1. 一、系统概述

        运用水声学的方法进行渔业资源评估，近年来已逐步走向成熟。相比于传统的拖网、围网等人工评估手段，水声学评估方法具有快速准确、方便灵活、覆盖面大、预报及时又不损害渔业资源的优点。随着电子技术的进步，用于水声学评估的鱼探仪也获得了更新换代，其探测范围更广、精度更高、可操作性更强的特点极大提升了渔业资源评估的效率和准确率。但是基于回波计数、回波积分等原理的声呐在鱼类个体跟踪、计数、三维空间分布等领域显得力所不及，而现阶段基于识别声呐的渔业探测尚停留在个体目标计数、体长测量以及行为观测阶段，并没有形成一套完整的资源评估体系。因此我们在对识别声呐成像原理研究的基础上，结合声呐特点，开展基于图像处理的新型渔业资源评估方法的研究，为海洋牧场中鱼类跟踪、数量估计、水下分布等问题提供解决方案，形成一套基于声呐的生物量在线监测系统和鱼群动态分析系统，为我国海洋牧场开发提供技术支撑。

2. 二、功能特点

   1. 实现技术

        本系统是利用双探头声纳技术，多点位探测数据，通过高速计算机处理声呐探测到的回波信号，达到鱼群的识别和分布，鱼的生长状态、尺寸的记录，估算鱼群的数量及相互关系，可以绘制出鱼群分布图及数据图表，并能实现监控报警的功能。

1. 2. 系统组成

        本系统由声纳主机、声呐控制器和相关生物量在线监测系统软件组成，声呐控制器的核心部件是工业级高速计算机，配置英特尔高速CPU，大容量高速DDR4内存和大容量硬盘组成，可以实时存储并分析声呐输出的回波数据，快速建立神经网络模型库，对鱼群进行动态分析。

        生物量在线监测软件能实时显示网箱内鱼群的动态分布情况，并计算出鱼群的尺寸和数量等。

        本方案适用网箱为7.5万立方，网箱半径30米左右，水深30米左右。根据探头的性能和波束角来计算，网箱内可以放置6个探头，共三套声纳、一套声纳控制器和一套边缘计算服务器。探头最好的位置是放在网箱底部6根横梁的中间位置。

3. 系统 框图

4 .详细 功能

4.1图像显示

        声呐通过声波探测原理，可以探测鱼群和饵料。

        本方案通过声纳控制器采集各路探头的声纳信号，将声纳原始数据发给边缘计算服务器进行计算处理后，输出给用户需要的鱼群数量、重量、尺寸等信息，同时可以输出处理好的回波信号矩阵数据，以供第三方程序调用。

        可以在屏幕上以不同的颜色显示每一个探头探测到的回波。通过图像可以直观地看出鱼群和饵料的运动轨迹。也可以进行三维建模，显示鱼群的分布动态。

4.2 鱼群数量和重量的估算

        运用特定的数学算法，通过对回波强度的分析，根据投放鱼苗的初始数量，可以估算出鱼群生长过程中的实时数量和重量以及鱼的平均尺寸，并且以数字的方式显示在屏幕上，还可以计算出一定时间段的平均数量，便于分析鱼群和饵料的关系。

4.3鱼群生长过程记录

        本系统通过分析声呐探测到的鱼群回波信号，可以估算出鱼的大小尺寸，存储到数据库中。通过一段时间的积累，可以记录鱼群的生长过程，配合鱼群和饵料的关系数据，建立鱼群生长与饵料的关系图，画出关系曲线。

1. 5. 技术特性

        本系统运用了声呐数据识别技术、矩阵模型和神经网络模型建立技术、机器自动训练技术和图像检测算法等来实现。采用多个探头实时采集多范围的声呐数据，进行数据统计的分析，达到高速、高准确率的识别。

        探头的脉冲角度在20度-30度之间，多个探头可以覆盖到鱼群游动的所有区域，利用卷积神经网络算法进行图像检测，最后利用概率算法可以测算出整个网箱的鱼群数量。根据试验数据分析，经过一段时间的自学习，鱼群的数量识别准确度可以达到80%左右。识别准确度跟网箱放养鱼苗数量有关，在合适密度的养殖环境中，数量识别准确度可达到90%以上。

• 1. 1. 功能特点：
• 采用低成本的方式，实现鱼群的实时监测，有效提供数据参考；
• 双探头方案设计，实现双角度探测；
• 增益控制动态范围大，小信号敏锐捕捉；
• 优秀的干扰抑制控制能力，可有效去除杂波干扰；
• 鱼群数量识别率可达到90%，鱼群重量识别率可达80%；
• 实时原始数据存储及回放功能，可存储10年原始数据；
• 多种色配模式随意搭配，更精准区分不同物质；
• 提供二次开发接口，可进行自动鱼饵投放控制的开发；
• 换能器可采用多种安装方式，安装便捷，易维护；
• 鱼群数量可集成到养殖管理系统中，实现报警功能。

1. 1. 2. 技术参数
1. 1.声呐主机

2. 2.声呐控制器

3. 3.边缘计算服务器

3. 三、供货范围

4. 四、设备的安装及保修

        声呐监测系统主机、声呐控制器是机架式设计，可以直接放在19寸标准机柜中，声呐探头安装在网箱的底部，根据网箱的具体设计图纸来固定位置，根据网箱的结构设计固定支架来固定探头。

        设备交付投入使用后质保一年。在质保期内设备出现故障厂家先准备新设备和电缆交由现场人员进行更换，后续将拆下的故障设备带回来交给厂家。

        厂家根据应用场景提供完善的设备安装方案，并提供设备安装支架的加工。

        厂家提供详细的设备使用手册，对设备的各个功能进行详细的指导。并且提供详细的设备参数，以及实现的功能指标。