一种海洋牧场大型底栖生物远程调查设备及调查方法与流程

[0001]
本发明涉及海洋渔业资源调查技术领域，特指一种海洋牧场大型底栖生物远程调查设备及调查方法。


背景技术：

[0002]
海洋牧场是一种兼具环境保护、资源养护和渔业持续产出功能的新型海洋渔业生产模式，已受到越来越多国家的重视和应用。我国目前已批准建设国家级海洋牧场示范区5批110个，总用海面积达到20万公顷。大型海洋底栖生物是海洋牧场的重要渔业资源，也是海洋生物资源的重要组成部分。我国海洋牧场中大型底栖动物主要有海参、鲍鱼、龙虾、海胆、海螺和扇贝等。
[0003]
当前海洋牧场海洋底栖生物调查方法主要是采用潜水人员下潜海底观察，这种调查方法简单粗放，难以详细了解海底底栖生物种类数量特征。同时，水下远程视频技术是一种新型的海洋水下观察技术，可以实时动态观察水下情况。
[0004]
但现有的用于针对海洋牧场海底底栖生物调查方法存在以下不足：
[0005]
1、通过潜水员潜水采样，难以详细了解海底底栖生物种类数量特征，且调查效率较低，调查工作成本相对较高；
[0006]
2、现有的底栖生物调查设备，一般是通过摄像头对大区域整体进行拍摄录像，但是难以详细测量调查区域的底栖生物的种类、数量、规格、种间关系、分布格局等生态参数，无法实现海洋牧场大型底栖生物分布格局的生态参数定量调查，调查的精细度无法满足海洋牧场精准管理的技术需求。


技术实现要素：

[0007]
本发明目的在于：为了解决现有技术中所存在潜水员潜水采样导致调查效率低，调查工作成本高，以及难以详细调查海洋牧场大型底栖生物的种类、数量、大小规格等指标在海底的分布格局问题，本发明提供了一种海洋牧场大型底栖生物远程调查设备及调查方法，主要利用水下远程视频摄像头拍摄海底底栖生物分布状况影像，通过影像鉴定、测量和记录海底底栖生物种类、数量、大小规格、分布格局，完成海洋牧场大型底栖生物调查，以改进现行海洋牧场大型底栖生物调查技术水平，提高海洋牧场大型底栖生物调查工作效率，加强海洋牧场大型底栖生物资源监管水平。
[0008]
为了解决现有技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：
[0009]
一种海洋牧场大型底栖生物远程调查设备，包括有水下远程视频设施和水下远程视频设施支架，所述水下远程视频设施固定于所述水下远程视频设施支架的上面；
[0010]
所述水下远程视频设施包括水下远程视频摄像头、环形灯管和有机玻璃密封罩、透明玻璃镜头罩和不锈钢外壳；
[0011]
所述水下远程视频摄像头和所述环形灯管置于所述有机玻璃密封罩内，所述有机玻璃密封罩底面安装透明玻璃镜头罩，透明玻璃镜头罩与有机玻璃密封罩密封连接，所述
有机玻璃密封罩固定于不锈钢外壳内，只保留透明玻璃镜头罩一面透明；所述水下远程视频摄像头和所述环形灯管紧贴所述透明玻璃镜头罩；
[0012]
所述水下远程视频设施支架为中空的斗状结构，且内径从上往下逐渐增加；所述水下远程视频设施支架的顶面和所述透明玻璃镜头罩固定连接；所述透明玻璃镜头罩面刻画有若干根网格线，形成若干个排列设置的照射网格区域；所述若干个照射网格区域在所述环形灯管的照射下在所述水下远程视频设施支架的底面形成若干个网格投影区域；
[0013]
所述海洋牧场大型底栖生物远程调查设备还包括有移动终端和视频信息远程接收pc机，所述水下远程视频设施通过水下远程视频设施电缆线与所述移动终端和所述视频信息远程接收pc机相连接；
[0014]
所述水下远程视频摄像头采集的网格投影区域海洋牧场大型底栖生物部分视频信息数据，依次传输到所述移动终端和所述视频信息远程接收pc机中。
