基于大数据处理分析的组合式生态鱼道集诱鱼系统

文档序号:1794806 发布日期:2021-11-05 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 基于大数据处理分析的组合式生态鱼道集诱鱼系统 (Combined ecological fishway fish attracting system based on big data processing and analyzing ) 是由 张建华 廖冬芽 刘波 万小明 邹晓勇 翟泽冰 刘翔 李沐春 于 2021-08-20 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于大数据处理分析的组合式生态鱼道集诱鱼系统,涉及水利工程鱼道技术领域,用于解决现有的诱鱼系统存在诱鱼装置出现故障时,维护比较麻烦以及不能根据水位合理地调节诱鱼装置的位置和强度的问题;包括安装在生态鱼道上的多个诱鱼组件;本发明是通过数据采集单元采集诱鱼组件的信息并传输至服务器内,对信息进行大数据分析处理,执行单元控制水下扬声器的声音大小,使得水下扬声器的声波强度与预设强度值一致,从而避免温度过低,影响水下扬声器传播声音的速率;通过电机带动绕绳盘转动,使得第一连接绳向上运动,继而带动安装板及安装板上的向上运动至控制盒底部,从而方便维修水下诱鱼灯和水下扬声器。(The invention discloses a combined ecological fishway fish attracting system based on big data processing and analysis, relates to the technical field of hydraulic engineering fishways, and is used for solving the problems that the existing fish attracting system is troublesome in maintenance and cannot reasonably adjust the position and the strength of a fish attracting device according to the water level when the fish attracting device fails; comprises a plurality of fish luring components arranged on the ecological fishway; according to the fish attracting device, the data acquisition unit is used for acquiring the information of the fish attracting assembly and transmitting the information to the server, big data analysis processing is carried out on the information, and the execution unit is used for controlling the sound intensity of the underwater loudspeaker, so that the sound wave intensity of the underwater loudspeaker is consistent with the preset intensity value, and the phenomenon that the speed of the underwater loudspeaker for transmitting sound is influenced due to too low temperature is avoided; the rope winding disc is driven to rotate through the motor, so that the first connecting rope moves upwards to drive the mounting plate and the upward movement on the mounting plate to the bottom of the control box, and the underwater fish luring lamp and the underwater loudspeaker are convenient to maintain.)

基于大数据处理分析的组合式生态鱼道集诱鱼系统

技术领域

本发明涉及水利工程鱼道技术领域,具体为基于大数据处理分析的组合式生态鱼道集诱鱼系统。

背景技术

随着我国经济社会的全面发展,人们逐渐意识到水力发电在带来经济效益的同时也会对鱼类产生负面的影响,大坝阻断了鱼类洄游产卵的通道,造成了不少逆流而上产卵地鱼类撞坝而亡,为了保护天然渔业资源、保障水生生态系统的连续性和多样性,采取的主要修复措施是在水电水利工程中修建生态鱼道,帮助鱼类洄游,水流诱驱鱼主要是利用鱼类对流场的感应,声信号在水中传播速度快,传播范围广,衰弱相对较小,是有效的诱鱼措施之一,声音导鱼的关键技术在于首先找到合适的声音,然后通过某种特殊的方式让这种声音在水中形成一定大小和频率的声波来实现诱驱鱼;

在专利号CN109258586A中公开了一种组合式诱鱼系统,设置在大坝下游,包括依次沿水流方向呈直线布置且相通的高水位水流诱鱼区、消能区、集鱼槽和诱鱼装置,所述高水位水流诱鱼区设置在具有一定落差的水位下游,所述消能区与鱼道进口连通且使水流方向相互垂直,所述集鱼槽设置有多个进鱼口,集鱼槽内侧墙上与各进鱼口相对的位置安装有声光组合式诱鱼装置;虽然实现了可以提高诱鱼效率和鱼道过鱼率,但是声光组合式诱鱼装置固定在集鱼槽内侧墙上,一旦诱鱼装置出现故障时,维护较为麻烦。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决现有的诱鱼系统存在诱鱼装置出现故障时,维护比较麻烦以及不能根据水位合理地调节诱鱼装置的位置和强度的问题,而提出一种基于大数据处理分析的组合式生态鱼道集诱鱼系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

