УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЧЕТА РЫБЫ В ПОТОКЕ ВОДЫ Советский патент 1996 года по МПК G06M11/00 A01K61/00 

Изобретение относится к технике промышленного рыбоводства, а именно к устройствам для измерения количества и длины рыб, преимущественно молоди при заводском ее разведении.

Целью изобретения является повышение точности количественного учета устройства путем исключения повторного счета рыб, совершающих возвратно-поступательное движение в канале в зоне датчиков, и расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения длины рыбы.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 реализация анализатора направления движения рыбы; на фиг. 3 алгоритм работы фотодатчиков при перемещении мимо них рыбы; на фиг. 4 алгоритм (программа) работы вычислительного блока.

Устройство содержит камеру 1, каналы 2 которой образованы перегородками 3, первый и второй фотодатчики 4 и 5, установленные в каналах 2 на расстоянии друг от друга, меньшем длины рыбы, и по направлению движения рыбы, анализаторы 6 направления движения рыбы, число которых равно количеству каналов 2, вычислительный блок 7 и индикатор 8.

Анализатор 6 направления движения рыбы содержит дешифратор 9 с выходами 10, 11, 12 и 13, тактовый генератор 14, первый и второй элементы И 15 и 16, первый триггер 17, третий элемент И 18, второй и третий триггеры 19 и 20, первый и второй элементы ИЛИ 21 и 22, четвертый элемент И 23, четвертый и пятый триггеры 24 и 25, пятый элемент И 26, третий элемент ИЛИ 27, шестой триггер 28, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ 29 и 30 и седьмой триггер 31.

Устройство представляет собой камеру 1, соединенную с бассейном (на фигурах не показан), каналы 2 камеры 1 образованы перегородками 3, в каналах установлены первые и вторые фотодатчики 4 и 5.

Работа устройства основана на реализацию следующего алгоритма.

Если состояние фотодатчиков 4 и 5 при нахождении в зоне их действия рыбы обозначить через 1, а при отсутствии рыбы через "0", то процесс движения рыбы через зону фотодатчиков в прямом направлении, т. е. в направлении потока воды (головки против течения, фиг. 3), описывается алгоритмом согласно таблице.

Интервал времени прохождения рыбой зоны второго датчика 5 обусловлен длиной тела рыбы L_p и скоростью ее движения мимо датчика V. Обозначим этот интервал Т₂ (см. таблицу и фиг. 2).

Интервал времени прохождения одним концом рыбы (в данном случае головой) расстояния между датчиками d обозначим Т₃. Как видно из таблицы и фиг. 2, Т₃ t₄-t₃. Этот интервал обусловлен расстоянием между датчиками d и скоростью движения рыбы на этом участке. Так как интервал времени Т₃ составляет только часть времени интервала времени Т₂, то очевидно, что скорость движения рыбы в этих интервалах одна и та же и равна V. Из сказанного следует, что поскольку
T₂= и T₃= то длину рыбы можно вычислять по выраже- нию l_p= d
Подлежащую учету рыбу помещают в учетный бассейн и с помощью средств управления потоком воды (на фигурах не показаны) создают в камере 1 скорость потока, несколько большую критической скорости плавания рыб данного вида, возраста и размера так, чтобы благодаря реофильной реакции рыба плыла против течения со скоростью, меньшей скорости потока воды, вследствие чего рыбу сносит течением по камере 1 через каналы 2. Такое направление движения рыбы через канал (вниз по течению, хвостом вперед) является для устройства прямым. При этом на выходе фотодатчиков 4 и 5 вырабатываются сигналы, соответствующие алгоритму в прямой последовательности (10-11-01-00), и поступают в анализатор 6, который на своих третьем и четвертом выходах вырабатывает интервал Т₂ и Т₃ и передает их в вычислительный блок 7, который вычисляет длину рыбы по соотношению l_p= d
Одновременно в блок 7 вносится "+1" счета количества рыб. Результаты счета и измерения могут быть отображены на индикаторе 8. В случае сбоя алгоритма прямого движения (возвратно-поступательное движение рыбы в зоне фотодатчиков 4 и 5) возможны следующие варианты:
а) 10 00 рыба вошла в зону первого фотодатчика 4 и вернулась из него;
б) 10 11 10 00 рыба вошла в зону фотодатчиков 4 и 5, а затем вернулась назад;
в) 10 11 01 11 10 00 рыба вошла в зону фотодатчика 4 и фотодатчика 5 и вышла из зоны фотодатчика 5, а затем вернулась назад;
г) 10 11 01 11 01 00 рыба вошла в зону фотодатчика 4, затем в зону фотодатчика 5, вышла из зоны фотодатчика 5, вернулась в зону фотодатчика 5 и прошла вперед;
д) 10 11 01 00 прямой нормальный ход рыбы;
е) 00 01 11 10 00 обратный ход рыбы.

