ временной динамики пространственного распределения биомассы промысловых объектов по данным рассматриваемого устройства требует проведения учетной съемки в нескольких повторностях.

Известна гидроакустическая многолучевая система для определения численности и параметров рыб (RU 167164 U1, G01S 15/00, 27.12.2016), предназначенная для использования на судах рыболовного и научно-исследовательского флота. Система позволяет получать динамически изменяемые во времени значения количества обнаруженных рыб, а также параметры их движения и миграционного поведения.

Известна буксируемая пассивная гидролокационная система для обнаружения и пеленгирования гидробионтов (RU 138624 U1, G01S 15/96, 20.03.2014), предназначенная для рациональной организации промысла и экологического мониторинга. Система позволяет обнаруживать и лоцировать скопления гидробионтов в условиях внешних шумов от судна-буксировщика, благодаря подавлению мешающих сигналов техногенного характера, и тем самым повысить эффективность и эксплуатационные возможности системы.

Известно устройство для поиска рыб (RU 98087 U1, A01K 79/00, 10.10.2010), включающее в себя несколько буксируемых под водой эхолокационных датчиков вертикального зондирования в направлении дна и поверхности воды, за счет чего значительно увеличивается зона обнаружения рыб. Увеличение зоны обнаружения объектов промысла позволяет уменьшить количество обследуемых разрезов и сократить временные и материальные затраты на проведение разведки.

Вышеперечисленные устройства предполагают обязательное использование судна в качестве мобильной платформы, что зачастую приводит к недооценке биомассы ВБР (водных биологических ресурсов), поскольку известно явление распугивания объектов учета движущимся судном, что изучено на примере представителей отрядов лососеобразные и сельдеобразные [1, 2, 3]. Эксплуатация судна и регистрирующей аппаратуры во время проведения съемки требует участия экипажа (оператора), что приводит к дополнительным затратам.

Известны устройства для учета гидроакустическим способом проходящих на нерест ценных видов рыб, представляющие из себя гидроакустические излучатели, устанавливаемые стационарно на заякоренных придонных и плавучих платформах, и соединенные с береговой компьютеризированной контрольно-измерительной системой по проводной (RU 52647 U1, G06M 3/00, 10.04.2006) или беспроводной (RU 73747 U1, G06M 3/00, 27.05.2008; RU 82357 U1, G06M 3/00, 20.04.2009) линии связи. Удаление платформ с излучателями от берега ограничено длиной сигнального кабеля (в случае использования проводной линии связи) или дальностью приема связи по радиоканалу (в случае использования беспроводной линии связи). Автономность устройства ограничена емкостью используемых элементов питания, а также объемом хранилища регистрируемых данных.

Предлагаемый автономный программно-аппаратный комплекс для фиксирования и оценки пространственного распределения биомассы рыб предназначен для сбора и анализа информации о пространственном распределении и оценки биомассы рыбных скоплений на заданной акватории. Комплекс состоит из нескольких плавучих измерительных станций (ИС), стационарно расположенных (заякоренных) на контролируемой акватории, и базовой станции (БС), расположенной на берегу. ИС гидроакустическим методом определяют плотность распределения рыбных скоплений в точках их установки. Обработка первичной информации, поступающей с гидроакустического модуля (эхолота вертикального зондирования) производится непосредственно микроконтроллером ИС методом послойного эхоинтегрирования. По радиоканалу результаты измерений поступают от ИС к БС, где сохраняются в локальной базе данных, либо передаются по сети Интернет в базу данных на удаленном сервере. На основе данных из БД автоматически генерируется анимированная карта, визуально отображающая пространственно-временную динамику распределения биомассы рыб на контролируемой акватории.

