УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ВОДНЫХ БИОРЕСУРСОВ Российский патент 2021 года по МПК E02B8/08 A01K61/00 

Изобретение относится к области аквакультуры, а именно к области управления поведением водных биоресурсов и может быть использовано для защиты водных биологических ресурсов от попадания в гидротехнические сооружения, для их направленного перемещения, концентрации их в конкретном участке водного объекта, для ограждения зон скопления или трасс перемещения водных биоресурсов, а также для защиты от обрастания биоорганизмами и противокоррозионной защиты элементов конструкций водных объектов [Е02В 8/00, E02B 9/00, A01K 61/00, A01K 79/00, A01K 99/00, H05C 3/00, C02F 1/46, C02F 1/461, C02F 1/48].

Для обеспечения защиты, отведения, направления, ориентации и концентрации (сосредоточения, скопления и т.д.) водных биоресурсов известно множество типов устройств и сооружений, которые разные авторы относят к различным группам (заградительные, оградительные, перераспределяющие, направляющие, комплексные, поведенческие (Behavioral Barriers), устройства в виде физической, механической преграды (Positive Barrier Screens) и т.д.) [П.А.Михеев Рыбозащитные сооружения и устройства. Изд-во «Рома», М., 2000, 405 с.; Fish Protection at Water Diversions. A Guide for Planning and Designing Fish Exclusion Facilities, U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Denver, Colorado, 2006, 480 pp.; Fish Protection Technologies and Downstream Fishways. Dimensioning, Design, Effectiveness Inspection, DWA (Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.), Hennef, 2005, 228 pp.].

К заградительным относятся устройства и сооружения, создающие непреодолимую преграду для рыб на всех стадиях их развития путем формирования соответствующих гидравлических условий элементами конструкций (поведенческий и физический принципы), например, сетчатые и фильтрующие устройства.

Оградительные устройства и сооружения ограждают (отгораживают) зону обитания рыб от зоны влияния других сооружений и обеспечивают направление рыб (поведенческий, экологический и физический принципы). К оградительным относятся зонные, запанные и гидродинамические устройства.

Перераспределяющие устройства и сооружения обеспечивают принудительное перераспределение рыб путем изменения структуры потока (физический и поведенческий принципы). К перераспределяющим относятся концентрирующие, переформирующие, струевые устройства.

Направляющие устройства и сооружения используют привлекающую или отпугивающую реакцию рыб на изменение различных факторов среды (поведенческий, экологический принципы). К направляющим (ориентирующим) относятся электрические, световые и звуковые устройства.

Комплексные устройства и сооружения включают в себя несколько этапов защиты или направления рыб с последовательным использованием нескольких типов устройств или сооружений или их комбинацию в одном устройстве [П.А. Михеев Рыбозащитные сооружения и устройства. Изд-во «Рома», М., 2000, 405 с.].

Поведенческие (Behavioral Barriers) устройства воздействуют на органы рыб и вызывают их ответную реакцию. К поведенческим относятся жалюзийные, световые, звуковые, электрические, химические устройства, воздушные, водо-воздушные, воздушно-пузырьковые, водяные завесы [Fish Protection at Water Diversions. A Guide for Planning and Designing Fish Exclusion Facilities, U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Denver, Colorado, 2006, 480 pp.; Fish Protection Technologies and Downstream Fishways. Dimensioning, Design, Effectiveness Inspection, DWA (Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.), Hennef, 2005, 228 pp.)].

Известно множество электрических устройств, применение которых основано на раздражающем воздействии электрического поля на рыбу, способствующем ее перемещению за пределы действия устройства. В общем случае электрозаградитель включает в себя источник импульсного тока, блок управления, объединенные в секции электроды, питающие кабели [П.А. Михеев Рыбозащитные сооружения и устройства. «Рома», М., 2000 и др.].

Известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РЫБ [SU 535930, опубл.: 25.11.1976], состоящее из источника импульсного тока, распределителя импульсов, блока управления и секций электродов, в котором коммутатор импульсов состоит из попарно соединенных управляемых ключей, количество пар которых равно количеству секций электродов, при этом пары ключей установлены последовательно и подключены параллельно к источнику импульсного тока так, что один из ключей каждой пары связан с положительным выходом, а другой - с отрицательным, при этом секции электродов подключены соответственно к участку цепи, соединяющему ключи каждой пары.

Также известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМИ СУЩЕСТВАМИ [US2003051674 (A1), опубл.: 20.03.2003], содержащее источник питания, средство преобразования солнечной энергии, электрически подключенное к источнику питания, для поддержания желаемого уровня энергии в источнике питания, первый электрод и второй электрод, средство управляемого переключателя для выборочного подключения первого и второго электродов к выходу источника питания и средство управления для подачи управляющих сигналов на средство преобразования солнечной энергии и средство управляемого переключения, тем самым управляя преобразованием солнечной энергии в форму, совместимую с источником питания, и тем самым управляя подачей электрической энергии на первый и второй электроды посредством средства управляемого переключения, при этом устройство находится в рабочем контакте с водоемом.

Недостатками приведенных аналогов является их низкая надежность, представляющая высокую опасность для водных биологических ресурсов и человека, обусловленная наличием вероятности одновременного открытого состояния пары ключей, приводящая к коротким замыканиям в устройстве, индуктивностью монтажа и соединительных проводов секций электродов. Кроме того, применение описанного устройства не обеспечивает возможности автоматизации управлением процессами направленного перемещения, обусловленное отсутствием в конструкции устройства отвечающего за автоматизацию элемента.

