CN105032779A - 一种渔业生物精确检测计数与分级装置 - Google Patents

Abstract

一种渔业生物精确检测计数与分级装置，包括渔业生物输入系统、检测系统、分级系统、控制系统四大部分；渔业生物输入系统中通过调节内衬筛网与内衬垫圈大小，控制渔业生物由其身体长轴方向一尾一尾地进入系统；检测系统测定每一尾渔业生物体长；分级系统根据渔业生物体长判断其规格大小，进行等级划分，并将其输送至指定位置；控制系统协调与控制整个装置的运行。本发明创造能将各类渔业生物的数量统计、体长检测、规格等级区分等工作结合在一起，简便高效，不会对渔业生物造成额外伤害，可以广泛应用于苗种孵化、养殖生产、运行销售等渔业生产的各个环节，能够提高渔业生产的效率和效益，具有良好的应用与市场推广前景。

Description

一种渔业生物精确检测计数与分级装置

技术领域

本发明属于渔业工程装备与技术领域，涉及一种用于渔业生物的数量统计与体长大小无损自动化精确检测的装备，并根据体长大小检测的结果实现渔业生物规格大小的自动化种群划分，从而可以很便捷地统计渔业生物种群数量，挑选和区分不同大小的渔业生物，提升渔业生产过程的效率和便捷性。

背景技术

在渔业生产过程中，对于生物数量统计与大小检测往往贯穿其整个过程，无论是其苗种的孵化培育、销售运输，还是幼体的养成以及成体的起捕与销售，都涉及到渔业生物数量统计与大小检测的需求。但向来没有什么简便的方便进行渔业生物数量的统计与大小的检测，往往是分开进行渔业生物数量的统计与大小的检测，或者抽样调查获得近似数据和信息。抽样调查是最为常见的渔业生物检测分析手段，但耗时费力，且对渔业生物往往造成一定的伤害。近年来，随着科学技术手段的发展和进步，关于渔业生物计数、等级区分的技术越来越多。大体上，除取样调查外，渔业生物的计数方法还包括电阻计数、光学计数、声学计数、计算机视觉计数等若干种类，各自具有不同的优缺点。其中以计算机视觉计数为代表的图像智能识别技术是发展的热点方向之一，且可以同时进行渔业生物大小的统计与分析，缺点是对于位置重叠、首尾相连、游动的渔业生物统计分析往往存在着相当大的误差。而关于渔业生物等级划分的技术一般是采用机械筛分的技术，效果不错，相关的专利技术很多，如申请号为200410036135X、2004100623600、2010202918439、2012104756841、2012104756856、2012104757420、2013204915725等专利技术，都涉及到渔业生物的分级技术，多数是机械分级的技术手段，也不涉及渔业生物数量的统计与大小的精确测定，机械筛分的方式也多多少少会对渔业生物造成一定的损害。

当迫使渔业生物逐个地通过时，则可以很方便地实现对渔业生物逐个地数量统计和检测，当前的一些渔业生物计数技术多数基于这样的方案，通常以光电技术为主要的检测手段，也包括统计其数量、重量等，相关的专利技术也比较多。如申请号为851052657、871024101、882028367、882039210、2008101621761、2010105426549、2013203099202、2013204827264等专利技术，以及一些公开报道的文献资料，都有涉及到各种光电检测、计算机视觉检测、分批检测等多种鱼苗等渔业生物的计数方法。但是，目前各种渔业生物计数、分级的技术和方法中，还没有将渔业生物大小检测、数量统计、规格大小分级过程结合在一起的技术，相关过程通常是分开进行的，不是十分方便和快捷。本发明专利通过独特的设计，将前述过程结合在一起，一次性地快速实现渔业生物种群数量统计、大小检测、规格等级划分的工作，有利于渔业生产的进行。

发明内容

本发明的目的在于解决当前已有技术的缺陷和不足之处，填补渔业生物数量统计与规格检测以及等级划分方面的技术空白，建立渔业生物规格检测、数量统计、等级划分的系统化解决方案，可以实现渔业生物群体的快速检测与等级划分工作。详细的技术方案如下：

本发明设计的渔业生物精确检测计算与分级装置，主要包括渔业生物输入系统、检测系统、分级系统、控制系统四大部分组成，详细结构组成如说明书图附图所示，以下逐个说明各个系统的工作原理和方式。

渔业生物输入系统包括稳定水流输入水龙头、渔业生物输入容纳器、内衬筛网、直径可调内衬垫圈、第五号电动阀门、第六号光电检测器所组成，其功能是确保渔业生物由身体长轴方向生物一尾一尾地通过输入系统，然后进入检测系统部分。当渔业生物逐个地通过第五号电动阀门时，稳定水流输入水龙头保持一定流量的水流，防止因内衬筛网的渗漏下去流量，而导致渔业生物输入容纳器中的水位过低，同时维持整个系统中的水流畅通与连续。设待检测分级渔业生物种群的体长、体高、体厚平均值分别为d1、d2、d3，一般情况下d1>d2>d3。则，内衬筛网的网目孔径大小应当远小于d2，即待检测的渔业生物不可能通过内衬筛网漏下去。直径可调内衬垫圈是一个塑料弹性垫圈，保持圆形的形状，其直径可以在检测管道内径范围内进行任意地调节。