В варианте а) сигнал Т₂ на третьем выходе анализатора 6 и устройство возвращается в исходное положение. В вариантах б) и в) на пятом выходе анализатора 6 вырабатываются импульсы сброса памяти вычислительного блока 7, в котором записалась информация об интервале Т_2. В варианте г) на шестом выходе анализатора 6 появляется сигнал, запрещающий проводить вычисление длины, но в счетчик блока 7 заносится "+1". При массовом учете рыб это практически не сказывается на величине средней длины рыб. В случае полного прохождения рыбой зон фотодатчиков 4 и 5 (вариант г) в блок 7 вносится счетная "+1" и производится вычисление длины рыбы. Если рыба, не покинув учетную камеру, начинает двигаться в обратном направлении и проходит зоны фотодатчиков 4 и 5 (вариант д), то анализатор 6 передает в вычислительный блок 7 счетную "-1", т. е. эта особь исключена из суммарного счета.

Устройство работает следующим образом.

При появлении в створе верхнего по течению датчика 4 хвостового стебля сносимой потоком воды рыбы на первом выходе 10 дешифратора 9 образуется единичный сигнал, соответствующий алгоритму "10" (фиг. 3). При этом происходит срабатывание триггера 24, сброс третьего, пятого и седьмого триггеров 20, 25 и 31. С выхода триггера 25 сигнал поступает на третий элемент И 18, а с триггера 24 сигнал разрешения поступает на элемент И 23. По достижении хвостовым стеблем рыбы створа нижнего по течению потока воды датчика 5 на втором выходе 11 дешифратора 9 образуется логическая "1", соответствующая алгоритму "11" (фиг. 3). Этот сигнал вызывает срабатывание триггера 19, с которого сигнал поступает на элемент И 18. Через элемент И 23 срабатывает триггер 25. С этого момента в блоке 7 начинается отсчет интервала времени Т₂. Одновременно через элемент ИЛИ 27 происходит сброс триггера 28, а на элемент И 26 поступает сигнал разрешения совпадения.

По выходе рыбы из створа верхнего по течению датчика 4 на третьем выходе 12 дешифратора 9 образуется "1", соответствующая алгоритму "01". Этот сигнал через элемент И 26 включает триггер 28. С этого момента в вычислительном блоке начинается отсчет интервала времени Т₃. Сигнал с выхода триггера 28 подготавливает к включению элемент И 15. При прямом движении рыбы с потоком воды и выходе ее из створа нижнего по течению датчика 5 на четвертом выходе 13 дешифратора 9 образуется сигнал "1", соответствующий алгоритму "00". Через элемент И 15 взводится триггер 17, с которого в вычислительный блок 7 подается сигнал "счет+1", а на элемент И 16 поступает сигнал совпадения. При поступлении на второй вход элемента И 16 очередного импульса от генератора 14 через элемент И 16 происходит сброс триггеров 17, 19, 24, 25 и 28. При этом вычислительный блок производит вычисление длины прошедшей рыбы и прибавляет единицу к сумме учтенных рыб по алгоритму, указанному на фиг. 4.

В случае, если после полного прохождения рыбой расстояния между датчиками с соблюдением алгоритма "10", "11", "01", "00" и обратного ее движения мимо датчиков с полным выходом с этого участка канала вверх навстречу течению потока воды, т. е. при образовании в алгоритме последовательности "00", "01", "11". "10", "00", на все четыре входа элемента И 17 оказываются поданными сигналы "1" и на выходе этого элемента образуется сигнал "счет-1", в результате чего из сосчитанного количества рыб будет вычтена единица.

В случае образования алгоритма "10", "11", "10", "00" рыба не сосчитывается, а в памяти вычислительного блока 7 сбрасывается накопленная информация об интервале времени Т₂. При этом схема готова к анализу движения следующей рыбы или той же особи, заново идущей через учетный канал.

В случае частичного прохода рыбы базового участка между датчиками и ее возврата на некоторое время против течения с последующим уходом с потоком воды образуется последовательность алгоритмов движения "10", "11", "01", "11", "00". При этом на входах элемента ИЛИ-НЕ 30 сигналы отсутствуют, а с триггера 31 на вычислительный блок 7 поступает сигнал запрета измерения длины рыбы. Этот запрет будет снят только при появлении в створе датчика 4 другой рыбы. В приведенном здесь случае рыба будет сосчитана, но ее длина не измерена (измерение здесь было бы неверным, так как интервал Т₂ в данном случае не соответствует реальной длине рыбы). В случае полного возвращения рыбы из учетного канала навстречу течению, как в предыдущем примере, т. е. при возникновении алгоритма "10", "11", "01", "11", "10", "00", схема будет приведена в исходное состояние.