一种基于大数据处理分析的组合式生态鱼道集诱鱼系统,包括安装在生态鱼道上的多个诱鱼组件;所述诱鱼组件包括U型支架,U型支架上安装有若干个固定片,U型支架的一侧竖管侧壁均开设有滑槽,滑槽上安装有安装板,安装板的一侧安装有水下诱鱼灯和水下扬声器;安装板的另一侧一体成型有与滑槽配合使用的滑柱,滑柱的顶端连接有第一连接绳的一端,滑柱的底端连接有第二连接绳的一端,第一连接绳和第二连接绳均位于U型支架内部设置的空腔内,U型支架的顶端设置有控制盒,控制盒的内部开设有容腔,容腔的内部安装有蓄电池,容腔位于蓄电池的两侧对称安装有两个电机,两个电机的输出轴上安装有绕绳盘,两个电机上的绕绳盘分别缠绕有第一连接绳和第二连接绳的另一端;容腔的顶部安装有通信端;

所述通信端包括数据采集单元、通信单元、执行单元和验证单元;数据采集单元用于定时采集诱鱼信息并将诱鱼信息通过通信单元发送至服务器;其中诱鱼信息包括水下诱鱼灯的位置、编号、灯光强度、电流大小以及水下扬声器的位置、编号、分贝大小、电流大小以及对应生态鱼道的水流流速、水位、水温和水压;执行单元用于接收强度信令以及控制电机及水下诱鱼灯和水下扬声器工作,验证单元用于对处理人员进行验证,验证成功后,将验证成功的时刻通过通信单元发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式,所述服务器包括数据存储单元、数据分析单元和信令处理单元;

数据存储单元用于接收数据采集单元发送的诱鱼信息;

数据分析单元用于对数据存储单元内存储的诱鱼信息进行分析以得到强度信令、扬声维修信令和鱼灯维护信令并将其发送至信令处理单元;

信令处理单元用于对强度信令、扬声维修信令和鱼灯维护信令进行信令处理

作为本发明的一种优选实施方式,所述数据分析单元对诱鱼信息进行分析的具体过程为:

当水下扬声器在工作时,获取诱鱼信息中的水温,设定所有水温对应一个预设强度值,将水温与所有的水温进行匹配获取得到对应的预设强度值;生成匹配到对应预设强度值的强度信令;

获取诱鱼信息中的分贝大小、电流大小,当分贝值小于预设强度值对应的分贝值或电流值为零时,生成水下扬声器对应的扬声维修信令;

当水下诱鱼灯在工作时,获取诱鱼信息中的灯光强度以及电流大小;当灯光强度小于预设灯光强度或电流值为零时,生成水下诱鱼灯对应的鱼灯维护信令;

作为本发明的一种优选实施方式,所述信令处理单元的具体过程为:

当信令处理单元接收到强度信令后,将其发送至对应诱鱼组件内执行单元上;

当信令处理单元接收到扬声维修信令或鱼灯维护信令时,对其进行解析以得到水下诱鱼灯的位置、编号或水下扬声器的位置、编号,并将水下诱鱼灯或水下扬声器标记为待处理组件;

获取维修种类与待处理组件相同的维护人员并将其标记为人员Ai;i标记为人员的数量,取值为正整数;

获取人员Ai的人员信息并对其进行处理以得到处理人员,将扬声维修信令或鱼灯维护信令发送至处理人员的智能终端上,同时将处理人员的人员信息发送至验证单元;

作为本发明的一种优选实施方式,获取人员Ai的人员信息并对其进行处理的具体步骤为:向人员Ai的智能终端发送位置获取指令以获取当前的实时位置,将当前的实时位置与待处理组件的位置进行距离差计算以得到人员Ai的维护间距;获取人员Ai的维诱机值和待维数量;将人员Ai的维护间距、维诱机值和待维数量进行归一化处理并取三者的数值;将三者的数值分别标记为DH1、DH2和DH3;利用公式DU=DH2×b1+0.28/0.74×DH1×b2+DH3×b3+11得到人员Ai的人员处理值DU;将人员处理值最大的人员Ai标记为处理人员,同时该处理人员的待维数量增加一,其中,b1、b2和b3均为预设权重系数;