Наиболее близким по технической сущности является УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РЫБ [RU121994, опубл.: 20.11.2012], включающее в себя источник постоянного тока, электронный коммутатор импульсов, схему управления и секции электродов, причем электронный коммутатор импульсов выполнен на полностью управляемых электронных ключах.

Основной технической проблемой прототипа является отсутствие обратной связи водной среды с устройством, исключающее возможность подстройки режима работы устройства к окружающей среде. Кроме того, устройство не обеспечивает электробезопасность на водном объекте из-за отсутствия элементов защитного отключения в схеме устройства, что снижает надежность работы оборудования и в итоге влияет на эффективность защиты водных биоресурсов. Другой проблемой прототипа является ограниченность технических возможностей устройства из-за применения для управления поведением водными биоресурсами лишь электрического тока.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в решении комплекса задач по обеспечению надежной защиты водных биоресурсов от попадания в гидротехнические сооружения, а также управлению их поведением для направления в области водного объекта для их безопасного воспроизведения и/или вылова.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство защиты водных биоресурсов, состоящее из контроллера, коммутатора с ключами, источника питания и излучателей, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок управления источником тока, подключенный между контроллером и источником тока, в цепи между излучателями и ключами и между блоком управления источником тока и источником тока включены датчики тока, выполненные для контроля в цепях величин напряжения и тока и разрыва аварийных цепей, при этом датчики тока, расположенные между излучателями и ключами, соединены с предохранителем, подключенным к коммутатору, а излучатели выполнены с возможностью вызова у водных биоресурсов положительной или отрицательной реакции и вынужденному изменению направления движения.

В частности, контроллер выполнен программируемым.

В частности, с возможностью ввода-вывода информации к контроллеру подключен терминал.

В частности, с возможностью дистанционного контроля состояния устройства к контроллеру подключен блок удаленного контроля, выполненный в виде ПЭВМ.

В частности, с возможностью визуального отображения информации о состоянии предохранителя и цепей излучателей к предохранителю подключен блок индикации.

В частности, излучатели выполнены в виде электродов.

В частности, излучатели выполнены в виде источников световой энергии.

В частности, излучатели выполнены в виде источников звуковых волн.

В частности, излучатели выполнены в виде потокообразующих установок с возможностью изменения направления движения водных биоресурсов.

В частности, излучатели объединены по группам, при этом количество излучателей в каждой отдельной группе может быть различным.

В частности, электрод выполнен в виде водопроницаемого экрана или его части.

Устройство защиты водных биоресурсов, состоящее из контроллера, коммутатора с ключами, источника питания и излучателей и дополнительно содержащее блок управления источником тока, подключенный между контроллером и источником тока, в цепи между излучателями и ключами и между блоком управления источником тока и источником тока включены датчики тока, отличающееся тем, что к контроллеру подключен измерительно-регистрирующий блок с соединенными к нему датчиками, выполненными с возможностью непрерывного контроля за средой работы устройства и работой излучателей.

В частности, датчики контроля среды работы устройства выполнены с возможностью измерения химического состава среды.

В частности, датчики контроля среды работы устройства выполнены в виде датчиков с возможностью измерения электропроводности среды.

В частности, датчики контроля среды работы устройства выполнены в виде датчиков температуры.

В частности, датчики контроля среды работы устройства выполнены в виде датчиков гидролокации.

В частности, датчики контроля среды работы устройства выполнены в виде гидростатических уровнемеров.

В частности, датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков напряженности электрического поля.

В частности, датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков освещенности.

В частности, датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков измерения звука.

В частности, датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков скорости потока.

В частности, датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков давления.

В частности, датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков расхода.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 схематично изображено устройство защиты водных биоресурсов.

На фиг.2 показан схематично вариант размещения элементов устройства защиты водных биоресурсов на водном объекте.

На фиг.3 показан схематично вариант реализации устройства защиты водных биоресурсов для защиты водных биоресурсов от попадания в гидротехническое сооружение.

На фигурах обозначено: 1 - контроллер, 2 - коммутатор, 3 - блок управления источником тока, 4 - терминал, 5 - блок индикации, 6 - блок питания, 7 - ключи, 8 - источник тока, 9 - датчики тока, 10 - предохранитель, 11 - измерительно-регистрирующий блок, 12 - датчики контроля среды, 13 - блок удаленного контроля, 14 - излучатели, 15 - датчики контроля излучателей, 16 - экраны, 17 - гидротехническое сооружение, 18 - участок для нереста, 19 - промысловый участок, 20 - катоды, 21 - аноды, 22 - источники света, 23 - источники звука, 24 - потокообразующие установки, 25 - приемное окно; 26 - система электродов.

Осуществление изобретения.

Устройство защиты водных биоресурсов содержит контроллер 1, к выходам которого подключен коммутатор 2 и блок управления источником тока 3. К контроллеру 2 подключен терминал 4 и блок индикации 5. Питание контроллера 1 и коммутатора 2 осуществляется от одного или разных блоков питания 6.