为了确保不可能出现多尾待检测渔业生物同时通过或者拥堵的情况，直径可调内衬垫圈的直径应当调节在1.3-1.6倍d2之间，即一次只能容许一尾待检测的渔业生物按照其身体长轴方向通过，不能横着通过，也不能2尾以上的渔业生物同时通过。当系统启动工作时，稳定水流输入水龙头开始输入一定流量的水流，保持渔业生物输入容纳器中的一定的水位，维持整个系统中水流的畅通与连续，此时可以向渔业生物输入容纳器输入待检测的渔业生物。选择适宜的检测计数模式，系统开始计数工作时，第五号电动阀门首先开启，容许一尾待检测的渔业生物通过。而后，第五号电动阀门的开、闭由中央控制器控制。当渔业生物完全通过第六号光电检测器，对于其光线的遮断结束后，第六号光电检测器向中央控制器发出一个工作信号，并由中央控制器向第五号电动阀门发出关闭的工作信号，命令第五号电动阀门处于关闭状态，保证进入检测系统的渔业生物被检测分级完成前，检测系统中有且只有一尾渔业生物。当渔业生物检测完成后，由第十一号、第十四号、第十七号光电检测器中的一个，向中央控制器发出检测完成的信号，再由中央控制器向第五号电动阀门发出开启的控制命令信号，命令第五号电动阀门开启放入下一尾渔业生物，进入下一个计数检测流程。基于以上工作原理，第六号光电检测器与第五号电动阀门之间的距离应该尽量地小，远小于渔业生物的平均体长d1，以确保第六号光电检测器反馈给中央控制器信号并命令第五号电动阀门关闭的动作时间尽量短暂，在控制第五号电动阀门关闭之前，不会有第二条渔业生物出现在检测系统中。也就是说，第六号光电检测器检测到第五号电动阀门每放入一条渔业生物后，即通知中央控制器关闭第五号电动阀门，而第五号电动阀门的再次开启则由分级系统反馈的信号进行控制，或者暂停工作模式下，由中央控制器进行控制。

随后，渔业生物即进入本发明装置的检测系统，检测系统由第七号光电检测器、检测管道、第九号光电检测器、中央控制器共同组成，其功能是精确测定渔业生物的大小，也就是其体长，设其值为未知数D厘米。而渔业生物的体重可以根据经验公式，由其体长换算得到。检测管道由透明材质所制成，例如玻璃或者有机玻璃等透明材质。检测管道中所有安装光电检测器的位置，为平面结构，以保障光电检测器检测光线的有效通过与检测。检测管道其他位置为圆柱体结构，弯角处保持适宜的弧度，以保障渔业生物的顺利通过，且不受伤害。渔业生物体长的具体检测与计算过程详述如后。

被检测的渔业生物在透明检测管道中的运动过程受重力、浮力、摩擦力等各种作用力的综合作用，可近似视作为一种匀加速直线运动。根据说明书附图中图2的过程分析，当渔业生物头部、尾部分别通过第七号光电检测器、第九号光电检测器的时刻分别为t1、t2、t3、t4，可由第七、九号光电检测器检测得到。设渔业生物在t1、t2、t3、t4时刻的运动速度分别为v1、v2、v3、v4，渔业生物运动的加速度为a，第七、九光电检测器之间的距离为已知的L厘米，渔业生物的体长为未知的D厘米。渔业生物由t1时刻运动至t2时刻、t2时刻运动至t3时刻、t1时刻运动至t3时刻、t1时刻运动至t4时刻耗时分别为T1、T2、T3、T4毫秒，即：T1＝t2-t1、T2＝t3-t2、T3＝t3-t1、T4＝t4-t1。根据以上条件，由匀加速直线运动方程可以得到如下关系式：

L＝v1×T3+0.5×a×T3²

L+D＝v1×T4+0.5×a×T4²

L-D＝v2×T2+0.5×a×T2²

v2＝v1+a×T1

D＝v1×T1+0.5×a×T1²

上述代数方程中，未知数有v1、v2、a、D，其他皆是可测量的已知数据，是闭合的代数方程，据此可以解出渔业生物体长的精确D，其值如下：

D＝L×(T1/T3)×[(T2²+T4²+T1T2+2T1T3-2T3²-T1T4)/(T2²+T4²+2T1T2-T2T3-T3T4)]

前述渔业生物体长检测数据与求解过程编制为固定程序，内嵌于中央控制器中，当渔业生物逐个地通过第七号、第九号光电检测器后，即可迅即计算出渔业生物的精确体长D，而且对渔业生物不进行直接的接触，没有任何额外的伤害。

分级系统由至少三个渔业生物收集子系统以及控制阀门子系统和中央控制器所组成。每一个渔业生物收集子系统包括一个渔业生物收集箱、一个光检测器、一个电动阀门，渔业生物收集箱接受符合某一个规定的渔业生物，电动阀门控制符合规定渔业生物的进入，光电检测器统计符合该规定渔业生物的数量，并反馈信号给中央控制器。每一个渔业生物收集子系统中的电动阀门，以及主管道中的电动阀门，组成分级系统中的控制阀门子系统，包括第十号电动阀门、第十二号电动阀门、第十五号电动阀门、第二十一号电动阀门。前述这些电脑阀门接受中央控制器的命令和控制，其相互之间的不同组合的开启、关闭动作，可以将符合某一个规定的渔业生物输送至指定的渔业生物收集箱中。分级系统可以根据检测系统所测得的渔业生物体长，而将渔业生物输送到适宜的渔业生物收集箱中，并根据第十一号、第十四号、第十七号光电检测器反馈的信息统计不同规格种群渔业生物的数量。如果需要对于所检测的渔业生物进行分级筛选，在中央控制器中选择检测分级模式，预先输入拟筛分渔业生物体长规格大小的限定值。例如，需要将待测渔业生物种群划分为大、中、小三个类群，设其体长限值分别为≧d_大、d_大﹥且≧d_小、﹤d_小，将体长限值输入中央控制器，并设定好对应渔业生物收集箱，例如设大、中、小规格渔业生物分别对应于第一号渔业生物收集箱、第二号渔业生物收集箱、第三号渔业生物收集箱。分级系统的工作过程简述如下。

