УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВКИ И УЧЕТА ЖИВОЙ РЫБЫ В ПОТОКЕ ВОДЫ Российский патент 1999 года по МПК A01K61/00 

Изобретение относится к промышленному рыбоводству, в процессе которого возникает необходимость регулярно следить за ростом рыб и периодически сортировать их по однородным группам с учетом количества рыб в каждой группе. Это важно для оптимизации условий содержания выращиваемых рыб, их кормления, а также при реализации продукции, например, посадочного материала. Объективными критериями, характеризующими рост рыбы, являются прирост массы тела и изменения его линейных размеров: длины тела, толщины и высоты. При этом наибольшей корреляцией с массой тела рыбы имеет его длина.

Обычно в рыбоводстве возникает необходимость одновременной сортировки и подсчета значительного количества рыб, особенно молоди, что обуславливает требование высокой производительности соответствующих устройств, которые при этом должны обеспечивать минимальную стрессовую нагрузку на животных и исключать возможность их травмирования.

Известны устройства для сортировки живой рыбы, основанные на использовании каких-либо калибровочных средств, например, рядов реек с просветами между ними разной ширины или калибровочных отверстий.

Это бывают подвижные или неподвижные решетки различной формы, перегородки и другие приспособления. В одних случаях рыба выливается на или в сортирующее устройство, в других случаях рыбу побуждают тем или иным средством пройти через калибровочное приспособление, либо создают стимул к естественному продвижению в сортировочное приспособление. В основу всех подобных устройств положена механическая сортировка по толщине тела рыб.

Такие устройства обеспечивают высокую производительность сортировки без количественного учета. Существенными недостатками всех калибровочных устройств являются значительные погрешности в сортировке, высокие стрессовые нагрузки и возможность травмирования рыб вследствие механического контакта с калибрующими средствами. Погрешность при сортировке рыбы по толщине тела обусловлена как малыми изменениями абсолютной толщины тела с приростом его массы, так и существенными колебаниями толщины тела в зависимости от степени накормленности рыбы в момент сортировки. Кроме того, поскольку и большинстве подобных устройств предлагается последовательное продвижение рыб от участков с просветами малых размеров к участкам с нарастающими размерами просветов, то рыбы меньших размеров не обязательно пройдут через подходящие для них малые отверстия, а могут пройти на участки с большими отверстиями и оказаться в емкостях для рыб больших размерных групп (патент Норвегии N 162692, кл. A 01 K 61/00, опубл. 1990).

Двигаясь навстречу потоку воды и стремясь уйти из ограниченного пространства в глубину емкости, мелкая рыбка может проскочить ближайшие на ее пути емкости с малыми входными отверстиями и оказаться в следующей по размерам для более крупных рыб емкости и даже еще более дальней для еще более крупных рыб.

Известен другой принцип сортировки рыб - разноскоростным потоком воды, особенно ранней молоди рыб, по их жизнестойкости, характеризуемой способностью удержаться в потоке воды. Этот принцип реализован в устройстве для сортировки личинок и молоди рыб (авторское свидетельство СССР N 794790, кл. A 01 K 61/00, опубл. 1979).

Но если личинки и ранняя молодь рыб одной генерации могут существенно отличаться друг от друга по своей жизнестойкости и плавательной способности, то этот критерий неприемлем для более старших возрастов, во многих случаях даже для сеголеток и более взрослых рыб и того же вида и возраста (а именно такие рыбы обычно бывают объектом массовой сортировки в подсчете в рыбоводных процессах), так как и самые крупные из них и самые мелкие могут обладать практически одинаковой плавательной способностью.

Общим недостатком устройств упомянутых типов является необходимость дополнительного самостоятельного подсчета количества рыб. Обычно в рыбоводстве при сортировке рыбы количественный учет ведут либо объемным методом путем подсчета количества рыб в пробном объеме, либо по общей массе с подсчетом количества рыб в весовой пробе. В более совершенных случаях количественный учет производят отдельно от сортировки, используя специализированные устройства для счета рыб.

