一种基于鱼类识别的水环境模拟装置

1.本实用新型涉及水下设备试验技术领域，特别是涉及一种基于鱼类识别的水环境模拟装置。


背景技术：

2.鱼类识别技术是分析净水渔业效果评估鱼类结构信息的重要学科，对鱼类资源保护、渔业养殖生产等具有重要的指导意义。
3.而在正常的水下湖泊拍摄时环境复杂，水体浑浊并且光线在水下传播时存在散射，衰减的问题从而导致拍摄鱼类图片和视频质量较差，没法真实摄录鱼体图片和游动姿态的视频，此外大量的悬浮物的干扰会使机器对鱼体造成识别错误或者存在一定误差，从而为的进一步分析造成干扰。
4.为了解决水下湖泊拍摄效果较差的问题，可进行识别鱼类种类的水下生态环境模拟试验，是模拟水下鱼类识别机放置于鱼类生长的真实环境中，其主要包括指导水下鱼类识别机器的研制、发现实践中可能出现的识别问题、确定最佳放置的位置参数、获得清晰的图像和如何消除环境因素影响等重要内容，而光照、底质等环境因子是水下鱼类识别的重要影响因子，在真实水下环境中对机器识别鱼类影响甚大，识别鱼类种类的水下生态环境模拟试验就是为了探索一种可以在水下长期研究鱼类或其他水生生物的方法，因此，试验中如何有效消除干扰鱼类识别的环境因子达到高效的摄录效果该装置成败的关键。
5.例如：申请号为“200820185180.5”，名称为“鱼类游动实验水槽装置”的实用新型专利公开了一种识别鱼类种类的水下生态环境模拟试验，包括：试验水槽、回水水槽、管道泵、整流装置、流速测量装置、温控装置、鱼类行为监测装置，试验水槽为主体，整流装置、流速测量装置、鱼类行为监测装置设置在试验水槽装置的试验段，温控装置设置在回水水槽，其通过鱼类行为监测装置实现对鱼类行为的监测，但是其仅针对流速和温度进行控制，但是并未对光照进行控制，不能真实模拟水下的生态环境，鱼类行为监测装置所监测的鱼类行为并不能反应真实环境中水下鱼类的行为。
6.申请号为“201911111070.3”，名称为“一种鱼类行为观察装置”的发明专利公开了一种识别鱼类种类的水下生态环境模拟试验，包括观察箱，观察箱内部倾斜设置有斜板，斜板将观察箱分隔为生态模拟区、水流控制区，生态模拟区底面依次铺设有多种底质；水流控制区左侧设有水流加速组件，观察箱顶部固连有支架，支架用于安装第二摄像机，观察箱左右两侧安装有第一摄像机、第三摄像机、第四摄像机，第四摄像机通过导线与视频采集卡相连，视频采集卡将视频信号传输至移动终端，通过设置的底质可观察鱼类对栖息地的选择及鱼类繁殖活动对各环境因子的条件的要求，利用水流加速组建模拟水下水流动，并利用遮光布改变生态模拟区内的光照周期变化，鱼类的行为将会被摄像机所记录，其虽然能够模拟光照周期变化，但是其初始光照强度受外界环境光的光照强度的影响，限制性较大，而且由于底质的存在，鱼类游动时会引起底质的起伏，干扰摄像机对鱼类行为的摄像。
7.因此人们亟需一种可真实模拟水下生态环境，提高鱼类识别机的识别精确度的的
基于鱼类识别的水环境模拟装置。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是提供一种基于鱼类识别的水环境模拟装置，以解决上述现有技术存在的问题，真实模拟水下生态环境，并提高鱼类识别机的识别精确度。
9.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种基于鱼类识别的水环境模拟装置，包括用于盛放水和鱼类的水箱、鱼类识别机、用于调节所述鱼类识别机的识别区域光照强度的辅助光源，所述鱼类识别机横向设置在所述水箱内，所述水箱内腔的顶部设置有所述辅助光源，所述辅助光源高于所述水箱内的最高水位，且所述辅助光源正对所述鱼类识别机的识别区域设置。
10.优选的，还包括具有不透光特性的隔离罩，所述水箱、所述辅助光源均设置在所述隔离罩内。
11.优选的，所述辅助光源为管状结构或板状结构，且横设在所述水箱的内腔顶部。
12.优选的，还包括水循环单元，所述水循环单元包括循环储水箱、循环泵、出水管和回水管，所述循环泵设置在所述循环储水箱内，所述循环泵的出水口通过所述出水管连通所述水箱的底部，所述回水管一端连通所述水箱的内腔顶部，另一端与所述循环储水箱连通，所述回水管设置在所述水箱内一端的高度小于所述辅助光源的高度。
13.优选的，所述回水管设置在所述水箱内的端口处设置有水环境监测器，所述出水管设置在所述水箱内的端口处设置有流速监测器。
14.优选的，所述循环泵的进水口处设置有过滤网。
15.优选的，所述鱼类识别机设置在所述水箱中段，且靠近水箱的内侧壁，所述鱼类识别机的识别端朝向水箱中部设置，所述鱼类识别机通过防水导线连接外部显示终端。