К выходу контроллера 1 подключен блок удаленного контроля 13 с возможностью дистанционного контроля состояния устройства защиты водных биоресурсов.

Контроллер 1 выполнен с возможностью управления коммутатором 2 для управления электронными силовыми ключами 7 цепей излучателей 14 и управления источником тока 8, подключенным к выходу блока управления источником тока 3.

Терминал 4 выполнен с возможностью ввода-вывода информации о текущем состоянии устройства защиты водных биоресурсов и/или его отдельных элементов, а также программирования контроллера 1. Терминал 4 выполнен, например, в виде настольного компьютера, ноутбука, планшета, смартфона и т.д.

Блок индикации 5 выполнен с возможностью визуального отображения информации о работе и/или состояния предохранителя 10 и цепей излучателей 14.

В цепи между излучателями 14 и ключами 7 подключены датчики тока 9, сигнальные выходы которых подключены к предохранителю 10, соединенному с коммутатором 2 и блоком индикации 5. Предохранитель 10 выполнен с возможностью выдачи сигнала на коммутатор 2 для размыкания ключей 7 при коротком замыкании в цепях излучателей 14.

Излучатели 14 выполнены в виде металлических токопроводящих электродов, гидравлических или воздушных завес, источников света, источников звука.

Электроды выполнены из металлов или их сплавов и в различных вариантах реализации могут быть выполнены жесткими, например, в виде труб, прутков, пластин, сетки, решетки и т.д., или гибкими, например, в виде оголенного провода, металлической цепи и т.д., или сочетать в себе жесткую и гибкую части одновременно в зависимости от условий и места установки.

Геометрические форма и размеры электродов в различных вариантах реализации зависят от материала изготовления, а также от условий и места установки, при этом упомянутые электроды могут быть выполнены однотипными или отличаться друг от друга.

В некоторых вариантах реализации в качестве отдельных электродов может использоваться водопроницаемый экран или его часть, элемент конструкции гидротехнического сооружения или электропроводящий элемент других конструкций в водном объекте.

Водопроницаемый экран может быть выполнен одноконтурным или двухконтурным, то есть содержать в себе один или два контура экрана, однорядным, двухрядным или многорядным, то есть содержать в себе один и более рядов элементов, составляющих экран, и т.д.

Элементы, составляющие водопроницаемый экран, могут быть любыми и в комплексе, например, в виде пластин, труб, прутков, стержней, сетчатыми, решетчатыми, из перфорированного полотна, фильтрующего полотна и т.д. из проводящих или не проводящих электрический ток.

Гидравлические или воздушные завесы могут быть реализованы с помощью потокообразующих установок в виде коллекторов, потокообразователей, эжекционных устройств или совокупности перечисленных вариантов, имеющих одно или более рабочих отверстий для создания гидравлических завес из гидравлических, жидкостно-воздушных струй или воздушных завес из воздушных струй. Для подачи жидкости, газа или смеси жидкости и газа в потокообразующую установку к ней по трубопроводу подключено насосное или компрессорное оборудование с запорно-регулирующей арматурой (на фигурах не показаны).

Источники света могут быть выполнены в виде защищённых светильников направленного света, содержащих лампы различного типа (например, лампы накаливания, ртутные, люминесцентные, галогенные, натриевые, стробоскопические лампы и другие) мощностью и яркостью необходимой для создания требуемого для управляемого поведения водных биоресурсов светового потока.

Источники звука могут быть выполнены в виде акустических и/или гидроакустических источников, генерирующих звук определенной частоты и амплитуды, направленного на вызов ответной реакции водных биоресурсов.

В одном из вариантов реализации ко входу контроллера 1 подключен измерительно-регистрирующий блок 11, включающий в себя датчики контроля среды 12, в которой работает устройство защиты водных биоресурсов, и датчики контроля излучателей 15.

Датчики контроля среды 12 выполнены в виде датчиков гидролокации и/или датчиков глубины и/или датчиков давления и/или датчиков уровня воды и/или датчиков химического состава воды и/или датчиков удельной электропроводности и/или датчиков температуры.

Для излучателей 14, выполненных в виде электродов, датчики контроля излучателей 15 выполнены в виде датчиков напряженности с возможностью определения параметров напряженности поля в любой отдельной точке электрического поля, создаваемого электродами.

Для излучателей 14, выполненных в виде источников света, датчики контроля излучателей 15 выполнены в виде датчиков освещенности с возможностью определения яркости светового потока от источников света и достаточности его для управляемого поведения водными биоресурсами.

Для излучателей 14, выполненных в виде источников звука, датчики контроля излучателей 15 выполнены в виде датчиков измерения звука с возможностью определения мощности звука от источников звука и достаточности его для управляемого поведения водными биоресурсами.

Для излучателей 14, выполненных в виде потокообразующих установок, датчики контроля излучателей 15 выполнены в виде датчиков скорости потока воды с возможностью определения скорости потока воды или воздуха, датчиков расхода с возможностью определения расхода потока воды или воздуха, датчиков давления с возможностью определения давления потока воды или воздуха и т.д.

Излучатели 14 в различных вариантах реализации могут быть объединены по группам, при этом количество излучателей 14 в каждой отдельной группе может быть различным.

Устройство защиты водных биоресурсов работает следующим образом.