[0015]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的技术方案的一种改进，所述水下远程视频设施支架为四面斗型不锈钢材体，所述水下远程视频设施支架的四面均为递层外扩斜梯形面，每个所述递层外扩斜梯形面由若干块不锈钢板条焊接而成，上下两块所述不锈钢板条在水平方向上相互重叠，在垂直方向上存在有间距，且上下两块所述不锈钢板条之间通过不锈钢焊接钉焊接。
[0016]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的技术方案的一种改进，所述透明玻璃镜头罩的底面为正方形面，边长为10cm；所述透明玻璃镜头罩的正方形面划分为10行*10列共100个1cm*1cm照射网格区域；所述透明玻璃镜头罩上的10行*10列共100个1cm*1cm网格线在所述环形灯照射下可在所述水下远程视频设施支架的底面形成10行*10列共100个10cm*10cm的网格投影区域。
[0017]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的技术方案的一种改进，所述水下远程视频设施支架的高度为100cm，顶面和底面均为正方形，顶面正方形的边长为10cm，底面正方形的边长为100cm；四个侧面为上底10cm，下底100cm的斜面梯形；所述四个侧面的斜面梯形由10个宽度15cm，长度从10cm至100cm依次递增，且其长度公差为10cm的不锈钢条板横向焊接而成，上层不锈钢条板与下层不锈钢板条在水平方向重叠宽度为2.5cm，上层不锈钢板条与下层不锈钢板条通过两个焊钉焊接，从上往下逐层外扩，上层不锈钢板条与下层不锈钢板条在垂直方向外扩间隔4.5cm。
[0018]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的技术方案的一种改进，所述水下远程视频设施电缆线包括有捆绑在一起的水下远程视频电源线、环形灯管电源线、水下远程视频信息传输线、连接水下远程视频设施的钢缆，所述水下远程视频设施电缆线上套设有防水塑料套，所述防水塑料套的外缘上刻画有深度标尺。
[0019]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的技术方案的一种改进，所述水下远程视频摄像头和所述环形灯管置于同一平面上，且所述水下远程视频摄像头置于所述环形灯管中心。
[0020]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的技术方案的一种改进，所述水下远程视频设施支架和所述水下远程视频设施可拆卸连接。
[0021]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的技术方案的一种改进，所述移动终端包括有可移动服务器和显示屏。
[0022]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的技术方案的一种改进，所述视频信息远程接收pc机为台式计算机，通过微波与所述移动终端相连接。
[0023]
一种海洋牧场大型底栖生物远程调查方法，使用如上述的海洋牧场大型底栖生物远程调查方法，包括有如下步骤：
[0024]
船载海洋牧场大型底栖生物远程调查设备至第一个调查点，安装水下远程视频设施和水下远程视频设施支架；
[0025]
开启水下远程视频设施的水下远程视频摄像头和环形灯管；
[0026]
转动绞车下沉水下远程视频设施和水下远程视频设施支架，观察移动终端上的水下远程视频图像，直到水下远程视频设施支架下沉平落到海床上；
[0027]
保持水下远程视频设施和水下远程视频设施支架在沉落点静止摄像10分钟，摇动绞车上绞水下远程视频设施和水下远程视频设施支架，完成第一个调查点的海洋底栖生物调查样方数据采集；船载海洋牧场大型底栖生物远程调查设备至第二个调查点，按照上述方法采集第二个调查点的海洋牧场大型底栖生物调查样方数据；
