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博海深衡—让监测更高效、更清晰,成像声呐技术在鱼道场景中的应用
来源:www.cqzrhj.com 发布时间:2023年10月27日
      随着国家大规模建设鱼道设施,环保部门要求大型大坝和水闸必须配置鱼道、增加过鱼监测系统,从而达到实时监测珍稀鱼类洄游有效数据的目的。



      根据已有的关于鱼道过鱼效果监测的研究报道,传统的监测方法最主要采用的是堵截法,由于堵截法操作相对复杂、人力成本高,因此难以实现长时间有效监测。那么,针对鱼道监测、评估,以及流域鱼类资源监测,我们可以通过摄像识别和红外计数法或水声学监测法。


图:鱼道信息化建设与物联网平台




摄像识别和红外计数技术




      摄像识别使用两个级别的后处理筛选和数据分析,第一级处理是专有的鱼类检测算法,第二级是基于云算法。视频经过软件筛选后,会自动识别鱼类数量和种类,在水体浑浊的环境下还会帮助用户找到有鱼类画面的时间点,帮助用户提高人工计数的效率,进而人工可以高效率地实现识别鱼的种类,数量和测量鱼的长度等。



图:摄像识别与红外计数技术




声纳成像技术




      多波束图像声呐是鱼道资源调查与评估的一个重要工具,其最 大性能特点是对动态物体的捕捉,并真实还原目标图像,从而广泛地应用于监测鱼类的行为、鱼类的大小等方面。



图:多波束图像声呐探测鱼群




      声呐采用的是多波束技术,系统主要由接收换能器阵、发射换能器阵、接收机、发射机、直流电源、信号采集处理单元及系统控制单元等七个部分组成。由低功耗、低噪声小型接收模块组成的接收机完成弱信号的放大和滤波,为了尽量降低前端噪声,接收模块前移至接收换能器内。




图:声呐工作原理示意图




      信号采集处理单元实现多路接收信号的数字采集,并进行相关的信号处理。由于信号通道多,因此对信号采集处理单元处理能力要求很高,将采用大规模的FPGA和多片的高性能的DSP处理器完成多路信号的采集和大量的信号处理算法。



      系统控制单元实现通信和系统控制两个功能。控制单元通过串口完成与甲板控制中心的数据和指令交互,并通过网络接口完成与上位测控平台的数据和指令交互。系统控制完成与外界声呐设备的同步交互,并完成信号的发射、接收、采集和处理等整个流程时序的控制,另外同时还需要完成大容量数据的存储功能。



       波束形成器是整个接收机的关键组成部分之一,声呐算法则是采用频域进场波束形成技术。


图:多波束图像声呐探测水下楼梯




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