[发明专利]一种基于声学监测自动按需投放鱼饵的方法

说明书

本发明涉及一种基于声学监测自动按需投放鱼饵的方法，属于声学技术领域，所述方法在鱼饵出口侧方布设无指向性的水听器，对环境声信号进行实时监测；水听器连接一个数据处理模块和短时数据存储模块；水听器采集的信号进入数据处理模块，获得背景噪声能级以及进食特征信号能级，处理结果保存在存储模块中，用于进行背景噪声和进食特征信号的阈值检测；根据背景噪声高出阈值的量值以及特征信号的能量值，输出鱼饵投喂的控制信号nc，nc＝0～nc_m，数值对应鱼饵投喂开关的开合大小，0为全闭合，nc_m为全开放；达到鱼饵投放自动化控制目的。

技术领域

本发明属于声学技术领域，具体地涉及一种基于声学监测自动按需投放鱼饵的方法。

背景技术

鱼类养殖在经济地提供食物供应、弥补海洋捕捞的不足、维持生态平衡等方面具有重要意义。鱼的饲养是鱼类养殖的重要环节。目前常用的方法是定时、定量地对鱼类进行投喂。此做法的不足之处在于：1、依赖于养殖者的经验。对于每种鱼类需要多长时间喂食一次，一次投放多少的量，需要养殖者长期摸索、经过多次试验获得；2、不利于推广。鱼类的进食量会随着季节和鱼龄有所变化，养殖者的经验具有很大的局限性，无法推广；3、无法准确判定鱼类的进食行为。达不到按需喂养，无法提高喂养效率；4、不利于鱼类生长和水质的控制。鱼类生长期间，鱼饵的种类会有所变化，不同鱼饵投喂的量也会有所不同。过量的鱼饵会造成水质污染，引起鱼生病。

发明内容

为克服传统定时、定量投放鱼饵方法存在的问题，本发明提出一种基于声学监测自动按需投放鱼饵的方法。该方法根据鱼类进食时的发声状况，控制鱼饵的投放量，实现对鱼类的自动化按需喂养。基于声学监测的方式，能够实时监控水中鱼类的进食状态，达到按需投喂的目的。

鱼类在进食时，游动以及吞食等行为会产生机械噪声，引起背景噪声的增大；有的鱼类会发出特定频率的信号，该信号意味着鱼类处于进食状态。本发明主要通过监测鱼饵投喂点附近环境噪声的方式，实现对鱼饵投喂量的自动控制，其核心是根据背景噪声的变化和进食信号的检测情况，来判断是否需要进行饵料投喂以及投喂量，达到鱼饵投放自动化控制目的。

本发明通过如下技术方案来实现的：

一种基于声学监测自动按需投放鱼饵的方法，具体步骤如下：

1、水下声监测

在鱼饵出口侧方布设无指向性的水听器，对环境声信号进行实时监测；

2、背景噪声和进食特征信号的阈值检测

水听器连接一个数据处理模块和短时数据存储模块；水听器采集的信号进入数据处理模块，获得背景噪声能级以及进食特征信号能级，处理结果保存在存储模块中，用于进行背景噪声和进食特征信号的阈值检测；

所述背景噪声的阈值检测的具体步骤如下：

(1)计算背景噪声的声压级

将采集到的噪声数据以每5分钟为单位分段，分段后的数据使用FFT方法做功率谱分析；谱分析时，应把数据再细分为多段，然后对多段数据分别做FFT，保证FFT的频率分辨率小于1Hz；对每段数据应进行加窗处理；多段数据之间进行功率谱平均，获得该时间段的背景噪声的功率谱，进而获得该时间段背景噪声的声压级；具体步骤为：

设t_i时刻接收器收到的海洋环境噪声信号p_n(t_i)，对p_n(t_i)做傅里叶变换：

P_n(f_i)＝FFT(p_n(t_i))，其中f_i＝if_s/N,i＝1,2,...,N；f_s为采样频率，N为FFT的点数。