Излучатели 14 размещают на водном объекте или гидротехническом сооружении 17 (см.Фиг.2), при этом варианты размещения и типы излучателей 14, а также их геометрические формы и размеры выбирают исходя из их условий размещения (например, характеристик гидротехнического сооружения, условий водного объекта и т.д.), решаемой задачи и характеристик объекта аквакультуры и/или защищаемых водных биоресурсов (например, их размерно-видовой состав, распределение в водном объекте и т.д.).

Например, излучатели 14, выполненные в виде потокообразующих установок 24 размещают непосредственно на гидротехническом сооружении 17, его конструктивном элементе или элементе другой конструкции на водном объекте в воде или за ее пределами, но в непосредственной близости к ней.

Излучатели 14, выполненные в виде источников света 22 устанавливают в воде или за ее пределами, но в непосредственной близости к ней на тех участках водного объекта, где необходимо создать положительный или отрицательный фототаксис.

Излучатели 14, выполненные в виде источников звука 23, также, как и источники света 22 устанавливают в воде или за ее пределами, но в непосредственной близости к ней на тех участках водного объекта, где необходимо создать акустическое поле, направленное на вызов ответной реакции у водных биоресурсов.

Включают устройство защиты водных биоресурсов и в контроллере 1 инициализируют управление устройством. С помощью терминала 4 задают в контроллере 1 порядок подключения излучателей 14 к коммутатору 2.

Задают в терминале 4 режимы работы излучателей 14.

Для излучателей 14, выполненных в виде электродов задают величины амплитуды, полярность, длительность и форму электрических сигналов, подаваемых на электроды, а также частоту их изменения.

Для излучателей 14, выполненных в виде потокообразующих установок 24, задают скорость, расход, давление подачи жидкости или газа или смеси жидкости и газа, при этом подаваемые жидкость, смесь жидкости и газа, а также газ могут отличаться по температуре и/или по химическому составу от воды в водном объекте.

Для излучателей 14, выполненных в виде источников звука 23, задают продолжительность, частоту, амплитуду сигнала.

Для излучателей 14, выполненных в виде источников света 22, задают продолжительность, частоту вспышек или продолжительность горения.

Заданные режимы работы излучателей 14 записывают в контроллер 1.

Изменение параметров подаваемых сигналов (амплитуда, полярность, длительность, частота, форма и т.д.), осуществляют, например, при смене сезонов года, так как в зависимости от сезона года (весна, лето, осень, зима) происходит изменение размерного состава обитающих в водном объекте водных биоресурсов и/или обрастателей и т.д., а также может происходить изменение химического состава и проводимости воды, которые фиксируют датчиками контроля среды 12, выполненными в виде датчиков химического состава воды и датчиками удельной электропроводности. Так, например, для большего размера рыб необходимо подавать меньшее напряжение.

После ввода исходных данных для управления излучателями 14, выполненными в виде электродов, с контроллера 1 в блок управления источником тока 3 подают сигнал на подачу в источник тока 8 управляющего напряжения для формирования в источнике тока 8 импульса длительностью t_имп. Управляющее напряжение от блока управления источником тока 3 подают в источник тока 8 через датчик тока 9.

Сформированные источником тока 8 импульсы передают в коммутатор 2. В коммутаторе 2 регулируют амплитуды напряжения электрических сигналов, в зависимости от управляющего напряжения, выдаваемого с управляемого источника тока 8 и подают сформированные сигналы по установленной в контроллере 1 последовательности через ключи 7 на электроды, при этом сформированные сигналы подают как одновременно на все, так и только на отдельные электроды в пределах одной отдельно взятой группы.

Сигналы, подаваемые на электроды, могут быть как одинаковой амплитудой, длительностью и формой импульсов, а также частотой их переключения, так и отличаться по указанным параметрам, при этом электроды в пределах одной группы могут иметь как одинаковые, так и разные потенциалы.

Порядок подачи сигналов и их параметры (потенциал (плюс или минус), амплитуда, длительность, частота, форма и т.д.), подаваемые на электроды, меняются в порядке, заданным контроллером 1.

При подаче на один или более из электродов в пределах одной отдельно взятой группы, или на одну из групп электродов, например, отрицательного потенциала, указанный электрод, или электроды, или выбранная группа электродов становятся катодом 20, а остальные электроды в пределах указанной группы электродов или остальные группы электродов становятся анодами 21, при этом количество анодов 21 и катодов 20, а также их взаимное расположение выбирают исходя из условий применения устройства и характеристик объекта аквакультуры и/или защищаемых водных биоресурсов.

Например, в одном из вариантов работы устройства защиты водных биоресурсов катодом 20 одновременно может быть один или два и более электрода или одна или две и более группы электродов (соседние, не соседние, четные, нечетные и другие), в то время как все оставшиеся электроды или их часть или все оставшиеся группы электродов или их часть выполняют функцию анодов 21 (соседние, не соседние, четные, нечетные и другие). Далее катодом 20 может становиться либо один или несколько последующих электродов или одна или несколько групп электродов или через один или две и более электродов, или через одну или две и более групп электродов в то время как все оставшиеся электроды/группы электродов или их части выполняют функцию анодов 21 , и так далее в любом заданном в контроллере 1 порядке.