[0028]
通过视频信息远程接收pc机分析每个调查样方点的水下远程视频影像，每一个调查样方点的视频影像被划分成网格投影区域，观察每个网格投影区域内大型底栖动物存在状况，根据活动状况鉴定大型底栖生物种类、存活数量，测量和记录每个网格投影区域内大型底栖生物名称、数量，体长、体宽，统计调查样方内大型底栖动物的种类数量、个体密度、规格等级，每个个体的体长、体宽等参数，测算调查样方内大型底栖动物生物量，分析大型底栖动物在海底的分布格局及物种之间依存关系。
[0029]
本发明的有益效果：
[0030]
1、在本发明中，采用不锈钢外壳可有效保护水下远程视频设施，同时水下远程视频设施支架为不锈钢中空斗状结构，一方面可以保护水下远程视频调查设施质量，防止因海水腐蚀、意外撞击等损坏；另一方面，不锈钢外壳和不锈钢材质的水下远程视频设施支架，可有效增加本发明整体重量，便于在海水中快速下沉；
[0031]
2、在本发明中，水下远程视频设施支架为不锈钢中空斗状结构的支架，一方面逐层外扩的中空斗状结构，便于集聚顶部环状灯管直射的光线，使环状灯管光线聚集在水下远程视频设施支架底部的正方形投影区域；另一方面，水下远程视频设施支架斗状结构为中空空透结构，上层不锈钢板条与下层不锈钢板条在垂直方向外扩间隔4.5cm，通过2个不锈钢钢钉焊接，海水可在上层不锈钢板条与下层不锈钢板条之间穿透，减少浮力，便于水下远程视频调查设施整体下沉；
[0032]
3、在本发明中，通过在透明玻璃镜头罩上设置有10行*10列的网格线，形成10行*10列共100个1cm*1cm的照射网格区域，在环形灯管的照射下，在水下远程视频设施支架的底面上形成10行*10列共100个10cm*10cm的网格投影区域(调查样方)，通过水下远程视频摄像头对调查样方进行拍摄，在视频信息远程接收pc机上观察和记录每个网格投影区域内大型底栖生物的种类名称、数量、个体规格等生态学参数，解决了现有技术中通过摄像头对大区域整体进行拍摄录像，但是不能反映海底大型底栖生物的物种分布定量参数问题；
[0033]
4、在本发明中，通过在透明玻璃镜头罩上设置有10行*10列的网格线，形成10行*10列共100个1cm*1cm的照射网格区域，在环形灯管的照射下，在水下远程视频设施支架的底面上形成10行*10列共100个10cm*10cm的网格投影区域(调查样方)，通过水下远程视频
摄像头对调查样方进行拍摄，在视频信息远程接收pc机上观察、测量和记录海底底栖生物物种分布及其之间的距离关系，可以分析海洋牧场大型底栖生物在海底生存的种间共生关系、捕食关系、竞争关系等详细生态学机制；
[0034]
5、本发明中，水下远程视频摄像头置于环形灯管中心，环形灯管灯光的照射方向和水下远程视频摄像头的拍摄方向都在光线直射方向上，避免了光线阴影影响调查效果；透明玻璃镜头罩到水下远程视频设施支架底面距离100厘米，为水体中光线的有效穿透距离，可以保证远程视频镜头拍摄的海底底栖生物分布影像高度清晰。
[0035]
6、本发明中环形灯管和水下远程视频摄像头都密封在有机玻璃密封罩内，可有效保护环形灯管和水下远程视频摄像头，提高使用寿命；
[0036]
7、在本发明中，不需要潜水员进行潜水采样，可大幅降低海洋牧场底栖生物的调查工作成本，也提高了调查工作的效率；
[0037]
8、本发明采用中间空透的不锈钢支架样方，通过网格投影方式拍摄网格内海洋牧场大型底栖生物分布影像，不用采集和扰动海底底栖生物，生态干扰、破坏极小。
[0038]
9、本发明结构简单，易于组装，使用方便，造价低廉，节能环保，便于推广应用。
[0039]
10、本发明适应海洋底栖生物运动速度慢的特点，既适用于海洋牧场任何海底区域大型底栖生物定量调查，也适用于非海洋牧场区域大型底栖生物定量调查工作，以及海洋底栖生物生态学定位观测研究等工作，适用性广，采集信息量大；