16.优选的，所述鱼类识别机为摄像机，所述摄像机包括机体、摄像头以及摄像光源，所述摄像头与所述摄像光源均设置在所述机体一侧，且正对所述水箱的中部设置，所述机体通过高脚支架设置在所述水箱内。
17.优选的，还包括用于清理所述摄像头的清理机构，所述清理机构包括支撑杆和藻刷，所述藻刷一端与所述支撑杆一端转动连接形成l型结构，所述支撑杆远离所述藻刷的一端与所述机体滑动连接。
18.优选的，还包括用于处理摄录图像的降噪设备，所述降噪设备设置在所述机体上。
19.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
20.1、本实用新型中在水箱内腔的顶部设置有辅助光源，且辅助光源高于水箱内的最高水位，辅助光源射出的光可模拟外界环境光，通过水面的折射与反射后照射到鱼类识别机的识别区域，对鱼类识别机的识别区域提供光照，此时可通过调节辅助光源的光照强度，实现对鱼类识别机的识别区域的光照强度进行调节，进而主动营造与自然相仿的水下光场，提高鱼类识别机的识别精确度，可精确反应出真实水下光场下鱼类的行为。
21.2、本实用新型中在水循环单元的循环泵的进水口处设置过滤网，可实时过滤水中的悬浮物，避免悬浮物对鱼类识别机的识别效果造成干扰，提高鱼类识别机的识别效果。
22.3、本实用新型中利用清理机构不定期的对摄像头进行清理，可将在长期工作下摄像头上附着的藻类等微生物清理，保证摄像头的洁净，提高识别效果，有利于摄像机长时间
的水下工作。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型基于鱼类识别的水环境模拟装置的结构示意图；
25.图2为本实用新型水箱的俯视图；
26.图3为本实用新型水箱的右视图；
27.其中，1、水箱；2、鱼类识别机；3、辅助光源；4、循环储水箱；5、循环泵；6、出水管；7、回水管；8、显示终端；9、机体；10、摄像头；11、摄像光源；12、高脚支架；13、支撑杆；14、藻刷；15、降噪设备。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
29.本实用新型的目的是提供一种基于鱼类识别的水环境模拟装置，以解决现有技术存在的问题，真实模拟水下生态环境，并提高鱼类识别机的识别精确度。
30.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
31.请参考如图1～3所示，提供一种基于鱼类识别的水环境模拟装置，包括用于盛放水和鱼类的水箱1、鱼类识别机2、用于调节鱼类识别机2的识别区域光照强度的辅助光源3，辅助光源3的光照强度可调，水箱1的形状可选用矩形、球形等，且水箱1可为顶部开口结构，保证水箱1内水与外界大气相接触，鱼类识别机2横向设置在水箱1内，水箱1内腔的顶部设置有辅助光源3，设置的方式可为外接支架固定辅助光源3的位置，或者辅助光源3直接通过连接杆与水箱1连接，辅助光源3高于水箱1内的最高水位，且辅助光源3正对鱼类识别机2的识别区域设置，辅助光源3射出的光可模拟外界环境光，通过水面的折射与反射后照射到鱼类识别机2的识别区域，对鱼类识别机2的识别区域提供光照，此时可通过调节辅助光源3的光照强度，实现对鱼类识别机2 的识别区域的光照强度进行调节，进而主动营造与自然相仿的水下光场，提高鱼类识别机2的识别精确度，可精确反应出真实水下光场下鱼类的行为。
32.在水箱1内设置鼓气机，将外界大气不断鼓入水箱1内的水中，增强水中氧气含量，保证鱼类的长时间存活。
33.还设置具有不透光特性的隔离罩，水箱1、辅助光源3均设置在隔离罩内，隔离罩使水箱处于黑暗环境中，仅辅助光源产生光照对识别区域的光照强度进行控制，避免了外界自然光的干扰，使得光照强度控制更为精确，隔离罩可为方形、圆柱形或者其他能够将水箱
1和辅助光源3与外界自然环境光隔离的形状，隔离罩自身为可拆卸结构，例如多个板组装而成，可在需要时将隔离罩拆卸。
34.可利用自身具备黑暗环境的实验室代替隔离罩。
35.辅助光源3可选用为管状结构或板状结构，且横设在水箱1的内腔顶部，增加辅助光源3的照射面积，对整个鱼类识别机2的识别区域提供更均匀的光照，更加充分的模拟真实的水下环境，有利于鱼类的行为的正常体现。
