本實(shí)用新型涉及一種潛航器相關(guān)領(lǐng)域，具體講是一種自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用潛航器信號發(fā)射控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前我國水資源的治理和開發(fā)進(jìn)入了新的階段，在我國的大江大河上修建了越來越多的隔流建筑物，改變了河流固有的自然特性，對閘壩上下游的水環(huán)境與水生態(tài)環(huán)境條件、魚類棲息地環(huán)境因素（如水位、流量、水溫等）產(chǎn)生比較大的影響，可能會(huì)直接導(dǎo)致某些溯河洄游魚類種群的滅絕。在日益強(qiáng)調(diào)人和自然和諧相處的時(shí)代，魚道作為一種保護(hù)生物資源的工程措施，越來越多得被納入到各國的水庫及閘壩工程中之后，針對魚道的相關(guān)科學(xué)研究也逐漸活躍起來。

魚道的發(fā)展已逐漸成熟，根據(jù)魚類行為學(xué)針對不同的過魚對象設(shè)計(jì)產(chǎn)生了各種魚道。如何使洄游魚類能準(zhǔn)確找到魚道入口，避免在大壩下來回徘徊，同時(shí)阻攔魚類進(jìn)入泄洪口、水輪機(jī)進(jìn)水口，做到在盡可能減少在洄游季節(jié)人工集魚及減少能耗的情況下，提高過魚效率是值得人們研究從而改善的問題。

水生生物保護(hù)是水利水電工程建設(shè)項(xiàng)目中需要考慮的重要問題，為了保護(hù)天然漁業(yè)資源、保障水生生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性和多樣性，亟需使魚能夠找到魚道入口，提高魚道的使用效率。

近年來，多數(shù)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)攔魚堰、攔魚網(wǎng)、光感以及電柵等設(shè)施。但是，攔魚堰隔斷河道，形成船只航行的阻礙，只能局限應(yīng)用于無航運(yùn)要求的山溪支流上；攔魚網(wǎng)只能在水流平穩(wěn)、斷面平整、狹窄的河流上設(shè)置，并且大多影響通航與排污；電柵攔魚設(shè)備工程投資大，安裝環(huán)境受限制，電柵的電場閾值選擇困難，有效作用范圍小等系列問題。在水庫及水工建筑物導(dǎo)魚另辟途徑有現(xiàn)實(shí)意義。

然而將聲學(xué)應(yīng)用于水庫溢洪誘魚、導(dǎo)魚，設(shè)備費(fèi)用、安裝費(fèi)用低廉，現(xiàn)場施工方便，使用安全、可靠，不影響水庫、湖泊通航。而且聲波在水中傳播距離遠(yuǎn)，因此聲波攔魚的有效作用范圍大。

魚道對于恢復(fù)魚類及其他水生物種在河流的自由通行及繁衍生息具有重要意義，因而在流域水電開發(fā)及水利樞紐工程中被廣泛應(yīng)用。提高魚道的使用效率是發(fā)揮魚道作用的主要影響因素。

魚類行為學(xué)是一門古老而又年輕的科學(xué), 其與捕漁業(yè)的關(guān)系及其重要性已逐漸被人們所重視。魚類對聲音的反應(yīng)是魚類行為學(xué)的重要組成部分，1918 Park-er調(diào)查了魚類聽覺的反應(yīng)。聲誘誘魚就是利用魚類對聲音產(chǎn)生趨集反應(yīng)行動(dòng)設(shè)計(jì)制造的聲音誘魚器, 向魚群播放相應(yīng)的模擬聲音, 加以誘集、引導(dǎo)魚群進(jìn)入預(yù)定的區(qū)域而達(dá)到保護(hù)魚類、捕撈目的的方法。

聲波誘魚現(xiàn)有應(yīng)用：1、生物聲學(xué)裝置：全蘇池塘研究所研制了一種裝置—生物聲學(xué)裝置,這種生物學(xué)裝置適用于整個(gè)生長期, 這樣不僅可以控制索餌強(qiáng)度, 還可以加速秋季起捕過程, 即利用魚對索餌聲的反應(yīng), 將魚誘集到捕魚區(qū)后再捕撈。