当检测系统测得当前所检测渔业生物体长D≧d_大时，中央控制器判断其应划分为大规格种群，控制系统发送出如下的控制命令信号，第十号电动阀门关闭，第十二号电动阀门开启，第十五号、第二十一号电动阀门保持原有状态不变，则当前所检测的大规格渔业生物将被输送至第一号渔业生物收集箱中，也就是大规格渔业生物收集箱中。第十一号光电检测器检测到渔业生物通过后，再反馈至中央控制器，命令第五号电动阀门开启，放入下一尾渔业生物进行检测和分级。在下一尾渔业生物被体长测定并判断划分规格大小之前，分级系统的各阀门保持上一次的工作状态，以保持系统中的水流畅通和正常运行。

当检测系统测得当前所检测渔业生物体长d_大﹥D≧d_小时，中央控制器判断其应划分为中规格种群，控制系统发送出如下的控制命令信号，第十号、第十五号电动阀门开启，第十二号、第二十一号电动阀门关闭，于是当前所检测的中规格渔业生物将被输送至第二号渔业生物收集箱中，也就是中规格渔业生物收集箱中。第十四号光电检测器检测到渔业生物通过后，再反馈至中央控制器，命令第五号电动阀门开启，放入下一尾渔业生物进行检测和分级。在下一尾渔业生物被体长测定并判断划分规格大小之前，分级系统的各阀门保持上一次的工作状态，以保持系统中的水流畅通和正常运行。

当检测系统测得当前所检测渔业生物体长D﹤d_小时，中央控制器30判断其应划分为小规格种群，控制系统发送出如下的控制命令信号，第十号、第二十一号电动阀门开启，第十二号、第十五号电动阀门关闭，则当前所检测的小规格渔业生物将被输送至第三号渔业生物收集箱中，也就是小规格渔业生物收集箱中。第十七号光电检测器检测到渔业生物通过后，再反馈至中央控制器，命令第五号电动阀门开启，放入下一尾渔业生物进行检测和分级。在下一尾渔业生物被体长测定并判断划分规格大小之前，分级系统的各阀门保持上一次的工作状态，以保持系统中的水流畅通和正常运行。

每一个渔业生物收集箱上均设置有溢流网孔，其作用是让多余的水流溢出渔业生物收集箱，避免系统工作过程中，累积渔业生物及流量过多，造成渔业生物逃逸出渔业生物收集箱。当某一个渔业生物收集箱中的渔业生物密度过大时，有可能因拥挤效应而造成渔业生物伤害时，可以在中央控制器中触动暂停工作模式按钮。即分级系统完成一尾渔业生物的分级工作后，中央控制器不再命令第五号电动阀门开启，暂停渔业生物的输入，所有数据信息暂存，计数、检测、分级工作暂停若干秒钟，留出足够的时间，以便于用一只空的渔业生物收集箱替换已经满载的渔业生物收集箱。替换工作可以由渔业生物收集箱更换操作手柄进行，简便快捷。渔业生物收集箱替换工作完成后，再次触动中央控制器上的按钮，解除系统的暂停工作模式，中央控制器命令第五号电动阀门再次开启，放入一尾渔业生物，继续开始渔业生物计数、检测、分级工作。

如果需要根据渔业生物的体长大小，而将所筛选的渔业生物种群筛分成为更多的组群，则可以拓展分级系统的筛分功能，增加更多控制电动阀门、光电检测器以及渔业生物收集箱。例如，可以根据渔业生物体长大小在控制器中设置4个，或4个以上的，等级划分限定范围；然后设置4个，或者4个以上的，渔业生物收集箱，即可以将待检测的渔业生物筛分成为4种，或者4种以上的，不同规格大小的种群。也就是说，本装置的系统，特别是中央控制器系统，具有功能拓展的预留功能模块。如果在某些情况下，本装置系统单通道的检测分级功能不能满足生产需要，耗时较长，则可以采用多个本发明的装置系统进行并联使用的方式，即可以采取多个本发明的渔业生物精确检测计数与分级装置并联，同时开启和使用，达到多通道同时检测和筛分的功能，提高工作效率。

当需要对渔业生物种群进行3个以上的多种等级划分时，也可以采用本发明装置进行重复分级的方式进行。即，首先应用本发明装置，将渔业生物进行粗略地等级划分；然后，对于已经粗划分的每一个渔业生物种群，再次应用本发明装置，进行下一步更为细致的等级划分工作；重复以上两个步骤，可以将原始渔业生物种群划分成为任意需要的细致程度，满足不同渔业生产的需要。