作为本发明的一种优选实施方式,服务器还包括机值分析模块,机值分析模块用于采集发送扬声维修信令或鱼灯维护信令至处理人员的时刻一以及验证成功的时刻并进行时刻分析,具体为:将时刻一与验证成功的时刻进行时刻差计算得到到达处理时长;当到达处理时长小于设定时长阈值时,将到达处理时长标记为时长一;当到达处理时长大于或等于时长阈值时,将到达处理时长标记为时长二;将处理人员的所有时长一进行求和并取均值得到时长均值一并标记为QT1;统计时长二的数量并标记为QT2;将时长均值和时长二的数量进行归一化处理并取两者的数值,利用公式DH2=1/QT1×b4-QT2×b5得到处理人员的维诱机值DH2;其中,b4和b5均为预设权重系数;

作为本发明的一种优选实施方式,所述执行单元接收到强度信令后,对其进行解析以得到预设强度值,当水下扬声器工作时,控制水下扬声器的声音大小,使得水下扬声器的声波强度与预设强度值一致;温度与预设强度值成反比,温度越低,对应的预设强度值越大;

作为本发明的一种优选实施方式,所述处理人员通过智能终端与验证单元验证成功后,处理人员通过智能终端与执行单元建立通信连接并发送至维修处理指令至执行单元,执行单元接收到维修处理指令后,控制蓄电池一侧的电机工作,通过电机带动绕绳盘转动,使得第一连接绳向上运动,继而带动安装板及安装板上的向上运动至控制盒底部;维修完成后,处理人员通过智能终端发送维护完成指令至执行单元;执行单元接收到维护完成指令后,获取诱鱼组件对应生态鱼道的水位,设定所有水位均对应一个预设位置;将获取的水位与所有水位进行匹配得到对应的预设位置,执行单元控制蓄电池另一侧的电机工作,通过电机带动绕绳盘转动,使得第二连接绳向上运动,从而通过第二连接绳的一端向下拉动安装板,使安装板运动至预设位置。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1、本发明通过数据采集单元采集诱鱼组件的信息并传输至服务器内,通过服务器对信息进行大数据分析处理,当生态鱼道内的水温发生变化时,根据水平匹配到对应预设强度值的强度信令并反馈至执行单元,以便于通过执行单元控制水下扬声器的声音大小,使得水下扬声器的声波强度与预设强度值一致,从而避免温度过低,影响水下扬声器传播声音的速率;

2、本发明通过对水下诱鱼灯和水下扬声器进行数据监测及大数据分析以便于判断其是否发生故障,当其发生故障时,服务器获取对应的人员的信息并进行处理得到对应的处理人员进行处理,以便于及时处理,避免发生水下诱鱼灯和水下扬声器故障不能工作时,影响生态鱼道的诱鱼效果;

3、本发明执行单元接收到维修处理指令后,控制蓄电池一侧的电机工作,通过电机带动绕绳盘转动,使得第一连接绳向上运动,继而带动安装板及安装板上的向上运动至控制盒底部,从而方便维修水下诱鱼灯和水下扬声器。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的诱鱼组件安装示意图;

图2为本发明的诱鱼组件整体结构示意图;

图3为本发明的控制盒内部结构剖视图;

图4为本发明的通信端内部原理框图;

图5为本发明的服务器内部原理框图;

图6为本发明的安装板整体结构示意图。

附图标记:

1、生态鱼道;2、诱鱼组件;21、U型支架;22、固定片;23、安装板;24、控制盒;211、滑槽;221、螺栓固定孔;231、水下诱鱼灯;232、水下扬声器;233、第一连接绳;234、滑柱;235、第二连接绳;241、容腔;242、蓄电池;243、电机;244、绕绳盘;245、通信端。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示,请参阅图2-3、6所示,

请参阅图4所示,通信端包括数据采集单元、通信单元、执行单元和验证单元;

基于大数据处理分析的组合式生态鱼道集诱鱼系统,包括安装在生态鱼道1上的多个诱鱼组件2;