2、海洋牧場控制法：日本大規(guī)模發(fā)展人工魚礁中, 也進(jìn)行音響馴化系統(tǒng)的試驗(yàn), 主要通過控制魚類行動(dòng)以改造沿岸漁場, 更有效地利用魚類資源, 誘集魚類, 最終實(shí)現(xiàn)海洋牧場。新技術(shù) ( 主要包括聲、光、電)開始直接應(yīng)用于社會(huì)應(yīng)用中, 它標(biāo)志了人類在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與魚類共處中，進(jìn)入了一個(gè)可以按照人類意愿控制魚類行動(dòng)的新階段。在我國聲波誘驅(qū)魚技術(shù)研究的起步較晚,還必須做大量的有關(guān)這方面的研究工作, 在與國外現(xiàn)代化的研究手段接軌的同時(shí), 還必須大力推廣在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。當(dāng)前在各類水下機(jī)器人研究中，潛航器是一個(gè)熱點(diǎn)，其涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括能源技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)和實(shí)時(shí)通信技術(shù)。因此，許多研究機(jī)構(gòu)都在開展上述關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，以期獲得突破性的進(jìn)展。

聲波與潛航器的結(jié)合國內(nèi)外并沒有較為成熟并且應(yīng)用廣泛的產(chǎn)品，兩者的效益沒能得到最大程度的發(fā)揮。聲波潛航器這一創(chuàng)新點(diǎn)能夠?yàn)槲覈暡ㄕT魚技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)中貢獻(xiàn)出一份力量。

目前，多數(shù)誘導(dǎo)或驅(qū)趕魚類設(shè)施具有許多缺點(diǎn)。誘導(dǎo)方面如誘餌，誘餌在水中擴(kuò)散慢、易變淡甚至易變質(zhì)，需要及時(shí)補(bǔ)充，且引誘范圍小，制作復(fù)雜，只能一次使用不能回收制作和使用成本較高。再如光誘，光在水中傳播雖然快，但受透光度影響大，光波衰減嚴(yán)重，傳播距離短范圍小，為了發(fā)出較強(qiáng)的光線所耗費(fèi)的能源較大，且只能在夜間使用，不但制作和使用成本較高，適用的時(shí)間范圍也小，引誘種類也少。驅(qū)趕方面，有用刺激性藥物的，既不方便使用，也對環(huán)境造成污染。以上這些方法，具有使用和制造成本高，作用效率低、作用時(shí)間和作用范圍小、環(huán)境污染大的缺點(diǎn)。聲波作為一種在水下傳播快，損失低的方式，對多種魚類感官刺激強(qiáng)烈，且制作成本較低，可通過調(diào)節(jié)頻率大小達(dá)到誘導(dǎo)或驅(qū)趕的目的，優(yōu)勢明顯。

當(dāng)前，許多誘驅(qū)魚設(shè)施的實(shí)時(shí)操控性較差，無法根據(jù)魚群的游動(dòng)變化而調(diào)整頻率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，為了解決上述不足，本實(shí)用新型在此提供一種自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用潛航器信號發(fā)射控制系統(tǒng)；包括聲波信號源、功率放大器、水下?lián)P聲器、電源和動(dòng)力裝置。這些裝置通過單片機(jī)根據(jù)潛航器的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境設(shè)定固定前進(jìn)軌跡、水中垂直位置，在保持自身平衡的情況下，發(fā)射聲波，實(shí)現(xiàn)程序化往返作業(yè)；亦可調(diào)整潛航器設(shè)置，采用人工進(jìn)行實(shí)時(shí)操控。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造一種自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用潛航器信號發(fā)射控制系統(tǒng)，其特征在于：信號發(fā)射控制系統(tǒng)包括控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、功率放大器、揚(yáng)聲器；控制器采用stm32F103CBT6實(shí)現(xiàn)，控制器的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接，同時(shí)控制器的另一輸出端與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出端與功率放大器連接，功率放大器外接揚(yáng)聲器；信號發(fā)射控制系統(tǒng)中控制器提供數(shù)字信號，DAC轉(zhuǎn)化成模擬信號再用功率放大器將功率放大，用揚(yáng)聲器播放。