本发明的控制系统，由中央控制器以及各光电检测器的信号输入通路、各电动阀门控制命令通路所组成，详如附图说明图1所示。控制系统的功能在于调节控制渔业生物输入系统、检测系统、分级系统的协调工作，确保渔业生物输入系统每次只放入一尾渔业生物，准确计算分析检测系统输入的数据并获得渔业生物的体长，判断渔业生物的规格大小划分，控制渔业生物输送至相应规格的渔业生物收集箱，判断系统完成一尾渔业生物的检测与分级后，开始放入下一尾渔业生物，开始下一轮的检测与分级工作。当计数、检测、分级工作完成后，触动工作完成按钮，央控制器即分析统计所有计数、检测、分级渔业生物的数据信息，生成工作报告，汇报所计数的渔业生物的总数量及其平均体长、均方差范围，大、中、小规格渔业生物各自的数量、平均体长、均方差范围等详细数据。

本发明为了确保上述技术更好的实现，提供了一种渔业生物精确检测计数与分级装置的制作方法，具体步骤如下：

①设计渔业生物精确检测计数与分级装置主体以及各部件的模具；

②将①过程设计的各部件模具进行制作成型或用其他方法加工成型；

③将②过程加工成型的各部件组装而成。

本发明的装置中，每一轮的检测与分级工作中，检测系统与分级系统始终只针对同一尾渔业生物而言，确保检测与分级工作的准确与可靠。每一轮检测分级工作完成后，控制系统再开始命令渔业生物输入系统输入下一尾渔业生物，重复进行下一轮的检测与分级工作。所有工作过程由电子程序自动化控制，迅速简洁而准确，且检测与分级工作过程流畅，检测过程中不与所检测的渔业生物进行直接的接触，基本不对渔业生物造成额外的伤害。故本发明的装置，可以很方便地应用于各种类型渔业生物的计数、大小检测、规格种群划分，功能多样，用途广泛，简洁方便，效率极高，可以应用于渔业生产的多种场合和环节，节约人力物力，提高渔业生产工作的效率和效益。

附图说明

图1是本发明所述的渔业生物精确检测计数与分级装置示意图。

图2是本发明的装置进行渔业生物体长精确测量的计算过程示意图。

图中：1稳定水流输入水龙头；2渔业生物输入容纳器；3内衬筛网；4直径可调内衬垫圈；5第五号电动阀门；6第六号光电检测器；7第七号光电检测器；8检测管道；9第九号光电检测器；10第十号电动阀门；11第十一号光电检测器；12第十二号电动阀门；13第一号渔业生物收集箱；14第十四号光电检测器；15第十五号电动阀门；16第二号渔业生物收集器；17第十七号光电检测器；18第三号渔业生物收集箱；19渔业生物收集箱溢流网孔；20渔业生物收集箱更换操作手柄；21第二十一号电动阀门；22第十七号光电检测器信号输送通路；23第十四号光电检测器信号输送通路；24第二十一号电动阀门控制信号通路；25第十五号电动阀门控制信号通路；26第十号电动阀门控制信号通路；27第十二号电动阀门控制信号通路；28第十一号光电检测器信号输送通路；29第九号光电检测前信号输送通路；30中央控制器；31第七号光电检测器信号输送通路；32第六号光电检测器信号输送通路；33第五号电动阀门控制信号通路。

具体实施方式

下面结合本发明的技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

本发明专利由渔业生物输入系统、检测系统、分级系统、控制系统四大部分所组成，详细部件包括稳定水流输入水龙头1、渔业生物输入容纳器2、内衬筛网3、直径可调内衬垫圈4、第五号电动阀门5、第六号光电检测器6、第七号光电检测器7、检测管道8、第九号光电检测器9、第十号电动阀门10、第十一号光电检测器11、第十二号电动阀门12、第一号渔业生物收集箱13、第十四号光电检测器14、第十五号电动阀门15、第二号渔业生物收集器16、第十七号光电检测器17、第三号渔业生物收集箱18、第二十一号电动阀门21、中央控制器30。

稳定水流输入水龙头1、渔业生物输入容纳器2、内衬筛网3、直径可调内衬垫圈4、第五号电动阀门5、第六号光电检测器6及中央控制器30组成渔业生物输入系统，其作用是确保渔业生物一尾一尾地进入系统中。系统开始运行时，第五号电动阀门5首次开启并放入第一尾待检测分级的渔业生物，当第六号光电检测器6检测到渔业生物完全进入后即反馈信号至中央控制器30，命令第五号电动阀门5关闭。而后，第五号电动阀门的开启由分级系统反馈的信号所控制，当分级系统完成一尾渔业生物的检测与分级后，第十一号光电检测器11、第十四号光电检测器14、第十七号光电检测器17其中之一反馈信号给中央控制器30，通知中央控制器30命令第五号电动阀门开启放入下一尾渔业生物。但是，在暂停工作模式下，当解除系统暂停、系统重新开始工作时，与系统初始启动工作一样，中央控制器30首先命令第五号电动阀门5开启放入一尾渔业生物，并继续开始计数、检测、分级工作。

第七号光电检测器7、检测管道8、第九号光电检测器9以及中央控制器30共同组成检测系统，由一尾渔业生物首尾通过第七号光电检测器7、第九号光电检测器9的时间间隔，以及第七号、第九号光电检测器之间的距离，可以计算出所通过渔业生物的精确体长。相关的计算公式及计算程序内嵌于中央控制器30中，当一尾渔业生物相继通过第七号、第九号光电检测器后，中央控制器30即可迅即计算出渔业生物的体长。