诱鱼组件2包括U型支架21,U型支架21上安装有若干个固定片22,固定片22为半圆形卡片,其上设置有两个螺栓固定孔221,固定片22通过若干个螺栓固定在生态鱼道1的侧壁上,以便于将U型支架21固定在U型支架21上;

U型支架21的一侧竖管侧壁均开设有滑槽211,滑槽211上安装有安装板23,安装板23上安装有水下诱鱼灯231和水下扬声器232;

安装板23的另一侧一体成型有与滑槽211配合使用的滑柱234,滑柱234的顶端连接有第一连接绳233的一端,滑柱234的底端连接有第二连接绳235的一端,第一连接绳233和第二连接绳235均位于U型支架21内部设置的空腔内,U型支架21的顶端设置有控制盒24,控制盒24的内部开设有容腔241,容腔241的内部安装有蓄电池242,蓄电池242为电机243、控制盒24内部元件以及水下诱鱼灯231和水下扬声器232供电,以便于其通电工作;

容腔241位于蓄电池242的两侧对称安装有两个电机243,两个电机243的输出轴上安装有绕绳盘244,两个电机243上的绕绳盘244分别缠绕有第一连接绳233和第二连接绳235的另一端;容腔241的顶部安装有通信端245;

数据采集单元定时采集诱鱼信息并将诱鱼信息通过通信单元发送至服务器;其中诱鱼信息包括水下诱鱼灯231的位置、编号、灯光强度、电流大小以及水下扬声器232的位置、编号、分贝大小、电流大小以及对应生态鱼道1的水流流速、水位、水温和水压;

执行单元接收强度信令以及控制电机243、水下诱鱼灯231和水下扬声器232工作,验证单元用于对处理人员进行验证,验证成功后,将验证成功的时刻通过通信单元发送至服务器;

当信令处理单元接收到扬声维修信令或鱼灯维护信令时,对其进行解析以得到水下诱鱼灯231的位置、编号或水下扬声器232的位置、编号,并将水下诱鱼灯231或水下扬声器232标记为待处理组件;

处理人员通过智能终端与验证单元验证成功后,处理人员通过智能终端与执行单元建立通信连接并发送至维修处理指令至执行单元,执行单元接收到维修处理指令后,控制蓄电池242一侧的电机243工作,通过电机243带动绕绳盘244转动,使得第一连接绳233向上运动,继而带动安装板23及安装板23上的向上运动至控制盒24底部;维修完成后,处理人员通过智能终端发送维护完成指令至执行单元;执行单元接收到维护完成指令后,获取诱鱼组件2对应生态鱼道1的水位,设定所有水位均对应一个预设位置;将获取的水位与所有水位进行匹配得到对应的预设位置,执行单元控制蓄电池242另一侧的电机243工作,通过电机243带动绕绳盘244转动,使得第二连接绳235向上运动,从而通过第二连接绳235的一端向下拉动安装板23,使安装板23运动至预设位置;

执行单元接收到强度信令后,对其进行解析以得到预设强度值,当水下扬声器232工作时,控制水下扬声器232的声音大小,使得水下扬声器232的声波强度与预设强度值一致;

通过数据采集单元采集诱鱼组件2的信息并传输至服务器内,通过服务器对信息进行大数据分析处理,当生态鱼道1内的水温发生变化时,根据水平匹配到对应预设强度值的强度信令并反馈至执行单元,以便于通过执行单元控制水下扬声器232的声音大小,使得水下扬声器232的声波强度与预设强度值一致,从而避免温度过低,影响水下扬声器232传播声音的速率;通过对水下诱鱼灯231和水下扬声器232进行数据监测及大数据分析以便于判断其是否发生故障,当其发生故障时,服务器获取对应的人员的信息并进行处理得到对应的处理人员进行处理,以便于及时处理,避免发生水下诱鱼灯231和水下扬声器232故障不能工作时,影响生态鱼道1的诱鱼效果;执行单元接收到维修处理指令后,控制蓄电池242一侧的电机243工作,通过电机243带动绕绳盘244转动,使得第一连接绳233向上运动,继而带动安装板23及安装板23上的向上运动至控制盒24底部,从而方便维修水下诱鱼灯231和水下扬声器232;维修完成后,处理人员通过智能终端发送维护完成指令至执行单元;执行单元接收到维护完成指令后,获取诱鱼组件2对应生态鱼道1的水位,设定所有水位均对应一个预设位置;将获取的水位与所有水位进行匹配得到对应的预设位置,执行单元控制蓄电池242另一侧的电机243工作,通过电机243带动绕绳盘244转动,使得第二连接绳235向上运动,从而通过第二连接绳235的一端向下拉动安装板23,使安装板23运动至预设位置。