В другом варианте реализации устройства защиты водных биоресурсов катодом 20 одновременно может быть один или два и более электрода или одна или две и более группы электродов (соседние, не соседние, четные, нечетные и другие), в то время как все оставшиеся электроды или их часть или все оставшиеся группы электродов или их часть выполняют функцию анодов 21 (соседние, не соседние, четные, нечетные и другие). Далее, через заданный в контроллере 1 промежуток времени осуществляют смену полярности одного или двух или более электродов или одной или двух и более групп электродов и в этом случае катодом 20 становиться либо один или несколько последующих электродов или одна или несколько групп электродов или через один или две и более электродов, или через одну или две и более групп электродов, в то время как все оставшиеся электроды/группы электродов или их части становятся анодами 21, и так далее в любом заданном в контроллере 1 порядке.

При регистрации датчиком тока 9, включенным в цепь между блоком управления источником тока 3 и источником тока 8, превышения заданного значения управляющего напряжения, осуществляют блокировку блока управления источником тока 3 до устранения причины перегрузки.

Цикл формирования импульсов тока и их передачу на электроды в пределах одной отдельно взятой группы, или на одну из групп электродов, или на группу электродов повторяют.

Для излучателей 14, выполненных в виде потокообразующих установок 24, источников звука 23, источников света 22 исходя из исходных данных, введенных в контроллере 1, от упомянутого контроллера 1 подают управляющие сигналы в коммутатор 2 на подачу питания и включения того или иного излучателя 14.

При регистрации датчиками тока 9, включенными в цепи между ключами 7 и излучателями 14 отклонений значений токов от заданных в контроллере 1 параметров в случае, например, обрыва в линии или короткого замыкания, сигналы с одного или нескольких датчиков тока 9 поступают на предохранитель 10, с которого осуществляют блокировку коммутатора 2 до устранения причины отклонения, при этом информацию о причине отклонения передают в контроллер 1 и отображают на блоке индикации 5, в терминале 4 и передают на блок удаленного контроля 13.

Управляя питанием, подаваемым с контроллера 2 на каждый из излучателей 14, выполненных в виде потокобразующих установок 24, создают завесы из жидкости, газа или смеси жидкости и газа и перекрывают определенный горизонт (створ) потока или его часть, например, наиболее насыщенный водными биоресурсами и вызывают их ответную реакцию на изменение направления и/или скорости потока, а в некоторых случаях температуры и/или химического состава потока и обеспечивают самостоятельный уход или принудительное отведение водных биоресурсов из участка водной среды. Кроме того, изменением температуры и/или химического состава потока жидкости, смеси жидкости и газа или газа потокообразующей установки 24 и направленного на конструктивный элемент гидротехнического сооружения или элемент другой конструкции в водном объекте предотвращают или снижают их обрастание и/или коррозию. Для регулирования работы потокообразующих установок 24 с помощью датчиков контроля излучателей 15, выполненных в виде датчиков скорости потока, расхода, давления воды или воздуха, и датчиков контроля среды 12, выполненных в виде датчиков температуры, смонтированных в зоне распространения потоков жидкости, газа, смеси жидкости и газа, измеряют величины скорости, расхода, давления потока и температуры и через измерительно-регистрирующий блок 11 передают их в контроллер 1. Контроллер 1 фиксирует полученные параметры и исходя из заданных исходных данных вносит изменения в режим работы потокообразующих установок 24, увеличивая или уменьшая скорость, расход, давление образующего потока, и/или его температуру.

С помощью катодного поля, создаваемого излучателями 14, выполненными в виде электродов отпугивают, а при определенном размещении катодов 20, ориентируют водные биоресурсы определенного вида и/или размера в направлении от катодного поля, а также препятствуют развитию и/или оседанию обрастателей и тем самым борются с обрастанием путем предотвращения или снижения степени обрастания.

Анодным полем, напротив, привлекают, а при определенном размещении анодов 21 и напряженности электрического поля ориентируют водные биоресурсы определенного вида и/или размера в направлении к анодному полю, например, в безопасное место водного объекта, или рыбоводный участок, или к элементу конструкции гидротехнического сооружения (например, ко входу в рыбоотвод и т.д.). Напряженность электрического поля при этом измеряют с помощью датчиков контроля излучателей 15, выполненных в виде датчиков напряженности и через измерительно-регистрирующий блок 11 передают измеренные данные в контроллер 1. Контроллер 1 сравнивает полученные данные о напряженности электрического поля от того или иного датчика 15 и исходя из исходных данных вносит изменения в режим работы электродов, например, увеличивая или уменьшая величину подаваемого от источника тока 8 тока, длительности его импульсов, включая или отключая с помощью коммутатора 2 те или иные электроды или их группы.

При использовании в качестве материалов для изготовления электродов, их отдельных элементов, отдельных групп электродов, например, меди и/или медных сплавов, алюминия и/или алюминиевых сплавов, под воздействием электрического поля, электроды являются источником ионов металла, которые способствуют предотвращению или снижению степени обрастания и/или созданию антикоррозийного покрытия элементов конструкций гидротехнических сооружений или элементов других конструкций в водном объекте.