分级系统由三个渔业生物收集子系统，或者更多个渔业生物收集子系统，以及控制阀门子系统和中央控制器30所组成。每一个渔业生物收集子系统包括一个渔业生物收集箱、一个光检测器、一个电动阀门，渔业生物收集箱接受符合某一个规定的渔业生物，电动阀门控制符合规定渔业生物的进入，光电检测器统计符合该规定渔业生物的数量，并反馈信号给中央控制器30。每一个渔业生物收集子系统中的电动阀门，以及主管道中的电动阀门，组成分级系统中的控制阀门子系统，包括第十号电动阀门10、第十二号电动阀门12、第十五号电动阀门15、第二十一号电动阀门21。前述这些电脑阀门接受中央控制器30的命令和控制，其相互之间的不同组合的开启、关闭动作，可以将符合某一个规定的渔业生物输送至指定的渔业生物收集箱中。预先将渔业生物拟划分种群大小的体长限定值输入中央控制器30中，并指定相应规格种群的渔业生物收集箱。当中央控制器30，根据检测系统所提供的信息数据，计算出渔业生物的精确体长后，再基于预先设定的渔业生物种群规格划分依据，判断出当前渔业生物应当属于哪一类渔业生物种群，譬如属于大规格、中规格、小规格的渔业生物，然后命令第十号、第十二号、第十五号、第二十一号电动阀门做出相应的开启、或者关闭的动作，将所检测的渔业生物输送至相应规格的渔业生物收集箱中，完成渔业生物的分级动作。第十一号、第十四号、第十七号光电检测器中某一个，检测到渔业生物的输入时，即通知中央控制器30，已经完成当前渔业生物的分级工作，可以命令第五号电动阀门5开启，放入下一尾渔业生物，开始下一轮的渔业生物检测与分级工作。

当所有待检测渔业生物被检测、计数、分级完成后，触动中央控制器30上的工作完成按钮。中央控制器30开始分析统计所有检测、计数、分级的信息数据，生成工作报告，汇报所计数渔业生物的总数量及其平均体长、均方差范围，大、中、小规格渔业生物各自的数量、平均体长、均方差范围等详细数据。

基于前述工作流程和技术分析，本发明装置可以完成不同类型渔业生物的计数、测量、分级工作，中央控制器30中可以选择计数模式、测量模式、分级模式、混合模式及暂停模式，以下逐一进行阐述。

计数模式下，用户仅计划知晓渔业生物种群的数量信息，不关心其他信息，则可以选择计数工作模式，则系统仅完成渔业生物的数量统计工作，不进行进一步的检测和分级工作。此工作模式下，系统选择第五号电动阀门5始终处于开启状态，默认第一号渔业生物收集箱13为当前工作的渔业生物收集箱，第十二号电动阀门12处于开启状态且第十号、第十五号、第二十一号电动阀门处于关闭状态，则待检测的渔业生物连续地逐尾通过渔业生物输入系统、检测系统，最终进入第一号渔业生物收集箱13中，中央控制器30根据第六号光电检测6反馈的信号逐尾累计渔业生物的数量信息，第七号、第九号、第十一号光电检测器反馈的信息可以作为数量统计时的比对矫正数据参考使用。此工作模式下，也可以在中央控制器30中设定第二号渔业生物收集器16、或者第三号渔业生物收集箱18为计数工作的目标渔业生物收集箱，相应地电动阀门动作为，第十号、第十五号电动阀门开启且第十二号、第二十一号电动阀门关闭，或者第十号、第二十一号电动阀门开启且第十二号、第十五号电动阀门关闭。当目标渔业生物收集箱中渔业生物数量足够多时，为避免渔业生物的拥挤和伤害，可以使用暂停工作模式，暂停系统的计数工作，留出足够的时间更换满载的渔业生物收集箱。更换新的空白渔业生物收集箱后，可以触动中央控制器30中按钮，解除暂停模式，继续进行渔业生物的计数工作。计数工作完成后，中央控制器30生成工作报告，汇报所计数渔业种群的数量。计数工作模式适用于仅需要知晓渔业生物种群数量的情形下，系统连续工作，各电动阀门不进行频繁的开启、关闭动作，工作效率较高，节约时间，建议不需要进行渔业生物体长检测与分级工作时，应当优先选择计数工作模式。

检测模式下，用户拟获知待检测渔业生物种群的数量以及平均体长、均方差范围等数据信息，但不需要进行渔业生物不同规格种群的划分，则可以选择检测工作模式。此工作模式下，系统选择第五号电动阀门5始终处于开启状态，默认第一号渔业生物收集箱13为当前工作的渔业生物收集箱，第十二号电动阀门12处于开启状态且第十号、第十五号、第二十一号电动阀门处于关闭状态，则待检测的渔业生物连续地逐尾通过渔业生物输入系统、检测系统，进入第一号渔业生物收集箱13中，中央控制器30根据第六号光电检测6反馈的信号逐尾累计渔业生物的数量信息，根据第七号、第九号光电检测器反馈的时间信号计算每一尾渔业生物的体长信息，第十一号光电检测器的信息可以作为数量统计时的比对矫正数据参考使用。此工作模式下，也可以在中央控制器30中设定第二号渔业生物收集器16、或者第三号渔业生物收集箱18为检测工作的目标渔业生物收集箱，相应地电动阀门动作为，第十号、第十五号电动阀门开启且第十二号、第二十一号电动阀门关闭，或者第十号、第二十一号电动阀门开启且第十二号、第十五号电动阀门关闭。当目标渔业生物收集箱中渔业生物数量足够多时，为避免渔业生物的拥挤和伤害，可以使用暂停工作模式，暂停系统的检测工作，留出足够的时间更换满载的渔业生物收集箱。更换新的空白渔业生物收集箱后，可以触动中央控制器30中按钮，解除暂停模式，继续进行渔业生物的检测工作。检测工作完成后，中央控制器30生成工作报告，汇报所检测渔业种群的数量、平均体长、均方差范围等信息和数据。检测工作模式适用于需要知晓渔业生物种群数量以及整体规格大小的情形下，系统连续工作，各电动阀门不进行频繁的开启、关闭动作，工作效率比较高，比较节约时间，建议不需要进行渔业生物大小分级工作时，应当优先选择检测工作模式。