附图说明
[0040]
图1为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的整体结构示意图；
[0041]
图2为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的立体效果图；
[0042]
图3为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备中透明玻璃镜头罩照射网格区域和网格投影区域的海洋底栖生物调查网格示意图；
[0043]
图4为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备中斗状水下远程视频设施支架俯视图。
[0044]
附图标记说明：1-水下远程视频设施；2-水下远程视频设施支架；3-视频信息远程接收pc机；4-移动终端；5-水下远程视频设施电缆线；6-水下远程视频摄像头；7-不锈钢外壳；8-有机玻璃密封罩；9-不锈钢板条；10-不锈钢焊接钉；11-环形灯管；12-透明玻璃镜头罩；13-照射网格区域；14-网格投影区域。
具体实施方式
[0045]
为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0046]
如图1至图4所示，一种海洋牧场大型底栖生物远程调查设备，包括有水下远程视频设施1和水下远程视频设施支架2，水下远程视频设施1固定于水下远程视频设施支架2的上面；
[0047]
水下远程视频设施1包括有水下远程视频摄像头6、环形灯管11和有机玻璃密封罩8、透明玻璃镜头罩12和不锈钢外壳7；
[0048]
有机玻璃密封罩8为正方体结构，其中5面为有机玻璃密封结构，另一面与透明玻璃镜头罩12密封连接；水下远程视频摄像头6置于环形灯管11中心，二者均置于有机玻璃密封罩8内；有机玻璃密封罩8置于不锈钢外壳7内，保留透明玻璃镜头罩12的一面透明；水下远程视频摄像头6与环形灯管11在同一平面，且紧贴透明玻璃镜头罩12底面。
[0049]
在本发明中，透明玻璃镜头罩12上设置有若干根网格线，若干根网格线之间形成若干个排列设置的照射网格区域13，当环形灯管11向透明玻璃镜头罩12直射时，透明玻璃镜头罩12上的网格线会在水下远程视频设施支架2的底面投影形成放大若干倍的网格投影区域14。
[0050]
透明玻璃镜头罩12刻画有10行*10列的网格线，10行*10列网格线形成10行*10列共计100个1cm*lcm的照射网格区域13；环形灯管11向透明玻璃镜头罩12的照射网格区域13直射，照射网格区域13在水下远程视频设施支架2的底面投影形成10行*10列共计100个10cm*10cm网格投影区域14。
[0051]
海洋牧场大型底栖生物远程调查设备还包括有移动终端4和视频信息远程接收pc机3，水下远程视频设施1通过水下远程视频设施电缆线5依次与移动终端4和视频信息远程接收pc机3相连接；
[0052]
水下远程视频摄像头6采集水下远程视频设施支架2底面网格投影区域14的海洋牧场底栖生物视频信息数据，把视频信息数据依次传输到移动终端4和视频信息远程接收pc机3中。
[0053]
进一步的，水下远程视频设施支架2为四面斗型不锈钢材体，水下远程视频设施支架2的四面均为递层外扩斜梯形面，每个递层外扩斜梯形面由10块不锈钢板条9焊接而成。上下两块不锈钢板条9在水平方向上相互重叠，便于聚集环形灯管11直射的光线；上下两块不锈钢板条9在垂直方向上存在间隙，并通过不锈钢焊接钉10焊接，便于水下远程视频调查设施1下沉过程中海水穿透，减少浮力，快速下沉。
[0054]