Известно устройство для сортировки и учета живой рыбы в потоке воды, предусматривающее сортировку рыбы, предотвращающую стресс рыбы (заявка WO 094/-0281 A, кл. A 01 K 61/00, опубл. 31.03.94). Рыба свободно плывет через измерительный блок в одно из направляющих приспособлений, вход в который открывается автоматически по сигналу измерительного блока. Эта система весьма инерционна. Например, из фиг. 3 описания к этой заявке видно, что переключение направляющего канала потребует значительного времени вследствие гидравлического сопротивления сетчатых стенок канала. Поэтому использование такого решения целесообразно при сортировке и учете небольших количеств достаточно крупных особей. Кроме того, предположение авторов этого изобретения о том, что рыбы будут уходить из накопительной емкости (рыбоводного бассейна) под влиянием центробежной силы, возникающей при круговой циркуляции воды в указанной емкости, ошибочно, так как это противоречит естественной реофильной реакции рыб.

Известны устройства для сортировки предметов, а также и улова рыбы при ее технологической переработке, учитывающие длину сортируемых объектов (например, авторские свидетельства СССР N 741839, кл. A 22 C 25/04, опубл. 23.06.80, N 906635, кл. B 07 C 5/04, опубл. 23.02.82, N 1235557, кл. B 07 C 5/00, опубл. 07.06.86, N 1319934, кл. B 97 C 5/08, опубл. 30.06.87). Но эти устройства относятся к решению других задач - сортировке неактивных объектов при чисто механическом их перемещении. Это относится к обработке уловов рыбы на рыбоперерабатывающих предприятиях. Эти решения не могут рассматриваться в качестве аналогов устройств сортировки и учета живой рыбы в потоке воды, способной активно двигаться в потоке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обнаружения, взвешивания, сортировки и/или подсчета выращиваемой рыбы или ракообразных, которое содержит: приемный бункер, средства ориентации, транспортировки и сепарации рыб одной от другой потоком воды, средство анализа характеристики рыбы, автоматизированный привод затворов каналов для рыб разных размерных групп (групповых каналов), датчик учета количества особей, логический элемент, вычислительное устройство. Средства ориентации, транспортировки и сепарации рыб потоком воды выполнены в виде следующих друг за другом, расположенных наклонно к горизонту желобов, имеющих форму сечения, подобную сечению тела сортируемых и учитываемых животных, причем первый, так называемый "выравнивающий желоб" (ВЖ) соединен с приемным бункером и источником подачи воды под напором так, чтобы скорость выхода из него рыбы была около 0,5 м/с, а второй "разделительный желоб" (РЖ) своим входом соединен с выходом ВЖ и источником напора воды с вдвое большим давлением так, чтобы на выходе из РЖ животное двигалось со скоростью около 1 м/с. Оба желоба имеют отверстия для слива из них воды так, что в конце РЖ животное скользит по уже осушенному желобу под влиянием своего веса и по инерции. Средство анализа характеристики рыбы или беспозвоночного животного выполнено в виде канала взвешивания на полуавтоматических весах, на которых размещают груз, соответствующий верхней границе массы определенной группы животных. Выход канала взвешивания соединен с узлом затворов, разделяющим общий канал на два групповых канала. При необходимости сортировки животных более, чем на две группы, каждый из групповых каналов соединен ступенчато с очередным узлом затворов, разделяющим групповой канал на два последующих. Для управления приводом затворов имеется логический элемент. Датчик счета количества особей выполнен в виде двух электродов, размещенных в стенках желоба и разделенных прорезью. Электроды находятся в цепи вычислительного устройства. При прохождении между электродами учитываемой особи электрическая цепь слабого тока замыкается и срабатывает счетное устройство. Для сортировки и учета объектов различной формы тела предусмотрен сменный набор желобов ориентации, транспортировки и сепарации особей друг от друга, а также элементов канала взвешивания (патент Франции N 2135770, кл. A 01 K 61/00, опубл. 27.11.72).