请参阅图5所示,服务器包括数据存储单元、数据分析单元、信令处理单元、机值分析模块和人员注册模块;

数据存储单元接收数据采集单元发送的诱鱼信息;

数据分析单元对诱鱼信息进行分析以得到强度信令、扬声维修信令和鱼灯维护信令并将其发送至信令处理单元,具体过程为:

当水下扬声器232在工作时,获取诱鱼信息中的水温,设定所有水温对应一个预设强度值,将水温与所有的水温进行匹配获取得到对应的预设强度值;生成匹配到对应预设强度值的强度信令;

获取诱鱼信息中的分贝大小、电流大小,当分贝值小于预设强度值对应的分贝值或电流值为零时,生成水下扬声器232对应的扬声维修信令;

当水下诱鱼灯231在工作时,获取诱鱼信息中的灯光强度以及电流大小;当灯光强度小于预设灯光强度或电流值为零时,生成水下诱鱼灯231对应的鱼灯维护信令;

信令处理单元对强度信令、扬声维修信令和鱼灯维护信令进行信令处理,具体过程为:

当信令处理单元接收到强度信令后,将其发送至对应诱鱼组件内执行单元上;

获取维修种类与待处理组件相同的维护人员并将其标记为人员Ai;i标记为人员的数量,取值为正整数;

获取人员Ai的人员信息并对其进行处理以得到处理人员,将扬声维修信令或鱼灯维护信令发送至处理人员的智能终端上,同时将处理人员的人员信息发送至验证单元;

获取人员Ai的人员信息并对其进行处理的具体步骤为:向人员Ai的智能终端发送位置获取指令以获取当前的实时位置,将当前的实时位置与待处理组件的位置进行距离差计算以得到人员Ai的维护间距;获取人员Ai的维诱机值和待维数量;将人员Ai的维护间距、维诱机值和待维数量进行归一化处理并取三者的数值;将三者的数值分别标记为DH1、DH2和DH3;利用公式DU=DH2×b1+0.28/0.74×DH1×b2+DH3×b3+11得到人员Ai的人员处理值DU;将人员处理值最大的人员Ai标记为处理人员,同时该处理人员的待维数量增加一,其中,b1、b2和b3均为预设权重系数;

机值分析模块采集发送扬声维修信令或鱼灯维护信令至处理人员的时刻一以及验证成功的时刻并进行时刻分析,具体为:将时刻一与验证成功的时刻进行时刻差计算得到到达处理时长;当到达处理时长小于设定时长阈值时,将到达处理时长标记为时长一;当到达处理时长大于或等于时长阈值时,将到达处理时长标记为时长二;将处理人员的所有时长一进行求和并取均值得到时长均值一并标记为QT1;统计时长二的数量并标记为QT2;将时长均值和时长二的数量进行归一化处理并取两者的数值,利用公式DH2=1/QT1×b4-QT2×b5得到处理人员的维诱机值DH2;其中,b4和b5均为预设权重系数;b4、b5的值由本领域根据实际进行合理设置,本发明中的b4和b5取值为10.2、0.9;其中时长均值一越小、时长二的数量越小,对应的维诱机值越大,从而该人员对应的人员处理值越大,表示该人员去处理故障的水下诱鱼灯231或水下扬声器232的几率越大;上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式,公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置;

人员通过智能终端提交注册信息至人员注册模块进行注册,人员注册模块将注册成功的注册信息发送至数据存储单元内进行存储,其中注册信息包括人员的姓名、年龄、维修种类、通信号码等;其中维修种类包括维修诱鱼组件2中任一个或多个零件名称;

本发明在使用时,以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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