ИС объединены в общую сеть и способны выполнять функции ретрансляторов радиосигнала от других ИС, значительно удаленных от БС и не имеющих с ней прямой радиосвязи, благодаря чему площадь контролируемой акватории может быть существенно увеличена. Выход из строя или потеря отдельных ИС не ведет к прекращению работы всего комплекса. Для эксплуатации в зонах интенсивного судоходства ИС опционально оснащаются системой оповещения судов о своем местоположении посредством передатчика АИС (автоматическая идентификационная система). ИС имеют систему самотестирования и обработки аварийных ситуаций, реализованную на отдельном микроконтроллере. Система электропитания ИС состоит из аккумуляторной батареи высокой емкости, что в совокупности с применением маломощных электронных компонентов и энергосберегающих алгоритмов функционирования позволяет автономно работать до нескольких месяцев. Система электропитания ИС и БС опционально оснащается солнечными батареями, предназначенными для подзарядки аккумуляторных батарей. Оснащение ИС солнечными батареями значительно продлевает срок ее автономной работы, особенно при эксплуатации в условиях длинного светового дня.

Предлагаемое изобретение позволяет осуществлять мониторинг пространственного распределения биомассы рыб на контролируемой акватории, не требует проведения съемок с судна, имеет длительный срок автономной работы, предусматривает возможность удаленного доступа к данным и управление настройками через сеть Интернет. Перечисленные характеристики комплекса позволяют существенно снизить стоимость проведения промысловой разведки, получать более актуальную и подробную информацию о распределении объектов промысла, а, следовательно, повысить эффективность работы промыслового флота, оперативно направляя суда в места максимальной концентрации ВБР, либо прекращая лов при снижении их биомассы ниже минимального экономически выгодного значения.

Источники информации:

1. Olsen K. Fish behavior and acoustic sampling // Intern. symp. on fish. acoust., 1987, Seattle, USA, 28 p.

2. Николаев A.B., Кузнецов М.Ю., Сыроваткин E.B. Гидроакустические исследования тихоокеанских лососей в северной части Тихого океана. Владивосток. 2007. Изв. ТИНРО, т. 150, с. 27-47.

3. Mitson R.B., Knudsen Н.Р. Causes and effects of underwater noise on fish abundance estimation // Aquatic Living Resources, 2003. Vol. 16. P. 255-263.

Автономный программно-аппаратный комплекс для фиксирования и оценки пространственного распределения биомассы рыб, состоящий из нескольких плавучих измерительных станций (ИС), стационарно расположенных (заякоренных) на контролируемой акватории, каждая из которых оборудована источником питания, комплектом бортовой электроники, однолучевым эхолотом вертикального зондирования, либо многолучевым эхолотом, либо сканирующим эхолотом, автоматической идентификационной системой для оповещения судов о своем местоположении, солнечными батареями для подзарядки источника питания, и базовой станции (БС), расположенной на берегу, соединенной с сетью Интернет, формирующей базу данных на удаленном сервере, объединенных по радиоканалу в единую сеть, по которой результаты измерений поступают от ИС, которые имеют функцию ретрансляторов, к БС, где сохраняются в локальной базе данных, на основе данных из которой автоматически генерируется анимированная карта, визуально отображающая пространственно-временную динамику распределения биомассы рыб на контролируемой акватории.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при проектировании и разработке систем активной гидролокации, для получения более полной информации о пространственном положении обнаруженных объектов в одном цикле «излучение - прием».

Способ автоматического сопровождения подвижной цели при сглаживании в декартовых координатах с учетом измерений радиальной составляющей скорости // 2724115

Изобретение относится к радиоэлектронике и касается принципов построения системы обработки гидроакустической или радиолокационной информации в части автоматического сопровождения подвижной цели.

Радиогидроакустический буй на микроконтроллерах с базой данных эталонных сигналов // 2723914

Изобретение относится к гидроакустике, а именно к устройствам регистрации акустических сигналов, и может быть использовано для обнаружения, определения местонахождения и классификации движущихся подводных объектов.