36.当辅助光源3采用管状结构时，横设的方向可以与鱼类识别机2的识别端正对方向平行或垂直，横设的方向与鱼类识别机2的识别端正对方向平行时，可延长辅助光源3的长度，使辅助光源3横跨整个水箱1，辅助光源3可设置多个，覆盖水箱1的整个顶部，横设的方向与鱼类识别机2的识别端正对方向垂直时，可并排设置多个辅助光源3，覆盖整个水箱1的顶部；当辅助光源3 采用板状结构时，可利用多块辅助光源3实现对整个水箱1的照射，两种方式均可保证除鱼类识别机2的识别区域外的其他区域也能受到均匀的光照，更有利于鱼类行为的正常体现，但是需保证辅助光源3不封堵水箱1的顶部开口。
37.为了模拟真实水环境的水流动，还设置水循环单元，水循环单元包括循环储水箱4、循环泵5、出水管6和回水管7，循环泵5设置在循环储水箱4内，循环泵5的出水口通过出水管6连通水箱1的底部，回水管7一端连通水箱1 的内腔顶部，另一端与循环储水箱4连通，回水管7设置在水箱1内一端的高度小于辅助光源3的高度，回水管7的端口所在水平面即为水箱1内水位，可通过改变回水管7的端口高度，改变水箱1内的水位。
38.回水管7设置在水箱1内的端口处设置有水环境监测器，可用于监测水中溶氧、ph、温度、盐度等，出水管6设置在水箱1内的端口处设置有流速监测器，可通过改变循环泵5的功率，实时调节水箱1内水流速，以模拟不同环境下真实湖泊中的水流速。
39.随着鱼类在水箱1内存活时间的增长，水中悬浮物会不断增多，为了解决水箱1内悬浮物较多影响鱼类识别机2的识别效果的问题，循环泵5的进水口处设置有过滤网，不断过滤水中的悬浮物，此时在出水管6内设置水流量监测器，当水流量降低幅度较大时，停止循环泵5，打开循环储水箱4并清理内部过滤网，过滤网的存在可实现实时过滤水中的悬浮物，避免悬浮物对鱼类识别机2的识别效果造成干扰，提高鱼类识别机2的识别效果。
40.鱼类识别机2设置在水箱1中段，且靠近水箱1的内侧壁，鱼类识别机2 的识别端朝向水箱1中部设置，增大了鱼类识别机2的识别区域面积，能够同时完成对多只鱼类的行为采集，鱼类识别机2通过防水导线连接外部显示终端 8，显示终端8显示并记录鱼类识别机2采集的信息，显示终端8设置在隔离罩外部。
41.鱼类识别机2为摄像机，摄像机包括机体9、摄像头10以及摄像光源11，摄像头10与摄像光源11均设置在机体9一侧，且正对水箱1的中部设置，摄像光源11的设置可配合辅助光源3对识别区域提供光照，机体9通过高脚支架12设置在水箱1内，高脚支架12底端卡接或螺栓连接在水箱1的内底壁上。
42.还设置有用于清理摄像头10的清理机构，清理机构可以包括支撑杆13 和藻刷14，藻刷14一端与支撑杆13一端转动连接形成l型结构，藻刷14的转动由驱动电机驱动，支撑杆13远离藻刷14的一端与机体9滑动连接，支撑杆13的滑动由驱动电机驱动，可在为摄像头10清理前，将藻刷14摆动至摄像头10一侧，不阻挡摄像头10的摄像，当需要对摄像头10清理时，先控制支撑杆13带动藻刷14运动至摄像头10所在平面，然后控制藻刷14在摄像头 10处
来回摆动即可；或者清理机构包括滑动设置在机体9上的支撑杆13、电动伸缩杆以及藻刷14，电动伸缩杆一端与支撑杆13远离机体9的一端连接形成l型结构，藻刷14设置在电动伸缩杆远离支撑杆13的一端，在对摄像头 10清理时，先控制支撑杆13带动电动伸缩杆和藻刷14运动至摄像头10所在平面，然后电动伸缩杆往复伸缩即可，利用清理机构不定期的对摄像头10进行清理，可将在长期工作下摄像头10上附着的藻类等微生物清理，保证摄像头10的洁净，提高识别效果，有利于摄像机长时间的水下工作。
43.水箱1的材质可采用透明玻璃，工作人员可便捷观察内部鱼类的生存情况。
44.本实施例中还设置用于处理摄录图像的降噪设备15，所述降噪设备15设置在所述机体9上，对摄像头10的摄像进行处理，提高摄录图像的精度，为了保证高脚支架12的受力均匀性以及整体结构强度，降噪设备15设置在机体 9正上方并与机体9一体设置，此时支撑杆13滑动设置在降噪设备15顶部。
45.在实际使用过程中，启动循环泵5，将循环储水箱4内的水泵入水箱1内，并将鱼类放入水箱1中，启动辅助光源3以及鱼类识别机2，间歇性的调整辅助光源3的光照强度，使水箱1内鱼类识别机2的识别区域的光照强度变化，以模拟不同的与自然相仿的水下光场，配合调整循环泵5的功率，即调整整体的水流速度，可实现在不同的光照强度以及不同流速下记录鱼类的行为，而且水循环过程中，水中悬浮物不断被过滤网过滤，保证水质的清澈。
46.根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内。
47.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
48.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。