由于水下远程视频设施支架2为不锈钢材质制成，一方面基于其重量可以实现自由下沉，另一方面结实耐用，保证了使用的寿命。同时，由于水下远程视频设施支架2的四面均为递层外扩斜梯形面，每个递层外扩斜梯形面由若干块不锈钢板条9焊接而成，上下两块不锈钢板条9在水平方向上相互重叠，在垂直方向上存在有间距，且上下两块不锈钢板条9之间通过不锈钢焊接钉10焊接，水下远程视频设施支架2可以不仅聚水透光，保证了在调查时不对底栖生物的造成影响，而且还能为调查区域进行补光。
[0055]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备中的水下远程设施支架的一个实施例，水下远程视频设施支架2的顶面和透明玻璃镜头罩12固定连接，水下远程视频设施支架2为四面斗型不锈钢材体，顶面正方形边长10cm，底面正方形边长100cm，高100cm，上顶和下底都空透，透明玻璃镜头罩12的边长为10cm，透明玻璃镜头罩12上形成100个照射网格区域13，100个照射网格区域13在水下远程视频设施支架2底面形成100个网格投影区域14，作为海洋牧场大型底栖生物调查样方；每个照射网格区域13的大小为1cm*1cm，每个照射网格区域13投影形成的网格投影区域14大小为10cm*10cm，这样可以更好地计算每个调查区域的大小，保证了照射区域和投影区域的形状和大小，也可以更好地便于调查人员进行海洋底栖生物大小规格、身体参数、分布密度等指标的观察、记录及统计，避免出现遗漏调查或重复调查的情况；水下远程视频设施支架2为中空的斗状支架，斗形四面为递层外扩斜梯
形面，高度为100cm，顶面和底面均为正方形，顶面正方形的边长为10cm，底面正方形的边长为100cm；四个侧面为上底10cm，下底100cm的斜面梯形，四个侧面的斜面梯形由10个宽度15cm，长度从10cm至100cm依次递增，且其长度公差为10cm，即长度从10cm、20cm、30cm，
…
，100cm依次递增的不锈钢板条9横向焊接而成，上层不锈钢板条9与下层不锈钢板条9在水平方向重叠宽度为2.5cm，上层不锈钢板条9与下层不锈钢板条9通过2个焊接钉10焊接，从上往下逐层外扩，上层不锈钢板条9与下层不锈钢板条9在垂直方向外扩间隔4.5cm。
[0056]
在本发明中，由于水下远程视频设施支架2为中空的斗状支架，水下远程视频设施支架2沉落到海底后底面紧贴海床，水下远程视频设施支架2的底面即为海洋牧场大型底栖生物调查样方。
[0057]
详细地说，在本发明中，通过海洋牧场大型底栖生物远程调查设备进行对海底牧场大型底栖生物的调查，不需要潜水员进行潜水采样，可大幅降低海洋牧场底栖生物的调查工作成本，也提高了调查工作的效率。而且，在本发明中，通过中空的斗状水下远程视频设施支架2限定了水下远程视频摄像头6拍摄的网格样方区域大小，便于测量分析海底底栖生物生态参数。
[0058]
本发明在使用的时候，环形灯管11直射通过透明玻璃镜头罩12的照射网格区域13，在水下远程视频支架2的底面形成10行*10列共计100个10cm*10cm的网格投影区域14，通过水下远程视频摄像头6拍摄网格投影区域14海底底栖生物视频图像，水下远程视频图像传输至视频信息远程接收pc机3中进行分析，在分析的过程中，调查人员观察、鉴定、测量并记录每个网格投影区域14中海底大型底栖生物种类名称、数量、体长、体宽、种间分布格局等参数。
[0059]
当通过水下远程视频摄像头6对海洋牧场大型底栖生物进行调查时，水下远程视频摄像头6拍摄得到1.0m*1.0m调查样方的海底底栖生物分布影像，且1.0m*1.0m的调查样方被网格线划分为10行*10列共计100个10cm*10cm的网格投影区域14。这样的样方网格化海底底栖生物调查影像，便于测定海洋牧场海底大型底栖生物密度，种群规模，个体体长、体宽等身体指标，以及种间分布格局等生态参数。
[0060]