Основными недостатками этого устройства являются низкая производительность, неизбежный стресс рыб и возможность их травмирования. Низкая производительность сортировки обусловлена поочередным взвешиванием каждой особи. Низкая точность взвешивания из-за неодинаковой степени увлажнения разных особей после скольжения в желобах. Неизбежность стресса рыб и возможность их травмирования обусловлены характером движения рыб. Предполагается вероятность попадания рыб из приемного бункера в ВЖ вместе с потоком воды головой по направлению течения. Это противоречит естественной реофильной реакции рыб, стремящихся ориентироваться головой навстречу течению воды. Напор воды на входе в первый желоб может оказаться таким, что создаваемая скорость течения будет меньше критической скорости плавления (скорости сноса течением). Тогда рыба, ориентируясь навстречу течению, может значительное время удерживаться в ВЖ. Узкий вход в ВЖ также способствует возникновению стресса, который усиливается механическим контактом рыбы со стенками желобов. Последнее может привести к травмированию рыб, особенно учитывая, что на выходе из РЖ и во взвешивающем канале рыба движется, скользя по сухим стенкам. Ограниченность сечения входа в ВЖ может привести к тому, что при переходе из приемного бункера на входе в ВЖ могут заклиниться несколько мелких особей или крупная особь, что приведет к травмам рыб.

Задачей изобретения является создание высокопроизводительного устройства для более точной сортировки и учета живой рыбы в потоке воды по однородным размерным группам по длине рыб с исключением возможности травмирования рыб и обеспечением наиболее естественного движения рыбы в потоке воды при минимальной стрессовой нагрузке.

Это достигается тем, что устройство для сортировки и учета живой рыбы в потоке воды содержит приемный бункер, средство ориентации, транспортировки и сепарации рыб одной от другой в потоке воды, датчики характеристики и учета количества рыб, логический элемент, групповые каналы, на которые разделено средство транспортировки рыбы, затворы на входе в групповые каналы, приводы затворов, модуль согласования моментов (времени) срабатывания затворов групповых каналов с подходом к ним рыбы, выходной датчик, вычислительное устройство и индикатор. Длина упомянутого модуля согласования равна или несколько больше произведения скорости потока воды на время срабатывания затворов. Средство ориентации, транспортировки и сепарации рыб одной от другой и модуль согласования выполнены в виде гидравлического лотка, разделенного перегородками, образующими индивидуальные каналы сепарации особей. При этом ширина и высота каждого и индивидуального канала соответствует размерам сортируемых рыб. Для разных видовых и размерно-возрастных партий рыб имеются сменные гидравлические лотки разных типоразмеров. Датчик характеристики рыбы выполнен с возможностью определения длины рыбы и размещен между участками сепарации и согласующего модуля индивидуальных каналов. Датчик характеристики рыбы может быть выполнен преимущественно в виде двух фотодатчиков, размещенных на базовом расстоянии, меньшем длины рыб. Затворы на входах в групповые каналы выполнены с возможностью синхронного и противофазного открывания входа в один групповой канал одновременно с закрыванием ранее открытого входа в другой группой канал. Выходные датчики размещены в каждом групповом канале за его затвором и соединены с логическим элементом, вычислительным устройством и приводом затворов с возможностью блокировки счета количества рыб и состояния затворов групповых каналов до регистрации выходным датчиком момента прохода через соответствующий затвор учтенной особи. Датчик характеристики и учета рыбы, логический элемент, вычислительное устройство и индикатор соединены последовательно друг с другом. Логический элемент соединен также с приводом затворов групповых каналов. Затворы групповых каналов выполнены преимущественно в виде эластичных вставок с пневмоприводом. Датчик учета общего количества рыб преимущественно может быть совмещен с датчиком характеристики рыбы.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для сортировки и учета живой рыбы в потоке воды,
на фиг. 2, 3 - схема узла затворов - соответственно вид в продольном разрезе и по поперечному разрезу А-А вдоль потока воды.

