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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪士偉
研究生(外文):Shih-wei Hung
論文名稱:海洋箱網聲學警示系統之研發
論文名稱(外文):Development of Ocean Net Cage Acoustic Alarm System
指導教授:魏瑞昌
指導教授(外文):Ruey-chang Wei
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:海下技術研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:108
中文關鍵詞:聲納浮標聲學偵測海洋箱網養殖警示系統
外文關鍵詞:Alarm SystemAcoustic DetectionOcean Cage AquacultureSnonbuoy
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近年來由於台灣南部海域的過漁及近岸海洋污染問題,導致台灣的漁業產量銳減,因此政府鼓勵漁民、企業轉型投入「海洋箱網養殖」。所謂箱網養殖係指在水深超過20 m之海中,利用固定構築的圍網體,於一定範圍水體內飼養大量水產動物之養殖法。台灣的箱網養殖,主要分佈在澎湖、屏東及小琉球沿岸,由於養殖的魚類皆屬於高經濟價值的魚種,因此常有魚群遭竊及網具被破壞的現象發生。養殖業者雖僱用保全人員做防範,卻不能有效的防治,且無法在海上做全時的監控,故此需要研發一套海上的警示系統。而箱網養殖的偷盜行為都發生在夜晚的海上,無法以光學方式監測,因此本研究乃建立以聲學為基礎的警示系統。此系統主要分為硬體及軟體兩部分,硬體部分包含海上聲納浮標及陸上監聽站。聲納浮標基本上為被動式聲納,用於接收海中聲音訊號,並將訊號傳送回陸上監聽站,做即時的聲音判斷及資料分析。陸上監聽站以個人電腦接收海上傳回的訊號後,加以分析並判斷,若有疑似偷魚的狀況,則分階段發出警示訊號,以達到預警的效果。為了自動化偵測並分析訊號,需撰寫控制程式來判斷海上聲納浮標所發出的訊號,看是否足以構成發佈警報的條件,若條件達到則會啟動警示裝置。而撰寫程式必須依實驗數據來定義參數,其所需的兩個主要參數,分別為觸發聲壓位準的門檻值及訊號持續的時間參數。控制程式的參數與聲源、噪音及環境變化有密切關係,所以在本研究中除了足夠的量測與頻譜分析外,噪音位準及聲傳預估模式的建立也是研究重點。
In recent years, the fishery production has been drastically decreased in Taiwan, mainly due to overfishing and coast pollutions, therefore fishermen and corporation are encouraged by government to invest in ocean cage aquaculture. However the high price fishes in the net cage are often coveted, so the incidences of fish stealing and net cage breaking were found occasionally, which cause great economical loss. Security guards or visual monitoring system has limited effect especially in the night when these intrusions occur. This study is based on acoustic measure to build a net cage alarm system, which includes the sonobuoy and monitor station on land. The sonobuoy is a passive sonar that collects the sounds near the net cage and transmits the suspected signal to the monitor station. The signals were analyzed by the control program on the personal computer in the monitor station, and the alarms at different stages could be activated by the sound levels and durations of the analyzed signals.
摘要……………………… i
目錄……………………… iii
圖目錄……………………… vi
表目錄……………………… xi
第一章 緒論……………………… 1
1.1 研究動機…………………… 1
1.2 聲納系統……………………… 4
1.2.1 主動式聲納的漁業應用…… 5
1.2.2 被動式聲納的發展………… 6
1.3 研究目標…………………… 9
1.4 研究流程……………………… 10
1.5 論文架構……………………… 11
第二章 淺海聲場環境…………… 12
2.1 小琉球箱網養殖區……… 12
2.2 淺海聲學…………… 14
2.2.1 環境噪音………………… 14
2.2.2 目標訊號……………… 15
2.3 實海聲學量測……… 16
第三章 聲場環境評估…………… 20
3.1 實驗設備……………… 20
3.1.1 自主式淺海聲學紀錄器… 20
3.1.2 分析系統………………… 22
3.2 聲學校正………………… 23
3.2.1 標準水下麥克風校正…… 24
3.2.2 校正程序………………… 24
3.3 實海聲場分析…………… 26
3.3.1 環境噪音特性…………… 27
3.3.2 目標訊號特性…………… 28
3.4 聲學設定…………………… 31
3.4.1 聲學門檻值……………… 31
3.4.2 警示系統佈放規劃……… 33
第四章 系統設計……………… 34
4.1 硬體規劃…………… 34
4.2 海上聲納浮標架構……… 35
4.2.1 訊號偵測組件…………… 36
4.2.2訊號傳送測組件…………… 40
4.2.3電源供應組件……………… 41
4.2.4外體結構組件……………… 47
4.3 陸上監測站架構…………… 50
4.3.1 訊號接收組件…………… 50
4.3.2 發布警報組件…………… 52
4.4 程式撰寫…………………… 55
4.4.1 設定程式………………… 55
4.4.2 判斷程式………………… 59
第五章 系統測試結果………… 62
5.1 系統校正…………………… 62
5.2 高雄港測試………………… 63
5.3 小琉球箱網養殖區測試…… 66
5.3.1實海系統設定……………… 67
5.3.2 測試結果………………… 68
第六章 結論與建議…………… 71
6.1 成果探討.…………………… 71
6.1 未來發展.…………………… 72
參考文獻. ................... 73
附錄1 設定程式.............. 75
附錄2 判斷程式.............. 90
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