水下生物激光捕捞辅助器

本发明水下生物激光捕捞辅助器属于激光水下应用技术领域，是利用水下生物对绿激光的天生趋光特性而发明的一种有助于吸引、引导和收集水下生物的激光捕捞辅助器。

随着海洋和内陆江河环境的变化，对水下生物，特别是各种鱼类的生存构成巨大威胁；同时随着人类对深海未知领域的不断探索，需要捕获不同深度与特殊环境下的珍奇生物作为研究样本。但因广袤海域与深远海的生物分布形式多样、种/数量有限，加之密度也远不如人工养殖场那样高，所以需要发明一些适合快速聚集、大范围搜索和解决分布稀少区的水下生物捕捞新方法。

本发明提出的背景是，最初是为探寻水下绿激光照明是否会对水下生物的生存与发育造成负面影响，但经对国内开展的几种鱼类趋光效应的研究却意外发现(表1)，绿光不仅对鱼类没有造成副作用，反倒还有助于提高其存活率、食饵投放率及成长速度，由此就为本发明提出的合理性提供了重要佐证。

但如何充分发挥和利用水下生物对绿光的这种趋光性，以此提高对水下生物的捕捞效率，本发明就是针对此目的展开的。

表1国内近十余年发表的鱼类对绿光的趋光特性研究

结合上表给出的国内研究表明，本发明水下生物激光捕捞辅助器具有以下主要优点：

1)由于罗非鱼和日本鲟等对蓝绿光最为敏感，因此可利用船载绿激光对它们实施驱光吸引，加之海水对激光的强散射效应，使得激光照射通道及其附近的鱼都可被绿光诱导过来，以此扩大捕捞范围并与提高捕捞效率；

2)经研究表明，绿光照射下的豹纹鳃棘鲈幼鱼，其摄食率和饵料的转化率高，体长和体质增长的速度最快，且存活率也最高，因此可对浅海养鱼网箱进行绿激光照射，以提高综合养殖效率；

3)利用激光的光纤传输特点，将不同长度的传输光纤与大型渔网的边缘结合在一起，通过对网内区域的激光照明，引导水下生物向其靠拢，以利于对深远海或低密度水下生物的捕捞。

本发明构思巧妙，易于推广使用。

本发明的目的是利用水下生物对绿激光的天生趋光特性，发展的一种适用于船/无人航行器载的水下生物激光捕捞辅助器。

本发明水下生物激光捕捞辅助器是按下述方案实现的。它利用鱼类等水下生物对绿激光的天生趋光性，发挥绿激光的水下优越穿透性能、激光柔性传输光纤及激光扫描图样灵活多变等特点，通过对船/无人航行器载水下生物激光捕捞辅助器工作模式的控制，可灵活改变绿激光在水下的照射方向、扫描范围、覆盖深度或扫描图形等，实现在较大水域中对水下生物的绿光吸引，诱使基于驱光效应而逐渐聚拢起来；也可将不同长度的激光传输光纤与捕捞装置柔性结合于一体，利用捕捞器在不同距离处发射的多点绿激光，吸引其周边的水下生物进入捕捞器，它是一种可有效提高捕捞效率和便于搜集深海稀少生物的激光辅助手段。

水下生物捕捞激光辅助器由大功率LD绿激光器组、多路光束分束器、激光扫描器、多路传输光纤、CCD成像设备、总控制器及捕捞配套设备组成。

大功率LD激光器组由460nm、488nm、510nm、520nm等多波段LD激光器组成，可根据不同水域的水质情况、不同的捕捞深度及不同生物的最佳趋光波长，对大功率LD激光器组的输出波长、发射功率与组合路数进行选择；多路光束分束器将大功率LD激光器组的输出光束分束，通过多路传输光纤到达水下捕捞设备的不同距离处，或将其中数路一并投射到激光扫描器上。