Малоразмерный ультразвуковой измеритель расстояния // 2720640

Использование: для ультразвукового измерения расстояния. Сущность изобретения заключается в том, что малоразмерный ультразвуковой измеритель расстояния состоит из микроконтроллера, аналогово-цифрового преобразователя, двух полосовых фильтров, блока временной автоматической регулировки усиления, цифро-аналогового преобразователя, управляемого источника напряжения, драйвера усилителя мощности, входного усилителя, усилителя мощности, коммутатора приема-передачи, стабилизатора питания, интерфейса приема-передачи и акустического датчика, выходы микроконтроллера соединены с входами цифро-аналогового преобразователя, управляемого источника напряжения, драйвера усилителя мощности и интерфейса приема-передачи, выходы управляемого источника напряжения и драйвера усилителя мощности соединены с входами усилителя мощности, выход усилителя мощности соединен с входом коммутатора приема-передачи, выходы коммутатора соединены с входами входного усилителя и акустического датчика, выход акустического датчика соединен с входом коммутатора приема-передачи, выход входного усилителя соединен с входом первого полосового фильтра, выходы первого полосового фильтра и цифро-аналогового преобразователя соединены с входами блока временной автоматической регулировки усиления, выход блока временной автоматической регулировки усиления соединен с входом второго полосового фильтра, выход второго полосового фильтра соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя, выход аналогово-цифрового преобразователя соединен с входом микроконтроллера, причем в качестве зондирующего импульса использован сигнал с линейно-частотной модуляцией, все функциональные блоки измерителя расположены в едином корпусе, а работа измерителя происходит согласно заложенному в него алгоритму без участия оператора.

Приемный тракт гидролокатора // 2719730

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в активных гидроакустических системах (гидролокаторах) при поиске и распознавании подводных объектов, слежения за рельефом дна, для навигационного обеспечения плавания подводных аппаратов в сложных условиях.

Активный гидролокатор // 2719214

Изобретение относится к гидроакустической технике, конкретнее к области активной гидролокации, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для обнаружения объектов, измерения координат и параметров движения обнаруженных объектов.

Эхолот // 2719210

Эхолот относится к гидроакустическим системам определения глубины и может быть применен для автоматического обнаружения эхо-сигналов дна и переключения шкалы измерения глубины в зависимости от текущей измеренной глубины.

Система противоаварийной безопасности // 2715599

Изобретение относится к системе контроля дистанции для карьерных самосвалов. Система противоаварийной безопасности содержит блок обнаружения препятствий, включающий ультразвуковой датчик, связанный с блоком согласования и уведомления, а также выполненный с возможностью световой и звуковой сигнализации.

Зонд с ультразвуковым матричным преобразователем для визуализации сдвиговых волн // 2715598

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам измерения ригидности или эластичности ткани с использованием сдвиговых волн. Ультразвуковая система содержит зонд и передающий формирователь луча с заданным числом каналов передачи, в зонде расположена матрица ультразвуковых преобразователей, имеющая некоторое число преобразовательных элементов, превышающее упомянутое заданное число, и коммутатор-мультиплексор, подсоединенный между каналами передачи формирователя луча и элементами матрицы преобразователей и выполненный с возможностью избирательного соединения каждого из заданного числа каналов передачи с преобразовательными элементами на передающих апертурах толкающего импульса, причем система выполнена с возможностью передачи толкающих импульсов одновременно, когда каналы передачи формирователя луча соединены с преобразовательными элементами передающих апертур.

Способ пассивного акустического определения местоположения водолаза // 2713053

Изобретение относится к пассивному гидроакустическому обнаружению и подводной навигации, конкретно к пассивным способам акустического обнаружения и определения местоположения водолазов и подводных пловцов в толще воды, и может быть использовано при проведении подводных поисковых и спасательных водолазных работ.

Способ определения координат морской шумящей цели // 2724962

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способам и устройствам обнаружения морских целей по их шумоизлучению, а точнее к способам определения координат целей с использованием интерференционных максимумов в автокорреляционной функции шума цели. Технический результат - повышение точности определения координат шумящей цели. Указанный технический результат достигается путем определения максимально компактной области возможного местоположения цели в пространстве «дистанция - глубина», в которой ищется такое положение источника сигнала по дистанции и глубине, для которого рассчитанные по лучевой программе интерференционные максимумы в АКФ широкополосного шума цели наилучшим образом совпадают с интерференционными максимумами в АКФ, измеренной на выходе антенны. 7 ил.