[发明专利]一种鱼卵运动模拟与可视化监测系统

说明书

本发明涉及一种鱼卵运动模拟与可视化监测系统，包括控制与监视系统；3D河床模拟系统，与控制与监视系统相连；相对比重模拟系统，与控制与监视系统相连；紊动模拟系统，与控制与监视系统相连；可视化监测系统，与控制与监视系统相连。本发明公开的一种鱼卵运动模拟与可视化监测系统具有以下有益效果：1可进行河床地形塑造，模拟自然条件下鱼卵运动的地形环境。2、紊动模拟系统有效模拟高强度紊动作用下的鱼卵运动特性。3、相对比重模拟系统，能精确模拟特定鱼类鱼卵在水中的相对比重。4、具有集可滑移背光源系统、高速运动捕捉系统和流场监测系统为一体的可视化监测系统，可有效采集鱼卵运动的流场数据和运动轨迹数据。

技术领域

本发明涉及一种鱼卵运动模拟与可视化监测系统，属于生态水力学试验领域，尤其适用于鱼卵运动水力学特性研究、水库调度对鱼类影响研究、鱼类早期资源估算研究等领域。

背景技术

鱼卵和不具备主动游泳能力的仔鱼，在水体中受自身重力、浮力、惯性力、水流阻力、水流紊动等共同作用下随流运动。鱼卵在天然河道中的运动特性和运动规律，将显著影响鱼卵的输移、孵化和资源补充。因此，认识和理解鱼卵运动特性和规律对鱼类资源保护、产卵场修复、生态调度效果评价等工作至关重要。

然而，在生态水力学领域，鱼卵运动规律研究还处于初步阶段。目前，关于鱼卵运动的机理性试验和水动力特性研究只见零星报道【唐明英,黄德林,黄立章,等.草、青、鲢、鳙鱼卵水力学特性试验及其在三峡库区孵化条件初步预测.水利渔业,1989,4:26-30；罗佳,石小涛,刘德富,等.两种鲟鱼卵在均匀流场中的漂移特性研究.水生生物学报,2013,37(5):978-981】，尚未形成一套较为系统的模拟多种驱动条件下引起的鱼卵运动，以及可视化监测鱼卵运动的装置和系统。现有鱼卵运动试验多应用传统水力学水槽，研究不同流速作用下的鱼卵运动特性，存在以下缺陷：

1、只能进行流速这一单一因素作用下的鱼卵运动特性研究，不能进行流速与复杂河床地形相互作用下的鱼卵运动特性研究。

2、自然界中，鱼卵的悬浮运动有时是由高强度紊动引起，而非水流平均流动引起，传统试验水槽不具备模拟这种特殊水流环境下的鱼卵运动。

3、鱼卵比重与水接近，但比水稍重，鱼卵与水的相对比重决定了鱼卵的运动特性，当真实鱼卵难以获取或数量极其有限时(尤其是珍稀保护鱼类，如中华鲟鱼卵)，需应用模型鱼卵材料进行鱼卵运动试验，但模型鱼卵材料的相对比重难以精确控制，且不同鱼类鱼卵的相对比重不同，订制特定比重的模型鱼卵材料费时费工、成本高昂，而现有试验条件也不具备模拟鱼卵相对比重的装置和系统。

4、鱼卵运动为大量颗粒群体运动，且真实鱼卵多为透明或半透明球状，即便进行染色处理，也不能达到与背景布幕的强烈对比度，常规的面光源和背景布幕布置，不足以满足鱼卵运动视频采集的需要，导致采集的每帧图像中鱼卵颗粒模糊、鱼卵轨迹识别不准确等问题，且现有视频采集系统，图像畸变校正、尺寸标定等操作复杂。

发明内容

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种鱼卵运动模拟与可视化监测系统。

技术方案：一种鱼卵运动模拟与可视化监测系统，包括

控制与监视系统，

3D河床模拟系统，与控制与监视系统相连；

相对比重模拟系统，与控制与监视系统相连；

紊动模拟系统，与控制与监视系统相连；

可视化监测系统，与控制与监视系统相连。

进一步地，控制与监视系统包括用户智能控制界面、可视化流场监测窗口、可视化鱼卵运动监测窗口和故障警告窗口。

进一步地，3D河床模拟系统包括纵向滑轨平台、横向移动平台、刚性自动升降泵送管、河床塑形喷嘴、柔性泵送管、变频沙料输送泵、刚性泵送管和储料罐；