同时，由于水下远程视频摄像头6与环形灯管11置于有机玻璃密封罩8内，有机玻璃密封罩8和透明玻璃镜头罩12密封胶结，并置于不锈钢外壳7内，且水下远程视频摄像头6的镜头置于环形灯管11中心，且紧贴透明玻璃镜头罩12。水下远程视频摄像头6与环形灯管11置于密封的有机玻璃密封罩8内，且外部包裹不锈钢外壳7，可避免海水浸湿水下远程视频摄像头6和环形灯管11，不锈钢外壳7可保护水下远程视频摄像头6和环形灯管11防止意外撞坏，保证了水下远程视频摄像头6和环形灯管11的使用寿命。
[0061]
优选的是，水下远程视频摄像头6和环形灯管11置于同一平面上，光线直射，可以避免阴影影响调查效果。水下远程视频摄像头6和水下远程视频设施支架2的底面距离固定，便于通过投影测算底栖生物的大小规格。水下远程视频设施支架2和水下远程视频设施1可拆卸连接，方便运输本发明，在使用的时候，把水下远程视频设施1安装在水下远程视频设施支架2上便可使用。
[0062]
水下远程视频设施电缆线5包括有捆绑在一起的水下远程视频电源线、环形灯管电源线、水下远程视频信息传输线、连接水下远程视频摄像头6的钢缆，水下远程视频设施电缆线5上套设有防水塑料套，防水塑料套的外缘上刻画有深度标尺。在本发明海洋牧场大
型底栖生物调查设备下沉时，可以通过深度标尺测量设备下沉深度及下沉区域水深，而且在本发明下沉至调查区域时或者把本发明从调查区域拉起前，可以把水下远程视频设施电缆线5的一端连接水下远程视频设施1，另一端固定在绞车，由绞车转动收放，这样不仅可以便于水下远程视频图像的传输，还可以通过捆绑在一起的水下远程视频设施电缆线5实现带动水下远程视频设施1和水下远程视频设施支架2的上升和下降的效果。
[0063]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的第一种实施方式，移动终端4包括有可移动服务器和显示屏，可以动态显示和存储水下远程视频摄像头6拍摄的海底视频信息。
[0064]
作为本发明海洋牧场大型底栖生物远程调查设备的第二种实施方式，视频信息远程接收pc机3为台式计算机，通过微波与移动终端4相连接，用于存储水下远程视频摄像头6拍摄的海底观测视频数据，并安装视频数据处理软件和图像处理软件，分析处理水下远程视频镜头采集的海底视频数据和影像。
[0065]
本发明还提供了一种海洋牧场大型底栖生物远程调查方法，使用如上述的海洋牧场大型底栖生物远程调查方法，包括有如下步骤：
[0066]
船载海洋牧场大型底栖生物远程调查设备至第一个调查点，安装水下远程视频设施1和水下远程视频设施支架2；
[0067]
开启水下远程视频设施1的水下远程视频摄像头6和环形灯管11；
[0068]
转动绞车下沉水下远程视频设施1和水下远程视频设施支架2，观察移动终端4上的水下远程视频图像，直到水下远程视频设施支架2下沉平落到海床上；
[0069]
保持水下远程视频设施1和水下远程视频设施支架2在沉落点静止摄像10分钟，摇动绞车上绞水下远程视频设施1和水下远程视频设施支架2，完成第一个调查点的海洋底栖生物调查样方数据采集。船载海洋牧场大型底栖生物远程调查设备至第二个调查点，按照上述方法采集第二个调查点的海洋牧场大型底栖生物调查样方数据；
[0070]
通过视频信息远程接收pc机3分析每个调查点的水下远程视频影像，每一个调查样方点的视频影像被划分成10*10个10cm*10cm的网格，观察每个网格内大型底栖动物存在状况，根据活动状况鉴定大型底栖生物种类、存活数量，测量和记录每个网格内大型底栖生物名称、数量，体长、体宽，统计调查样方内大型底栖动物的种类数量、个体密度，每个个体的体长、体宽等参数，测算调查样方内大型底栖动物生物量，分析大型底栖动物在海底的分布格局及物种之间依存关系。
[0071]
基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。