本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：在潛航器中加入聲波發(fā)射裝置：控制器提供數(shù)字信號，DAC轉(zhuǎn)化成模擬信號再用功率放大器將功率放大，用揚(yáng)聲器播放。

本實(shí)用新型具有如下的創(chuàng)新點(diǎn)：

1、將聲波應(yīng)用于誘魚導(dǎo)魚中，聲波轉(zhuǎn)化效率高，折損率低，頻率可調(diào)節(jié)適應(yīng)多種魚類。

2、通過單片機(jī)從而使機(jī)器裝置的無需人工操作、防碰撞的設(shè)計(jì)具有自適應(yīng)性，潛航器前進(jìn)路線可以實(shí)現(xiàn)程序化、規(guī)則化同時(shí)具有可控性。

本實(shí)用新型的推廣應(yīng)用價(jià)值：本產(chǎn)品利用聲波來引誘、驅(qū)趕魚類，并且潛航器的自動(dòng)化使裝置應(yīng)用簡便，大大減少人力。同時(shí)可有效克服現(xiàn)有技術(shù)中制造和適用成本高、作用效率低的缺點(diǎn)，具有成本低廉，信號傳播快而遠(yuǎn)，降低能耗以及無環(huán)境污染的優(yōu)點(diǎn)，能增加誘魚、集魚效果，提高經(jīng)濟(jì)與生態(tài)收益。同時(shí)潛航器的設(shè)計(jì)可以增加更多的功能，推廣應(yīng)用于更多領(lǐng)域。如：拍攝水下魚群、實(shí)現(xiàn)魚群走向?qū)崟r(shí)追蹤、感應(yīng)水層溫度、水樣采集。具有良好的應(yīng)用前景。

本實(shí)用新型主要包括聲波信號源、功率放大器、水下?lián)P聲器、電源和動(dòng)力裝置。這些裝置通過單片機(jī)根據(jù)潛航器的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境設(shè)定固定前進(jìn)軌跡、水中垂直位置，在保持自身平衡的情況下，發(fā)射聲波，實(shí)現(xiàn)程序化往返作業(yè)。亦可調(diào)整潛航器設(shè)置，采用人工進(jìn)行實(shí)時(shí)操控。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型信號發(fā)射控制系統(tǒng)示意圖

圖2是一種潛航器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖1-圖2對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型通過改進(jìn)在此提供一種自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用潛航器信號發(fā)射控制系統(tǒng)，如圖1所示，可以按照如下方式予以實(shí)施；信號發(fā)射控制系統(tǒng)4包括控制器41、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊42、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器43、功率放大器44、揚(yáng)聲器45；控制器41采用stm32F103CBT6實(shí)現(xiàn)，控制器41的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊42連接，同時(shí)控制器41的另一輸出端與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器43連接，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器43的輸出端與功率放大器44連接，功率放大器44外接揚(yáng)聲器45；信號發(fā)射控制系統(tǒng)4中控制器41提供數(shù)字信號，DAC轉(zhuǎn)化成模擬信號再用功率放大器將功率放大，用揚(yáng)聲器播放。

圖2是一種潛航器結(jié)構(gòu)示意圖，該潛航器分為前部、中部、與后部；前部內(nèi)設(shè)置舵機(jī)1，并通過螺栓固定舵機(jī)1；舵機(jī)1連接吸水舵，通過改變潛航器的舵角轉(zhuǎn)變潛航器的航向；

后部內(nèi)設(shè)置電機(jī)A2，電機(jī)A2通過聯(lián)軸器和套筒連接位于潛航器尾部的螺旋槳9，通過電機(jī)調(diào)節(jié)螺旋槳的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向分別影響潛航器的速度和前進(jìn)、后退；電機(jī)A2通過圓形固定轉(zhuǎn)置12固定在潛航器的后部；

