有囊灯光围网水上集鱼灯水中照度分布及优化配置研究
随着国内有囊灯光围网的不断发展，渔船集鱼灯功率配置的恶性竞争仍存在于实际生产中，尤其是近年来，有囊灯光围网渔船的集鱼灯总功率一再盲目增大，在相对拥挤的作业海域，渔船之间的灯光干扰也更加明显，严重影响了作业效果，这给集鱼灯的合理利用带来很大困难，研究和解决符合我国国内有囊灯光围网发展状况的优化配置问题是摆在我们眼前紧迫而必要的任务。我国国内集鱼灯研究起步较晚，正在涉及此研究的相关公司和科研单位少，为满足诱集效果最大化而又节省能源的需求，对特定的环境以及海域进行水下照度分布分析显得尤为重要。当测量必备仪器，测深和测距方法等已经得以解决时，集鱼灯自身因素以及水下光场算法性已成为影响我们掌握水下照度分布的一个重要因素。基于此，本文以浙江水产研究所有囊灯光围网渔船集鱼灯优化配置的实际工程项目为研究背景，对水下目标区域内的光场分布特性进行系统、全面的理论和试验研究。 本文介绍了有囊灯光围网渔船集鱼灯的研究背景和现状，对有囊灯光围网作业的发展现状、鲐鱼趋光习性以及集鱼灯特性几个内容的基础理论进行了阐述。从实际渔船作业角度出发，研究了海水环境下目标测量点的光线能量传播特性，根据射线光学理论，推导了点光源在空气和水下场的衰减数学表达式，对于折射点位置采用二分法对其进行描述，建立了基于叠加法的矢量光场照度计算模型。 将光场计算模型应用于自行开发的集鱼灯水下照度模拟及光场照度软件中，为测试海域内光场照度特性研究提供理论计算方法。实现对水下测量点的数值化计算，指定方向线上照度衰减特性研究以及有效诱集水体体积等功能的实现，为评估渔船集鱼灯水下照度分布以及集鱼灯配置能力提供了有效的手段和依据。 针对外界测量环境内对测量值的两个主要影响因素引入误差修正，对引入的边界约束和测点偏差两个测量值影响因素进行分析，探讨和研究提高光照分布模拟值精度的方法和相关技术，进一步提高水下照度模拟的精度，为缩小实际测试中边界临界值难以把握带来的影响提供了依据，采用最值法或中位数法来修正临界距离，通过合理的选取实现复杂海域环境的可度量化，减小由海流海浪对目标测量结果的影响。 基于水下照度计算叠加理论提出了有效诱集水体体积的评估算法方案，以及新的点光源照度分布模型，并结合实际作业渔船案例分析本文提出方法的科学性和有效性，最后将算法实际应用到水下照度模拟系统中，实现精准测算渔船周围水下照度分布以及有效诱集范围的能力预报。 对有囊灯光围网渔船的集鱼灯合理配置进行了研究。研究表明：当渔船配置1kW型水上金属卤化物集鱼灯时，其最佳灯高可选8.2m，灯距为0.75m，总功率配置可选45kW；当渔船配置2kW型水上金卤灯时，其最佳灯高可选8.2m，灯距为0.75m，总功率配置可选84kW；当渔船配置3kW型水上金卤灯时，其最佳灯高可选8.2m，灯距为0.71m，总功率配置为141kW；当渔船配置4kW型水上金属卤化物集鱼灯时，其最佳灯高可选8.2m，灯距为0.71m，总功率配置为220kW。 本文从事的主要研究工作和创新之处有。 1）分析了国内有囊灯光围网渔船水下灯照度预测的研究现状及存在的困难和不足之处，并根据点光源叠加法提出新的有效诱集水体体积的评估及预测模型。 2）研究了不同集鱼灯的配光特性，充分考虑到其光源各向异性的特点，结合点光源计算方法光场分布给出新的计算方案，这点与以往点光源法研究有所不同；推导了集鱼灯光源到水下照度的数学表达式，建立了基于叠加法的光场计算模型，并将光场计算模型应用于实际案例的计算中。 3）自主开发具有针对性的有囊灯光围网渔船照度分布分析软件：集鱼灯水下照度模拟及光场计算软件。 4）利用海上实测数据引入误差修正，探讨了实际测量中的边界约束和测点偏差的问题及采取的对应策略。 5）研究了不同金卤灯配置对诱鱼范围效果的影响，分析配置不同类型金卤灯水下照度分布的状态，给出多种配置下光场的不同照度分布，并根据有效诱集水体体积建立完善相对完善的评估配置体系。
集鱼灯;水中照度;围网渔船;光场计算模型;灯光围网
上海海洋大学
硕士
捕捞学
钱卫国
2017
中文
S972.21
78
2018-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）