Устройство для сортировки и учета живой рыбы в потоке воды (фиг. 1) содержит приемный бункер (не изображен), гидравлический лоток 1, разделительные перегородки 2, образующие индивидуальные каналы 2', датчики 3 характеристики рыбы, совмещенные с датчиком общего количества рыб, выполненные преимущественно в виде двух линий фотодатчиков, размещенных на базовом расстоянии d, меньшем длины сортируемых и учитываемых рыб, логический элемент 4, вычислительное устройство 5, индикатор 6, модуль 7 согласования момента срабатывания затворов с подходом к ним рыбы, имеющий длину L, равную или большую произведения скорости потока воды на время срабатывания затворов, групповые каналы 8, узел 9 затворов 10, привод 11 затворов 10, выходные датчики 12, групповые коллекторы 13 для однородных групп рыб, приемные емкости для рыб размерных групп (не показаны), затворы 10 в виде эластичных вставок в групповые каналы 8, компрессор (не показан), напорный воздуховод 14 и сбросный воздухопровод 14', воздушный клапан 15.

Устройство работает следующим образом.

Из приемного бункера потоком воды рыба направляется в гидравлический лоток 1. Расход воды из бункера регулируют так, чтобы скорость потока воды в лотке 1 была несколько выше критической скорости плавления сортируемых и учитываемых рыб. Вследствие реофильной реакции рыб они ориентируются головой навстречу течению воды и свободно плывут в таком состоянии по лотку 1. Благодаря наличию разделительных перегородок 2 рыбы свободно распределяются по индивидуальным каналам 2', размеры которых обеспечивают поочередное попадание в них рыб по одной друг за другом. При прохождении каждой рыбой базового расстояния датчика 3 характеристики рыбы вырабатывается сигнал для вычисления логическим элементом 4 длины рыбы и счета общего количества рыбы вычислительным устройством 5. В зависимости от вычисленной элементом 4 длины рыбы на привод 11 затворов 10 групповых каналов 8 поступает сигнал на открывание одного из затворов 10 надлежащего группового канала 8. Сносимая потоком воды рыба в это время движется в согласующем модуле 7. Длина этого модуля такова, что даже самая слабая особь, не способная удерживаться в потоке воды и сносимая течением со скоростью потока, подошла бы к узлу затворов групповых каналов 8 не ранее, чем необходимый затвор 10 входа в групповой канал 8 будет полностью открыт. При этом важно, что синхронное и противофазное переключение затворов 10 входов в групповые каналы 8 обеспечивает непрерывность потока воды и исключает вероятность возникновения гидравлического удара, могущего травмировать рыбу. После прохода рыбы через открытый затвор 10 выходной датчик 12 вырабатывает сигнал, поступающий одновременно в логический элемент 4, вычислительный блок 5 для учета фактически прошедшей рыбы данной размерной группы и на привод 11 затворов 10, дающий разрешение на счет количества рыб данной группы, и, если необходимо, то и на переключение затворов (в этот же индивидуальный канал согласующего модуля вошла особь размерной группы). Это исключает возможность преждевременного переключения затворов, что могло бы привести к травмированию рыбы в момент прохождения затвора и возникновению ошибки в подсчете рыб по размерным группам. Результаты сортировки: общее количество учтенных рыб и количество рыб по размерным группам, прошедших в групповые коллекторы 13 и в приемные емкости, отражаются на индикаторе 6. Работы датчиков 3, анализ характеристик рыб блоком 4, работа приводов 11 затворов 10, учет количества рыб, прошедших в каждый из групповых коллекторов 13 в групповые приемные емкости происходит одновременно по всем индивидуальным каналам. Этим обеспечивается высокая производительность сортировки и учета живых рыб в потоке воды. Гидравлический режим в лотке обеспечивает естественное движение рыб в потоке воды без механического контакта с элементами конструкции устройства, что предотвращает травмирование рыб и создает для них минимальную стрессовую нагрузку, а сортировка по длине рыб повышает ее точность.