Управляя питанием, подаваемым с контроллера 2 на каждый из излучателей 14, выполненных в виде источников света 22, создают положительный или отрицательный фототаксис на участке водной среды или в непосредственной близости к ней и вызывают ответную реакцию у водных биоресурсов, тем самым обеспечивают их направленное перемещение. Например, при положительном фототаксисе рыбы движутся по направлению к источнику света, а при отрицательном - от источника света. Величину яркости (мощности) светового потока, создаваемого излучателями 14, выполненными в виде источников света 22, измеряют с помощью датчиков контроля излучателей 15, выполненных в виде датчиков освещенности, смонтированных на определенном расстоянии от упомянутых излучателей 14. Измеренные датчиками освещенности значения освещенностей через измерительно-регистрирующий блок 11 передают в контроллер 1. В контроллере 1 сравнивают полученные данные об освещенности от того или иного датчика 15 и сравнивая с исходными данными, при наличии расхождения, вносят изменения в режим работы источников света 22, например, увеличивая или уменьшая величину подаваемого от источника тока 8 тока и тем самым соответственно увеличивают или уменьшают мощность светового излучения, а также включают или отключают с помощью коммутатора 2 тот или иной источник света 22.

Управляя питанием, подаваемым с контроллера 2 на каждый из излучателей 14, выполненных в виде источников звука 23, создают акустическое поле определенной частоты или смешением частот и амплитудой, а также длительностью, воспринимаемое водными биоресурсами и направленное на вызов их ответной реакции. Мощность и частоту создаваемого акустического поля измеряют с помощью датчиков контроля излучателей 15, выполненных в виде датчиков изменения звука, и через измерительно-регистрирующий блок 11 передают в контроллер 1. В контроллере 1 сравнивают полученные данные о параметрах акустического поля от того или иного датчика 15 с исходными данными и, при наличии расхождения, вносят изменения в режим работы источников звука 23, увеличивая или уменьшая мощность звука, изменяя его частоту, а также включают или отключают с помощью коммутатора 2 тот или иной источник звука 23.

Датчиками тока 9, включенными в цепи между ключами 7 и излучателями 14, регистрируют значения напряжений, протекающих в цепях и при отклонении измеренного значения в той или иной цепи от заданного в контроллере 1 в случае, например, обрыва в линии или короткого замыкания, сигнал с датчика тока 9 передают на предохранитель 10, с которого осуществляют блокировку коммутатора 2 до устранения причины отклонения, при этом информацию о причине отклонения передают в контроллер 1 и отображают на блоке индикации 5, в терминале 4 и передают на блок удаленного контроля 13.

В качестве примера использования устройства защиты водных биоресурсов приведем вариант размещения элементов устройства на отдельном водном объекте рыбоводческого хозяйства с размещенным на нем гидротехническим сооружением 17 (см.Фиг.2) и выделенными на водном объекте участком для нереста 18 и промысловым участком 19.

Стоящие задачи:

обеспечить защиту рыб от попадания в гидротехническое сооружение 17;

обеспечить защиту гидротехнического сооружения 17 и элементов конструкций от обрастания и коррозии;

обеспечить концентрацию крупных особей рыбы на промысловом участке 19;

обеспечить концентрацию женских особей рыбы на участке для нереста 18;

обеспечить направленное движение рыб в водном объекте в целом.

Для защиты рыб от попадания в гидротехническое сооружение 17 перед упомянутым сооружением 17 монтируют в несколько рядов вертикальные водопроницаемые экраны 16. Упомянутые экраны 16 выполнены из токопроводящего материала или содержат токопроводящие элементы с возможностью подачи на них отрицательных импульсов постоянного тока или иными словами упомянутые экраны 16 или часть их выполнены в виде излучателей 14, выполненных в виде катодов 20. Между экранами 16 смонтированы аноды 21, создающие в совокупности с катодами 20 при подаче на них импульсов постоянного тока с коммутатора 2 импульсные электрические поля постоянного тока. Выполнение экранов 16 или их части в виде катодов 20 обеспечивает дополнительную защиту экранов 16 от обрастания и коррозии.

Аналогичным способом обеспечивают защиту гидротехнического сооружения 17 от обрастания и коррозии, а именно монтируют к конструкции гидротехнического сооружения 17 катоды 20 или при наличии в подводной части гидротехнического сооружения 17 металлических элементов используют в качестве катодов 20 упомянутые элементы конструкции. Вблизи гидротехнического сооружения 17 монтируют аноды 21, создающие в совокупности с катодами 20 при подаче на них импульсов постоянного тока с коммутатора 2 импульсные электрические поля постоянного тока.

Создаваемые электродами электрические поля обеспечивают направленное движение рыб (показано стрелками) от катодов 20 к анодам 21, т.е. в противоположную от гидротехнического сооружения 17 сторону и тем самым снижают возможность их попадания в гидротехническое сооружение 17.

Для повышения эффективности управления рыбами между экранами 16 у гидротехнического сооружения 17 монтируют потокообразующие установки 24, сопла которых направляют в сторону от гидротехнического сооружения 17. Рыба, попадающая в зону действия гидравлических или воздушных завес вынуждена изменить направление своего движения также в противоположную от гидротехнического сооружения 17 сторону.

На выбранных участках водного объекта оборудуют участки для нереста 18 и промысловый участок 19.