Вычислительный блок 7 выполнен на основе микропроцессорного контроллера типа К1-20.

Алгоритм (программа) работы вычислительного блока следующий (см. фиг. 4).

"Инициация входа". Подготовка вычислительного блока 7 к приему сигналов Т₂, Т₃, "счет+1", "счет-1", "сброс памяти Т₂", запрет измерения длины из блока 6.

"Ввод режима". Ввод с клавиатуры вычислительного блока режимов: "работа", "вывод 1", "вывод 2".

"Работа". Перевод вычислительного блока 7 в режим счета количества и измерения длины рыб.

"Очистка". Подготовка режимов вычислительного блока 7 к приему информации из блока 6.

"Ввод данных". Ввод данных (Т₂, Т₃, "счет+1", "счет-1", "запрет измерения длины", "сброс памяти Т₂") из блока 6, приоритет выполнения команд в процессе ввода при соблюдении правильного алгоритма прохождения рыб через датчики 4 и 5.

"Расчет 1". Перевод вычислительного блока 7 в режим вывода средней длины рыб l_ср.

"Расчет lср". Расчет средней длины измеренных рыб.

"Вывод lср". Вывод результатов расчета средней длины рыб.

"Вывод 2". Перевод вычислительного блока 7 в режим индикации конечного результата счета количества рыб.

"Вывод N". Вывод результатов суммарного счета рыб.

Изобретение предназначено для измерения длины рыб и одновременного их количественного учета, преимущественно молоди, выращиваемой на рыбоводных заводах. Цель изобретения - повышение точности устройства и расширение его функциональных возможностей за счет измерения длины рыбы. Устройство состоит из камеры 1 с перегородками 3, которые образуют каналы 2. В каждом канале на базовом расстоянии друг от друга вдоль направления потока воды размещено два фотодатчика 4 и 5. Каждый канал снабжен анализатором 6 направления движения рыбы. Устройство содержит вычислительный блок 7 и индикатор 8. Устройство обеспечивает вычисление длины рыбы только при прямом и полном прохождении ею фотодатчиков, а также исключение из числа сосчитанных рыб особей, вернувшихся обратно после полного прохождения ими фотодатчиков. 1 з. п. ф-лы, 1 табл., 4 ил., 1 табл.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЧЕТА РЫБЫ В ПОТОКЕ ВОДЫ, содержащее камеру с перегородками, образующими каналы для прохода рыбы, в каждом из которых установлены по два фотодатчика, размещенные по направлению движения рыбы на расстоянии друг от друга, меньшем длины рыбы, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства и расширения его функциональных возможностей за счет измерения длины рыб, в него введены анализаторы направления движения рыбы, число которых равно числу каналов для прохода рыбы, и вычислительный блок, выход которого соединен с входом индикатора, выходы первого и второго фотодатчиков каждого канала подключены соответственно к первому и второму входам анализатора направления движения рыбы своего канала, с первого по шестой выходы всех анализаторов направления движения рыбы соединены с соответствующими входами вычислительного блока. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анализатор направления движения рыбы содержит первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, перый и второй элементы ИЛИ - НЕ, первый, второй третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой триггеры и дешифратор, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами анализатора направления движения рыбы, первый выход дешифратора подключен к первым входам третьего элемента И, третьего, четвертого и седьмого триггеров и второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пятого триггера, выход которого является третьим выходом анализатора направления движения и подключен к второму входу третьего элемента И и к первому входу пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу шестого триггера, выход которого является четвертым выходом анализатора направления движения рыбы и соединен с первыми входами первого и второго элемента ИЛИ - НЕ и первого элемента И, выход которого подключен к первому входу первого триггера, выход которого является первым выходом анализатора направления движения рыбы и соединен с первым входом второго элемента И и с вторым входом третьего триггера, выход которого подключен к третьему входу третьего элемента И, выход которого является вторым выходом анализатора направления движения рыбы, выход второго элемента И соединен с вторым входом первого триггера, с первыми входами второго триггера и первого элемента ИЛИ, с вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу шестого триггера, выход второго триггера соединен с четвертым входом третьего элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу четвертого триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к второму входу пятого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого является пятым выходом анализатора направления рыбы, второй выход дешифратора подключен к вторым входам второго триггера, четвертого элемента И и третьего элемента ИЛИ, третий выход дешифратора соединен с вторым входом пятого элемента И, четвертый выход дешифратора подключен к вторым входам первого элемента И, первого элемента ИЛИ и второго элемента ИЛИ - НЕ, выход которого соединен с вторым входом седьмого триггера, выход которого является шестым выходом анализатора направления движения рыбы, второй вход второго элемента И подключен к выходу тактового генератора.