分级模式下，用户可以根据不同体长范围的需求，预先设定不同规格渔业生物的体长限定值，进行渔业生物种群的筛分工作。此模式下，用户可以在中央控制器30中进行简单的运行模式程序编制和设定，选择分级工作模式，并根据自己的不同需求，输入不同的体长要求及限定值，指定相应体长渔业生物输出的渔业生物收集箱位置，以及最终生成报告的数据信息要求等。例如，需要将待测渔业生物种群划分为大、中、小三个类群，其体长限值分别为≧d_大、d_大﹥且≧d_小、﹤d_小，对应的大、中、小规格渔业生物收集箱分别为第一号渔业生物收集箱13、第二号渔业生物收集箱16、第三号渔业生物收集箱18。其工作流程为，输入系统控制第五号电动阀门5逐尾地输入渔业生物，检测系统进行渔业生物体长的精确检测，中央控制器30对于所检测渔业生物的规格大小进行判断，判定其属于哪一类规格的渔业生物，并命令分级系统将其输送到相应的渔业生物收集箱之中，具体的判断与分级过程详见发明内容中相关部分，然后再进行下一轮的渔业生物检测与分级工作。在分级工作模式下，每一时刻，系统中至多只有一尾渔业生物，并顺次完成对这一尾渔业生物的检测、判断与分级筛选工作，然后再输入下一尾渔业生物开始下一轮的检测与分级工作，确保渔业生物的筛选工作的准确进行。当某一个渔业生物收集箱中渔业生物数量足够多时，为避免渔业生物的拥挤和伤害，可以使用暂停工作模式，暂停系统的检测分级工作，留出足够的时间更换满载的渔业生物收集箱。更换新的空白渔业生物收集箱后，可以触动中央控制器30中按钮，解除暂停模式，继续进行渔业生物的检测分级工作。分级工作完成后，中央控制器30生成工作报告，汇报所检测渔业种群总体的以及大、中、小不同规格种群的渔业生物数量、平均体长、均方差范围等信息和数据。对于渔业生物种群不同规格大小的区分与筛选，是渔业生产过程中最为常见的一种需求，分级工作模式可以应用于此种场合，也是本发明设计最为优越的地方之一。

混合模式下，应用于除前述几种情形之外，用户有其他特殊需求的各种情形。譬如用户只需要筛选体长大于某个限定值的渔业生物，并不关心其平均体长及数量信息；或者用户只需要体长在某个范围内的渔业生物，并关心其数量与体长信息，但不关心该体长范围之外的渔业生物的信息；或者用户只需要筛选出体长小于某个限定值的渔业生物，而不关心其他的渔业生物及信息；以及其他各种可能的特殊情形。此模式下，用户可以在中央控制器30中进行简单的运行模式程序编制和设定，选择混合工作模式，并根据自己的不同需求，输入不同的体长要求及限定值，指定相应体长渔业生物输出的渔业生物收集箱位置，以及最终生成报告的数据信息要求等。实质上，混合工作模式是分级工作模式的特殊简化版本，即系统首先逐尾地进行渔业生物的规格大小检测，然后根据用户的预先设定，逐尾地判断当前所检测的渔业生物符合用户设定的哪一类要求，并将符合不同规格要求的渔业生物输送至相应的渔业生物收集箱，最后生成符合要求的工作报告。同样，暂停工作模式可以应用于混合工作模式之中，以便于满载渔业生物收集箱的更换操作。可以发现，混合工作模式下，系统的计算与判断工作量没有显著地降低，一些电动阀门也保持持续的频繁开启、关闭工作状态，并不能显著降低系统工作的损耗和提高工作效率。故一般情况下，分级工作模式足以满足用户的需求，混合工作模式应用需求的情形比较少见。但是，当需要对于渔业生物种群进行二值筛分时，即筛选出大于、或者小于某个体长限定值的渔业生物时，混合工作模式是最佳的工作模式选择。

暂停模式下，系统暂停计数、检测、分级的工作，应用于某一个渔业生物收集箱满载需要进行更换的情形下，或者其他需要系统暂停工作的情形下。触动中央控制30中的暂停工作按钮，可以启动暂停工作模式。计数模式、检测模式中启动暂停命令后，当第六号光电检测器6检测到一尾渔业生物输入完成后，中央控制器30发送关闭第五号电动阀门5的命令，中止渔业生物的继续输入，但系统继续完成当前已经输入渔业生物的计数、检测工作。分级模式、混合模式中的暂停命令启动后，系统并不是马上中止渔业生物输入工作、检测工作、或者分级工作，而是，当分级系统中的第十一号、第十四号、第十七号光电检测器其中的一个反馈信号，已经完成当前渔业生物的检测与分级工作后，不再向第五号电动阀门5发送开启放入下一尾渔业生物的命令，方才正式启动系统的暂停工作模式。如此设定的目的是，防止第五号电动阀门5的突然关闭对于正在输入的渔业生物造成伤害，或者系统突然放弃正在进行中的检测工作、分级工作，而造成检测结果、分级结果的误差。然后，系统暂存所有数据信息，各电动阀门保持上一次的工作状态，稳定水流输入水龙头1保持稳定水流的输入，保持系统水流的畅通；此时，可以进行满载渔业生物收集箱的更换工作，换上新的空白渔业生物收集箱，或者进行其他必要的工作。当必要的暂停工作完成后，可以再次触动中央控制器30中暂停按钮，解除暂停工作状态，系统首先向第五号电动阀门5发送开启的工作命令，按照当前设定的工作模式，继续暂时中止的计数、检测、分级工作。