激光扫描器为一微小型激光束方向改变装置，在总控制器的控制下，根据吸引和引导水下生物进入捕捞范围的需要。可扫描出各种激光图形，如直径逐渐缩小的圆形，吸引激光扫描圈内外附近的鱼不断向内圈集中；如不同张角的扇形，随船向两侧发射，以大角度吸引扇形区域内外的鱼，引导其进入捕捞范围；如成几条直线状，向水下平台后侧发射，带领鱼追随运动。

多路传输光纤由多根不同长度的激光传输光纤组成，利用激光传输光纤的强抗拉能力，与大型捕捞设备或渔网的边缘暂时连接在一起，借助不同长度光纤输出端所发射的激光束，吸引和聚集渔网附近的鱼

将CCD成像设备设置在靠近捕捞平台收拢端传送带附近，并利用从大功率LD激光器组分出的一路激光作为照射光源，它们共同对传送带上通过的鱼依次成像；CCD成像设备利用图像识别技术快速出体积过小者，并发出警报，警示传送带旁监测人员将体小者挑出或放回水中，降低水下生物的死亡率。

图1水下生物激光捕捞辅助器总体框图

图2引诱水下生物进入捕捞区激光扫描图样示意

图3多路激光传输光纤与捕捞网边缘结合于一体示意

下面以船载拖网浅水捕鱼作业为例，对本发明水下生物激光捕捞辅助器的工作过程进行说明。

(1)预先准备

1)事先确定捕捞的主要鱼类品种、渔网尺度与长度，将上述信息输入到总控制器；

2)确定大功率LD激光器组的激光输出波长、发射功率与扫描样式等主要技术参数；

3)根据捕捞器形状或长度，设置与之相配套的多路激光输出光缆，然后将多路输出光缆与捕捞器实现暂时相连。

4)在船体收放网装置附近安装激光扫描器和CCD成像设备，将激光扫描器的扫描方向指向水下，CCD成像设备的接收视场与激光扫描范围大体对应。下网前可向船体一侧以适当角度发射大功率多波长激光，以此吸引船体附近的鱼，并随船一起移动；利用绿激光对水下的照明，有助于CCD观察渔运动情况。

(2)具体实施方案

下面说明本发明水下生物激光捕捞辅助器的具体实施方案。水下生物捕捞激光辅助器由大功率LD绿激光器组1、多路光束分束器2、激光扫描器3、多路传输光纤4、CCD成像设备5、总控制器6及配套设备7组成(图1)。

其中的大功率LD激光器组1由460nm、488nm、510nm、520nm等多波段LD激光器组合而成，并合束成一根光纤输出；根据不同水域的水质情况、不同的捕捞深度及不同生物的最佳趋光波长，通过总控制器6对大功率LD激光器组1中的不同波长激光器实施开关机与输出功率选择；大功率LD激光器组1的输出光纤与多路光束分束器2的输入端相连而分为多路，再与多路传输光纤4一一相连，形成多路激光并行输出；大功率LD激光器组1的输出光纤也可与激光扫描器3的输出端相连，由其直接投射到水中。

激光扫描器3为一微小型激光束方向改变装置，在总控制器6的控制下，根据吸引和引导水下生物进入捕捞范围的需要，扫描出各种图样形状，如直径逐渐缩小的圆形，吸引激光扫描圈内外附近的鱼不断向内圈集中；如不同张角的扇形，随船向两侧发射，以大角度吸引扇形区域内外的鱼，引导其进入捕捞范围；如成几条直线状，向水下平台后侧发射，带领鱼追随运动(图2)。

多路传输光纤4由多根不同长度的激光传输光纤组成，利用激光传输光纤的强抗拉能力，可与大型捕捞设备或渔网边缘编织在一起(图3)，借助不同长度光纤输出端发射的激光束，吸引和聚集渔网附近的鱼。

在总控制器6与船载声呐、显示器等配套设备7之间建立信息交互接口，利用配套设备7给出的渔大体信息，确定本发明水下生物激光捕捞辅助器的工作模式、持续时间与运用方式，并在船上控制舱内的显示器上显示出来。