[发明专利]一种用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测系统及方法

权利要求书

1.一种用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测系统，其特征在于，包括：

多个换能器(10)，所述换能器(10)用于电信号和声信号的转换，且多个所述换能器(10)呈扇形设置在海底中的底座平台(20)上，形成一个取水口水下通道的全角度的电信号/声信号覆盖的断面；

控制机构(30)，用于控制所述换能器(10)将电信号转换为声信号并发射；控制所述换能器(10)接收目标物的反射声信号；解析所述反射电信号，从而获得监测数据；并根据所述监测数据计算出海洋生物量通量的值。

2.根据权利要求1所述的用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测系统，其特征在于，所述控制机构(30)包括设置在所述机柜内的计算机(21)和信号输送机构(22)，所述信号输送机构(22)包括：

多通道数据采集模块(221)，其设置在所述机柜内，用于实现数字信号与电信号的相互转化；

功率放大模块(222)，其设置在所述机柜内，用于提升所述数据采集模块输出的所述电信号的能量，并通过收发转换模块(223)加载至所述换能器(10)；其中，所述收发转换模块(223)用于控制发射端和接收端电路的转换；以及

滤波放大模块(224)，其设置在所述机柜内，用于接收端中对所述收发转换模块(223)接收到的模拟电信号进行前端的放大与滤波处理，并输送至所述数据采集模块。

3.根据权利要求2所述的用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测系统，其特征在于，该滨海核电站的海洋致灾生物(40)水声监测系统还包括与所述计算机(21)通讯连接的数据管理模块，其用于存储处理后的监测数据和历史数据。

4.根据权利要求1所述的用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测系统，其特征在于，所述底座平台(20)上设有与所述控制机构(30)通讯连接的陀螺仪和平衡装置；其中

所述陀螺仪用于测得所述底座平台(20)在水下的姿态信号；

所述平衡装置用于调整所述底座平台(20)在海底的位置，使所述底座平台(20)上的多个换能器(10)形成的电信号/声信号区域与所述断面重合。

5.根据权利要求4所述的用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测系统，其特征在于，所述控制机构(30)进一步用于控制所述陀螺仪工作，并接收所述姿态信号，所述控制机构(30)根据所述姿态信号判断所述底座平台(20)在海底的姿态；并根据所述姿态信号判断所述底座平台(20)在海底倾斜度，调整所述底座平台(20)在海底的位置。

6.根据权利要求1所述的用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测系统，其特征在于，该用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测系统还包括与所述控制机构(30)通讯连接的报警装置。

7.根据权利要求6所述的用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测系统，其特征在于，所述控制机构(30)进一步用于判断所述海洋生物量通量的值是否达到海洋生物量的设定阈值；若是，控制所述报警装置向管理员报警，提醒管理员清理。

8.根据权利要求1所述的用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测系统，其特征在于，所述海洋生物量通量n通过如下计算得到：

其中，σ_bs为致灾生物单个个体平均散射截面，可通过不同海洋生物的相应经验公式确定或者通过测量所得；s_V为脉冲回波的散射截面,i代表换能器的编号，s_V表达式为:

其中，EL为回声级，由换能器测量所得；SL为换能器声源级；TL为传播损失，通过经验公式所得；lctp为换能器指向性束宽的分贝值；ccor为校正系数。

9.根据权利要求1所述的用于滨海核电站的海洋致灾生物水声监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10：控制机构控制多个换能器同时工作，换能器将电信号转换为初始声信号发出；

S20：换能器接收反射声信号；其中，反射声信号为在同一时间段内，在形成的断面上的初始声信号与海洋生物发生相互作用后反射携带致灾生物信息的声波；

S30：换能器将反射声信号转换为反射电信号后经信号输送机构传输回控制机构；

S40：控制机构解析反射电信号，获得监测数据；并通过监测数据计算出海洋生物量通量的值。