本发明为了确保上述技术更好的实现，提供了一种渔业生物精确检测计数与分级装置的制作方法，具体步骤如下：

①设计渔业生物精确检测计数与分级装置主体以及各部件的模具；

②将①过程设计的各部件模具进行制作成型或用其他方法加工成型；

③将②过程加工成型的各部件组装而成。

本发明设计的渔业生物精确检测计数与分级装置，功能多样，应用灵活，简便高效，是光电自动化高新技术在渔业领域的创新性应用。结合检测管道8内径以及内衬垫圈4直径变动的灵活调整，可以设计成大小不同的检测分级装置，广泛应用于仔稚鱼孵化、幼体分池销售、成体转池与分池以及起捕销售等多种渔业生产的环节，适用于各种鱼类、虾类等渔业生物的数量统计、大小检测、等级划分等工作，可以应用于苗种孵化场、观赏鱼销售、池塘养殖生产、工厂化渔业生产等不同场合，具有广阔的应用范围和市场化前景。本发明装置可以单独使用，也可以多个检测分级系统并联，同时工作和使用，互不干扰，确保检测分级结果的准确性，并提高工作效率。

另外，本发明并不意味着被示意图及说明书所局限，在没有脱离本发明技术原理及其宗旨的前提下可以有所变化。

Claims (7)

1.一种渔业生物精确检测计数与分级装置，其特征在于，包括渔业生物输入系统、检测系统、分级系统、控制系统四大部分；

渔业生物输入系统由稳定水流输入水龙头(1)、渔业生物输入容纳器(2)、内衬筛网(3)、直径可调内衬垫圈(4)、第五号电动阀门(5)和第六号光电检测器(6)顺次联接组装而成；渔业生物输入系统能够确保所检测的渔业生物一尾一尾地进入，通过如下设计实现：

d1、d2、d3分别是拟检测的渔业生物种群的平均体长、体高、体厚估计值，d1>d2>d3，则内衬筛网(3)的网目孔径远小于d2，直径可调内衬垫圈(4)的直径调节在d2的1.3-1.6倍之间；拟检测的渔业生物不可能通过内衬筛网(3)的网孔漏下去，不能横着通过内村垫圈(4)，也不能两尾以上的渔业生物同时通过内村垫圈(4)，只能一尾一尾地由渔业生物输入系统进入渔业生物精确检测计数与分级装置；

检测系统包括第七号光电检测器(7)、检测管道(8)、第九号光电检测器(9)、中央控制器(30)；检测系统中的检测管道(8)由透明材质制作；检测系统中计算渔业生物体长D的计算过程如下：D＝L×(T1/T3)×[(T2²+T4²+T1T2+2T1T3-2T3²-T1T4)/(T2²+T4²+2T1T2-T2T3-T3T4)]，该求解计算过程编制为固定程序，内嵌于中央控制器(30)；其中，L为第七号光电检测器(7)与第九号光电检测器(9)之间的距离；T1为渔业生物通过第七号光电检测器的耗时；T2为渔业生物离开第七号光电检测器抵达第九号光电检测器的耗时；T3为渔业生物由第七号光电检测器抵达第九号光电检测器的耗时；T4为渔业生物完全通过第七号光电检测器(7)与第九号光电检测器(9)之间距离L的耗时；时间单位都为毫秒；

分级系统为至少三个渔业生物收集子系统以及控制阀门子系统和中央控制器(30)所组成；每一个渔业生物收集子系统包括一个渔业生物收集箱、一个光检测器、一个电动阀门，渔业生物收集箱接受符合某一个规定的渔业生物，电动阀门控制符合规定渔业生物的进入，光电检测器统计符合该规定渔业生物的数量，并反馈信号给中央控制器(30)；每一个渔业生物收集子系统中的电动阀门，以及主管道中的电动阀门，组成分级系统中的控制阀门子系统，包括第十号电动阀门(10)、第十二号电动阀门(12)、第十五号电动阀门(15)、第二十一号电动阀门(21)；这些电脑阀门接受中央控制器(30)的命令和控制，其相互之间的不同组合的开启、关闭动作，将符合某一个规定的渔业生物输送至指定的渔业生物收集箱；

控制系统由中央控制器(30)以及各光电检测器的信号输入通路、各电动阀门的控制命令信号通路所组成；控制系统的功能在于命令各子系统做出相应的动作，控制各子系统工作的协调和顺畅，获取和分析各光检测器反馈的信息与数据；控制渔业生物输入系统逐尾地输入渔业生物，根据检测系统反馈的信息计算当前检测渔业生物的精确体长，基于预先设定的规则判断当前检测渔业生物的规格与等级划分，然后命令分级系统将当前检测的渔业生物输送至指定的渔业生物收集箱；