Участок для нереста 18 оборудуют, например, с помощью водопроницаемых экранов 16, расставленных в порядке, обеспечивающем заход и удержание нерестовых особей рыб внутри участка для нереста 18. Упомянутые экраны 16, также как и экраны 16 для защиты гидротехнических сооружений 17 могут быть выполнены из токопроводящего материала или содержат токопроводящие элементы с возможностью подачи на них отрицательных импульсов постоянного тока или иными словами упомянутые экраны 16 или часть их выполнены в виде излучателей 14, выполненных в виде катодов 20. Между экранами 16 смонтированы аноды 21, создающие в совокупности с катодами 20 при подаче на них с источника тока 8 через коммутатор 2 импульсов постоянного тока такие электрические поля, влияние которых вызывает положительную реакцию у особей рыб женского пола и создает условия для их нереста на выделенном участке. Выполнение экранов 16 или их части в виде катодов 20 дополнительно обеспечивает защиту экранов 16 от обрастания и коррозии. Для повышения эффективности привлечения особей рыб женского пола на участок для нереста 18 на упомянутом участке могут размещать дополнительно излучатели 14, выполненные в виде источников света 22 и источников звука 23, мощность и интенсивность излучения которых, а также цвет излучения источников света 22 и частота излучения источников звука 23 вызывают положительную реакцию у особей рыб женского пола и создают условия для их нереста на выделенном участке 18.

Заход крупных особей рыб в промысловый участок 19 инициируют воздействием на них электрическими полями постоянного тока малой напряженности, создаваемых с помощью размещения на выделенном для промысла участка водной среды излучателей 14, выполненных в виде катодов 20 и анодов 21, при этом их размещение и взаимное соотношение произвольное и задается исходя из площади промыслового участка 19, количества подключенных электродов или их групп, условий водного объекта, характеристик объекта аквакультуры и/или защищаемых водных биоресурсов и т.д.. Для повышения эффективности привлечения крупных особей рыб в промысловый участок 19 перед упомянутым участком 19 размещают дополнительно излучатели 14, выполненные в виде источников звука 23, при этом мощность, интенсивность и частоту излучения которых обеспечивают с помощью источника тока 8, управляемого блоком управления источником тока 3 по заданным исходным данным в контроллере 1 для вызова реакции у крупных особей рыб.

Для контроля состояния среды и работы излучателей на участке для нереста 18, промысловом участке 19 и вблизи гидротехнического сооружения 17, а также вблизи излучателей 14 и экранов 16 размещают датчики контроля среды 12 и датчики контроля излучателей 15.

Рассмотрим другой частный вариант размещения элементов устройства для защиты водных биоресурсов, например, рыб, от попадания в гидротехническое сооружение 17 (см.Фиг.3).

Для защиты рыб от попадания в гидротехническое сооружение 17 между приемными окнами 25 упомянутого сооружения 17 монтируют источники света 22, световое излучение которых вызывает отрицательный фототаксис у рыб. Перед самим гидротехническим сооружением размещают систему электродов 26, образующих направленные импульсные электрические поля постоянного тока при подаче на электроды с коммутатора 2 (на фигуре не показан) импульсов постоянного тока необходимых параметров (амплитуда, полярность, длительность, частота, форма и т.д.).

Катодом 20 одновременно может быть один или два и более электрода или одна или две и более группы электродов (соседние, не соседние, четные, нечетные и другие), в то время как все оставшиеся электроды или их часть или все оставшиеся группы электродов или их часть выполняют функцию анодов 21 (соседние, не соседние, четные, нечетные и другие). Далее, через заданный в контроллере 1 промежуток времени осуществляют смену полярности одного или двух или более электродов или одной или двух и более групп электродов и в этом случае катодом 20 становиться либо один или несколько последующих электродов или одна или несколько групп электродов или через один или две и более электродов, или через одну или две и более групп электродов, в то время как все оставшиеся электроды/группы электродов или их части становятся анодами 21, и так далее в любом заданном в контроллере 1 порядке. Возникающие электрические поля воздействуя на рыб вызывают возникновение у них реакцию испуга и обеспечивают их направленное движение в сторону от гидротехнического сооружения 17.

Для усиления возникновения отпугивающей реакции у рыб перед гидротехническим сооружением 17 размещают также источники звука 23, а для принудительного изменения направления движения рыб и исключения их попадания в гидротехническое сооружение 17 перед упомянутым сооружением 17 монтируют потокообразующие установки 24, создающие дополнительную преграду для рыб, попадая под действие которой рыбы вынужденно изменяют направление своего движения от гидравлических или воздушных завес.

Описанные примеры являются частными случаями реализации устройства защиты водных биоресурсов и не ограничивают объем изобретения, который определяется формулой изобретения с учетом возможных вариантов.

Таким образом, используя излучатели 14, выполненные в виде электродов, источников света 22, источников звука 23, потокообразующих установок 24 и дополнительно водопроницаемых экранов 16 на водном объекте или гидротехническом сооружении 17 и изменяя режимы работы упомянутых излучателей 14 исходя из исходных данных, записанных в контроллере 1 и полученных данных от датчиков контроля среды 12 и контроля излучателей 15 с помощью коммутатора 2 и источника тока 8, управляемого блоком управления источником тока 3 по заданному в контроллере 1 алгоритму обеспечивают защиту водных биоресурсов, вызывая их ответную реакцию на действие излучателей 14 и обеспечивают решение комплекса задач по надежной защите водных биоресурсов от попадания в гидротехнические сооружения, а также управлению их поведением для направления в области водного объекта для их безопасного воспроизведения и/или вылова, обеспечивая при этом дополнительно защиту гидротехнических сооружений 17 от коррозии и обрастания. При этом за счет постоянного контроля цепей излучателей 14 с помощью датчиков тока 9 на предмет коротких замыканий и обрыва цепей и принудительного отключения их в указанных случаях обеспечивают электробезопасность персонала и защищаемых водных биологических ресурсов.