Технический результат от использования изобретения заключается в оптимальной реализации задачи изобретения - в обеспечении высокопроизводительной, не травмирующей, более точной сортировки и учета живой рыбы в потоке воды по длине рыб при минимальной стрессовой нагрузке на рыб.

В качестве основы конструкции устройства согласно настоящему изобретению положено известное счетно-измерительное устройство для молоди рыб (см. "Рекламно-информационный листок N 26-92, "Счетно-измерительное устройство для молоди рыб", Л. ЛенЦНТИ, 1992, рекламный листок ГосНИОРХ "Счетно-измерительное устройство для молоди рыб".

Этим устройством производится автоматическое измерение длин рыб, счет общего количества и распределение данных измерений длины тела на три размерные группы, для которых рассчитывается средняя длина и масса.

Согласно изобретению устройство для сортировки и учета живой рыбы в потоке воды применительно к молоди лососевых и сиговых рыб имеет следующие конструкционные и технологические характеристики: приемный бункер выполнен в виде емкости прямоугольной формы длиной 1380, шириной 400 и высотой 400 мм. На торцевой стенке емкости имеется переходной узел стыковки с гидравлическим лотком 1. В противоположной стороне емкости устроен успокоитель потока и узел регулирования уровня воды от 100 до 350 мм, а также устройство для аварийного слива. Успокоитель потока и регулятор уровня отделены от остальной части емкости съемной сеткой, размер ячей которой достаточно мал, чтобы препятствовать проходу через сетку рыб наименьшего размера. Гидравлический лоток выполнен в трех типоразмерах преимущественно для молоди лососевых и сиговых рыб. Технические данные гидравлических лотков приведены в таблице. Для выбора длины согласующего модуля были приняты во внимание известные данные, что максимальная критическая скорость плавания даже самых сильных рыб не превышает величины, равной их 15-ти длинам в секунду (Д.С.Павлов, А.М.Пахоруков, Биологические основы защиты рыб от попадания в водозаборные сооружения. М., "Пищевая промышленность", 1973, с. 25). При этом учтено, что наибольшее время срабатывания пневматических затворов 10 на входах в групповые каналы составило 0,5 с. (см. таблицу в конце описания). Основание гидравлического лотка выполнено из алюминиевой пластины, в которой фрезерованием устроены разделительные перегородки 2. Сверху лоток 1 закрыт оргстеклом. Разделительные перегородки устроены разной длины, причем торцевые края их закруглены. В концевой сепарирующей части лотка 1 в днище основания устроен вырез для размещения в нем блока датчиков 3. Скорость потока воды в лотке 1 устанавливают путем поддержания требуемого расхода воды из приемного бункера. Это достигают, поддерживая определенный уровень воды в приемном бункере. В зависимости от реального поведения рыб конкретной партии скорость потока можно варьировать в некоторых пределах.

Выходной датчик 12 может быть выполнен в виде одного из известных датчиков оптического, гидроакустического или электроконтуктометрического типа, способного различать рыбу от мусора и/или воздушных пузырьков. В частности, он может быть выполнен, как и датчик 3, в виде двух линий фотодатчиков, размещенных на базовом расстоянии, меньшем длины сортируемых рыб, с соответствующей связью с логическим элементом 4, вычислительным устройством 5 и приводом 11 затворов 10.

Затвор конструктивно может быть выполнен в виде двух эластичных (например, резиновых) манжет, закрепленных под крышкой и на дне группового канала. Каждая из манжет снабжена штуцером для подачи и выпуска воздуха.

Штуцер посредством гибкого шланга соединен с электропневмоклапаном (переключателем), который позволяет подключить манжету или к напорному воздухопроводу со сжатым воздухом или к выпускному воздухопроводу (или же соединять с атмосферой).

При подаче электрического сигнала на открывание соответствующего группового канала электропневмоклапан срабатывает, перекрывает подачу воздуха от напорного воздухопровода и открывает проход воздуха из манжеты в выпуск. Происходит сжатие эластичной манжеты и открытие канала для водного потока с рыбой. Канал открыт.