中部內(nèi)設(shè)置獨(dú)立艙室，存放單片機(jī)及電池；為了達(dá)到防水作用，前部與中部及中部與后部都設(shè)計(jì)有隔板3，并將前部與后部的連接處設(shè)計(jì)為螺紋形式，且通過密封墊予以密封；

在潛航器的中部自上而下設(shè)置有信號發(fā)射控制系統(tǒng)4、電池5、水艙6、齒輪7以及電機(jī)B8；所述水艙6為向外突出的；活塞10帶有齒條11，電機(jī)B8的輸出端設(shè)置齒輪7，齒輪7與齒條11嚙合，由電機(jī)B8控制活塞10的往返移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水艙中水的排出和進(jìn)入，改變潛航器的自重，實(shí)現(xiàn)潛航器的上升下沉。

通過以上改進(jìn)；在潛航器中加入聲波發(fā)射裝置：控制器提供數(shù)字信號，DAC轉(zhuǎn)化成模擬信號再用功率放大器將功率放大，用揚(yáng)聲器播放。

設(shè)備元器件：7.4V電池，使用7806三極管穩(wěn)壓成6V、一個(gè)舵機(jī)、一個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)減速電機(jī)、一個(gè)常規(guī)電機(jī)、一個(gè)stm32F103CBT6核心板、D類數(shù)字放大器PAM8403、數(shù)字轉(zhuǎn)模擬輸出的外置模塊、揚(yáng)聲器。

本實(shí)用新型具有如下的創(chuàng)新點(diǎn)：

1、將聲波應(yīng)用于誘魚導(dǎo)魚中，聲波轉(zhuǎn)化效率高，折損率低，頻率可調(diào)節(jié)適應(yīng)多種魚類。

2、通過單片機(jī)從而使機(jī)器裝置的無需人工操作、防碰撞的設(shè)計(jì)具有自適應(yīng)性，潛航器前進(jìn)路線可以實(shí)現(xiàn)程序化、規(guī)則化同時(shí)具有可控性。

本實(shí)用新型的推廣應(yīng)用價(jià)值：本產(chǎn)品利用聲波來引誘、驅(qū)趕魚類，并且潛航器的自動(dòng)化使裝置應(yīng)用簡便，大大減少人力。同時(shí)可有效克服現(xiàn)有技術(shù)中制造和適用成本高、作用效率低的缺點(diǎn)，具有成本低廉，信號傳播快而遠(yuǎn)，降低能耗以及無環(huán)境污染的優(yōu)點(diǎn)，能增加誘魚、集魚效果，提高經(jīng)濟(jì)與生態(tài)收益。同時(shí)潛航器的設(shè)計(jì)可以增加更多的功能，推廣應(yīng)用于更多領(lǐng)域。如：拍攝水下魚群、實(shí)現(xiàn)魚群走向?qū)崟r(shí)追蹤、感應(yīng)水層溫度、水樣采集。具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)優(yōu)勢：其一：Wardle( 1986)報(bào)道, 當(dāng)漁船行進(jìn)時(shí), 魚類先感覺到漁船的發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳的聲音,魚類向更深的海底游去不易捕獲。本產(chǎn)品小型化的優(yōu)勢避免了其他機(jī)械設(shè)備對魚類的影響，應(yīng)用簡便，大大減少人力。潛航器通過單片機(jī)等控制系統(tǒng)可以提高自適應(yīng)能力；

其二：潛航器已向兼容性高及模塊化方向發(fā)展，可有效克服制造成本高的缺點(diǎn)，具有成本低廉，降低能耗的優(yōu)點(diǎn)，能增加誘魚、集魚效果，提高經(jīng)濟(jì)與生態(tài)收益；

其三：潛航器上搭載的聲波發(fā)射器發(fā)射的聲波具有水中傳播折損率低、無污染、高效等優(yōu)勢。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。