Предлагаемое техническое решение является новым, имеет изобретательский уровень, поскольку из общедоступных сведений неизвестны устройства и системы комплексно решающие задачи защиты водных биоресурсов от попадания в гидротехнические сооружения и поведенческого управления водными биоресурсами для их эффективного размножения, выращивания и/или вылова, при одновременном обеспечении требований электробезопасности на водном объекте и защиты конструктивных элементов гидротехнических сооружений и/или элементов других конструкций в водном объекте от коррозии и обрастания. Техническое решение может быть использовано при искусственном выращивании различных видов рыб, моллюсков и других водных биоресурсов.

Изобретение относится к области аквакультуры, а именно к области управления поведением водных биоресурсов, и может быть использовано для защиты водных биологических ресурсов от попадания в гидротехнические сооружения, для их направленного перемещения, концентрации их в конкретном участке водного объекта, для ограждения зон скопления или трасс перемещения водных биоресурсов, а также для защиты от обрастания биоорганизмами и противокоррозионной защиты элементов конструкций водных объектов. Устройство защиты водных биоресурсов состоит из контроллера, коммутатора с ключами, источника питания и излучателей, при этом дополнительно содержит блок управления источником тока, подключенный между контроллером и источником тока. В цепи между излучателями и ключами и между блоком управления источником тока и источником тока включены датчики тока, выполненные для контроля в цепях величин напряжения и тока и разрыва аварийных цепей, при этом датчики тока, расположенные между излучателями и ключами, соединены с предохранителем, подключенным к коммутатору, а излучатели выполнены с возможностью вызова у водных биоресурсов положительной или отрицательной реакции и вынужденному изменению направления движения. Согласно второму варианту изобретения устройство состоит из контроллера, коммутатора с ключами, источника питания и излучателей и дополнительно содержит блок управления источником тока, подключенный между контроллером и источником тока, в цепи между излучателями и ключами и между блоком управления источником тока и источником тока включены датчики тока. К контроллеру подключен измерительно-регистрирующий блок с соединенными к нему датчиками, выполненными с возможностью непрерывного контроля за средой работы устройства и работой излучателей. Техническим результатом изобретения является решение комплекса задач по обеспечению надежной защиты водных биоресурсов от попадания в гидротехнические сооружения, а также управление их поведением для направления в области водного объекта для их безопасного воспроизведения и/или вылова. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство защиты водных биоресурсов, состоящее из контроллера, коммутатора с ключами, источника питания и излучателей, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок управления источником тока, подключенный между контроллером и источником тока, в цепи между излучателями и ключами и между блоком управления источником тока и источником тока включены датчики тока, выполненные для контроля в цепях величин напряжения и тока и разрыва аварийных цепей, при этом датчики тока, расположенные между излучателями и ключами, соединены с предохранителем, подключенным к коммутатору, а излучатели выполнены с возможностью вызова у водных биоресурсов положительной или отрицательной реакции и вынужденному изменению направления движения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контроллер выполнен программируемым.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что с возможностью ввода-вывода информации к контроллеру подключен терминал.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что с возможностью дистанционного контроля состояния устройства к контроллеру подключен блок удаленного контроля, выполненный в виде ПЭВМ.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что с возможностью визуального отображения информации о состоянии предохранителя и цепей излучателей к предохранителю подключен блок индикации.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что излучатели выполнены в виде источников световой энергии.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что излучатели выполнены в виде источников звуковых волн.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что излучатели выполнены в виде потокообразующих установок с возможностью изменения направления движения водных биоресурсов.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что излучатели объединены по группам, при этом количество излучателей в каждой отдельной группе может быть различным.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что излучатели выполнены в виде электродов.

11. Устройство по п.1 или 10, отличающееся тем, что электрод выполнен в виде водопроницаемого экрана или его части.

12. Устройство защиты водных биоресурсов, состоящее из контроллера, коммутатора с ключами, источника питания и излучателей и дополнительно содержащее блок управления источником тока, подключенный между контроллером и источником тока, в цепи между излучателями и ключами и между блоком управления источником тока и источником тока включены датчики тока, отличающееся тем, что к контроллеру подключен измерительно-регистрирующий блок с соединенными к нему датчиками, выполненными с возможностью непрерывного контроля за средой работы устройства и работой излучателей.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля среды работы устройства выполнены с возможностью измерения химического состава среды.

14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля среды работы устройства выполнены в виде датчиков с возможностью измерения электропроводности среды.

15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля среды работы устройства выполнены в виде датчиков температуры.

16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля среды работы устройства выполнены в виде датчиков гидролокации.

17. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля среды работы устройства выполнены в виде гидростатических уровнемеров.

18. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков напряженности электрического поля.

19. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков освещенности.

20. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков измерения звука.

21. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков скорости потока.

22. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков давления.

23. Устройство по п.12, отличающееся тем, что датчики контроля работы излучателей выполнены в виде датчиков расхода.