Одновременно электрический сигнал на закрытие открытого до этого момента канала подается на пневмоклапан этого канала, который перекрывает выпускное отверстие и подключает манжету к напорному воздухопроводу. Происходит поддув манжеты и синхронное и противофазное перекрытие водного потока. Канал закрыт.

Устройство для сортировки и учета живой рыбы в потоке воды предназначено для промышленного рыбоводства при сортировке и учете выращиваемой рыбы по размерным группам по длине тела рыбы. Устройство содержит приемный бункер, средство ориентации, транспортировки и сепарации рыб одной от другой в потоке воды. Средство выполнено в виде гидравлического лотка 1 с разделительными перегородками 2, образующими индивидуальные каналы 2', групповые каналы 8 для рыб разных размерных групп, затворы на входе групповых каналов 8 с приводами 11, модуль 7 для согласования момента открывания входов в групповые каналы с подходом к ним рыбы, датчики: характеристики рыбы, учета количества рыб и выходной, групповые коллекторы 13, логический элемент 4, вычислительное устройство 5, индикатор 6 и приемные емкости. Размеры индивидуальных каналов соответствуют размерам рыб. Для разных видовых и размерно-возрастных партий рыб имеются сменные гидравлические лотки. Датчик характеристики рыбы выполнен с возможностью определения длины рыбы. Модуль 7 имеет длину, равную или несколько большую произведения скорости потока воды на время срабатывания затвора. Затворы выполнены с возможностью синхронного и противофазного открывания входа в один групповой канал с одновременным закрыванием ранее открытого входа в другой групповой канал. Выходной датчик 12 размещен в каждом групповом канале за его затвором и соединен с логическим элементом 4, вычислительным устройством 5 и приводом 11 затворов с возможностью блокировки учета количества рыб и состояния затворов до выдачи этим датчиком сигнала о проходе рыбы в надлежащий группой канал. Сортировка и учет рыб происходят одновременно по всем индивидуальным каналам. Это повышает производительность и точность сортировки и учета по размерным группам при обеспечении естественного состояния рыбы в потоке воды и минимальной стрессовой нагрузке на рыб. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Устройство для сортировки и учета живой рыбы в потоке воды, содержащее приемный бункер, средство ориентации, транспортировки и сепарации рыб одной от другой в потоке воды, имеющее размеры поперечных сечений, соответствующие размерам рыб, и выполненное со сменными элементами разных типоразмеров, датчик характеристики рыбы, датчик учета количества рыб, логический элемент, вычислительное устройство, групповые каналы, на которые разделено транспортирующее средство для рыб разных размерных групп, затворы на входах в групповые каналы, приводы затворов групповых каналов, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит модуль согласования момента срабатывания затворов с подходом к ним рыбы и выходной датчик, указанный модуль размещен между датчиком характеристики рыбы и узлом затворов групповых каналов и имеет длину, равную или несколько большую произведения скорости потока воды на время срабатывания затворов, затворы на входах в групповые каналы выполнены с возможностью синхронного и противофазного открывания входа в один групповой канал с одновременным закрыванием ранее открытого входа в другой групповой канал, выходной датчик размещен в каждом групповом канале за его затвором, причем каждый из этих датчиков соединен с логическим элементом, вычислительным устройством и приводом затворов с возможностью блокировки счета количества рыбы и состояния затворов групповых каналов до регистрации одним из выходных датчиков прохода сортируемой особи в надлежащий групповой канал. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство ориентации, транспортировки и сепарации рыб одной от другой в потоке воды и модуль согласования выполнены многоканальными. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что датчик характеристики рыбы выполнен с возможностью определения длины преимущественно в виде двух линий фотодатчиков, размещенных на базовом расстоянии, меньшем длины сортируемых и учитываемых рыб. 4. Устройство по п.1, 2 или 3, отличающееся тем, что затворы групповых каналов выполнены в виде эластичных вставок с пневматическим приводом.

5ю Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что датчик учета количества рыб преимущественно совмещен с датчиком характеристики рыбы.