中央控制器(30)具有运行程序编制功能，有计数模式、测量模式、分级模式、混合模式及暂停模式多种运行方式供选择使用。

2.如权利要求1所述的一种渔业生物精确检测计数与分级装置，其特征在于，计数模式下，系统选择第五号电动阀门(5)始终处于开启状态，默认第一号渔业生物收集箱(13)为当前工作的渔业生物收集箱，第十二号电动阀门处于开启状态且第十号、第十五号、第二十一号电动阀门处于关闭状态；则待检测的渔业生物连续地逐尾通过渔业生物输入系统、检测系统，最终进入第一号渔业生物收集箱(13)中，中央控制器(30)根据第六号光电检测(6)反馈的信号逐尾累计渔业生物的数量信息；可以在中央控制器(30)中设定第二号渔业生物收集器(16)、或者第三号渔业生物收集箱(18)为计数工作的目标渔业生物收集箱，各电动阀门的状态也相应作出变动，或在计数工作过程中使用暂停模式进行满载渔业生物收集箱的更换工作；计数模式的工作效率较高，适用于仅需要知晓渔业生物种群数量的情形。

3.如权利要求1所述的一种渔业生物精确检测计数与分级装置，其特征在于，检测模式下，系统选择第五号电动阀门(5)始终处于开启状态，默认第一号渔业生物收集箱(13)为当前工作的渔业生物收集箱，第十二号电动阀门处于开启状态且第十号、第十五号、第二十一号电动阀门处于关闭状态；则待检测的渔业生物连续地逐尾通过渔业生物输入系统、检测系统，进入第一号渔业生物收集箱(13)中，中央控制器(30)根据第六号光电检测(6)反馈的信号逐尾累计渔业生物的数量信息，根据第七号、第九号光电检测器反馈的时间信号计算每一尾渔业生物的体长信息；或在中央控制器(30)中设定第二号渔业生物收集器(16)或者第三号渔业生物收集箱(18)为检测工作的目标渔业生物收集箱，各电动阀门的状态也相应作出变动，或在检测工作过程中使用暂停模式进行满载渔业生物收集箱的更换工作；检测模式的工作效率比较高，适用于需要知晓渔业生物种群数量以及整体规格大小等信息的情形。

4.如权利要求1所述的一种渔业生物精确检测计数与分级装置，其特征在于，分级模式下，在中央控制器(30)中进行运行程序编制和设定，输入不同的体长要求及限定值，将待测渔业生物种群划分为大、中、小三个类群，其体长限值分别为≧d_大、d_大﹥且≧d_小、﹤d_小，对应的大、中、小规格渔业生物收集箱分别为第一号渔业生物收集箱(13)、第二号渔业生物收集箱(16)、第三号渔业生物收集箱(18)；则输入系统控制第五号电动阀门(5)逐尾地输入渔业生物，检测系统进行渔业生物体长的精确检测，中央控制器(30)对于所检测渔业生物的规格大小进行判断，判定其属于哪一类规格的渔业生物，并命令分级系统作出相应的动作将其输送到相应的渔业生物收集箱之中；分级工作模式下，每一时刻，系统中至多只有一尾渔业生物，并顺次完成对这一尾渔业生物的检测、判断与分级筛选工作，然后再输入下一尾渔业生物开始下一轮的检测与分级工作，确保渔业生物筛选工作的准确无误；分级工作完成后中央控制器(30)生成不同规格种群各自数量、平均体长、均方差等信息的工作报告，或在分级工作过程中使用暂停模式进行满载渔业生物收集箱的更换工作；分级模式适用于需要知晓渔业种群总体信息并将其进行大、中、小不同规格种群等级划分和信息统计分析的情形，在渔业生产各个环节中均比较常见。

5.如权利要求1所述的一种渔业生物精确检测计数与分级装置，其特征在于，混合模式下，可以在中央控制器(30)中进行简单的运行模式程序编制和设定，根据不同的需求，输入不同的体长要求及限定值，指定相应体长渔业生物输出的渔业生物收集箱位置，以及最终生成报告的数据信息要求等；混合工作模式相当于分级工作模式的特殊简化版本，即系统首先逐尾地进行渔业生物的规格大小检测，然后根据用户的预先设定，逐尾地判断当前所检测的渔业生物符合用户设定的哪一类要求，并将符合不同规格要求的渔业生物输送至相应的渔业生物收集箱，最后生成符合要求的工作报告；或在混合模式工作过程中使用暂停模式进行满载渔业生物收集箱的更换工作；混合模式适用于除前述几种情形之外，用户有其他特殊需求的各种情形，如两类种群划分等。

6.如权利要求2所述的一种渔业生物精确检测计数与分级装置，其特征在于，暂停模式下，系统暂停计数、检测、分级的工作，暂存所有的数据信息；渔业生物输入系统不再继续输入渔业生物，检测系统、分级系统完成当前的检测与分级工作后，暂存数据信息；当解除暂停模式后，渔业生物输入系统重新开始逐尾地输入渔业生物，系统继续进行暂时中止的计数、检测、分级工作；暂停模式应用于某一个渔业生物收集箱满载需要进行更换的情形下，或者其他特殊情况，需要系统暂停工作的情形。

7.如权利要求1所述的一种渔业生物精确检测计数与分级装置，其特征在于，本发明装置单独使用或多个检测计数分级系统并联，同时工作和使用，互不干扰，确保检测分级结果的准确性，并提高工作效率。