水下led集魚燈燈載視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水下led集魚燈燈載視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在光激勵(lì)捕魚工作中，通常使用探測(cè)魚儀確定魚群的位置，然后打開(kāi)魚群附近的魚燈，以吸引和聚集魚群。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)鑒于LED水下集魚燈對(duì)水壓的耐受能力已經(jīng)通過(guò)了生產(chǎn)實(shí)踐的考驗(yàn),因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將其作為載體1.1誘魚模塊及其數(shù)字視頻傳輸水下LED集魚燈的燈載視頻系統(tǒng)由燈端和船端兩部分組成,燈端包括誘魚模塊、視頻模塊和PLC通信模塊,船端包括PLC通信模塊、上位機(jī)和電源模塊(圖1)。其中,誘魚模塊即為水下LED集魚燈的燈體部分,通過(guò)發(fā)光引誘魚群聚集,同時(shí)為視頻模塊提供照明;視頻模塊用于記錄水下視頻信息,并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào);燈端的PLC通信模塊負(fù)責(zé)將視頻模塊記錄的數(shù)字視頻信號(hào)調(diào)制為PLC幀信號(hào),并將其耦合到電力線上;船端的PLC通信模塊則從電力線上耦合出PLC幀信號(hào),并解調(diào)為數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)送給上位機(jī);上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)從船端PLC通信模塊接收到的水下視頻;電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電力保障。1.2集魚燈的使用燈端的誘魚模塊、視頻模塊和PLC通信模塊都內(nèi)嵌于集魚燈燈殼內(nèi)部。為了便于固定、保證散熱效果,視頻模塊(攝像頭)安裝在集魚燈內(nèi)六棱柱基板的下表面。集魚燈底部燈罩為半球形石英玻璃燈罩,攝像頭安裝位置恰好處于半球形燈罩的球心,攝像頭方向朝下。燈端PLC通信模塊內(nèi)置于銅質(zhì)燈頭空心部位,并通過(guò)模擬前端與集魚燈的電力線相連,其信號(hào)端則連接到視頻模塊上(圖2)。1.3lc通信模塊船端的電源模塊通過(guò)電力線連接誘魚模塊和燈端PLC通信模塊,同時(shí)也與船端PLC通信模塊的模擬前端相連。船端PLC通信模塊的信號(hào)端接口類型為RJ45,通過(guò)網(wǎng)線連接到漁船駕駛室的上位機(jī)。2數(shù)據(jù)訪問(wèn)2.1電力同頻共振考慮到漁船的特殊工作環(huán)境,水下LED集魚燈燈載視頻系統(tǒng)采取載波式的信號(hào)傳輸方式,使用的電力載波技術(shù)采用了HomePlugAV規(guī)范,其理論最高傳輸速率可達(dá)到200Mbps2.2處理信號(hào)OFDM是一種并行調(diào)制技術(shù),其信號(hào)頻譜利用率很高2.3信號(hào)的編碼和封裝系統(tǒng)工作后,視頻模塊收到視頻請(qǐng)求開(kāi)始記錄水下的視頻信息。處理器以MPEG-4視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮視頻模塊采集的數(shù)據(jù),完成視頻數(shù)據(jù)的編碼和封裝。封裝好的視頻信號(hào)經(jīng)RJ45以太網(wǎng)接口傳輸給控制器,再處理成標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)MII接口信號(hào),通過(guò)PLC處理器,再將其調(diào)制成PLC幀信號(hào),由模擬前端發(fā)送到耦合電路耦合到電力線的電流信號(hào)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí),船端PLC通信模塊從電力線上耦合出PLC幀信號(hào),并按上述逆過(guò)程最終將壓縮的視頻信號(hào)解碼成原始的視頻流文件,提供給上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)(圖3)。3系統(tǒng)測(cè)試3.1接受的前看電路為了檢測(cè)系統(tǒng)能否正常工作,即上位機(jī)能否接受到燈端的視頻信號(hào),本課題組做了相關(guān)測(cè)試。測(cè)試時(shí)采用的電力線為水下LED集魚燈標(biāo)配的潛水電纜,其標(biāo)稱截面積為6mm3.2測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果顯示,系統(tǒng)延時(shí)3ms,丟包率為0%。系統(tǒng)視頻信號(hào)的傳輸速率為8000Kbps,滿足高清視頻數(shù)據(jù)的傳輸要求。4水下led集魚燈燈載視頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1)水下LED集魚燈燈載視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì),以水下LED集魚燈為載體,增設(shè)的視頻模塊和燈端PLC通信模塊內(nèi)置于燈體內(nèi),保證了系統(tǒng)的密閉性。同時(shí),系統(tǒng)將視頻信號(hào)加載在電力線的電流信號(hào)之上進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)傳輸,不需要單獨(dú)增設(shè)信號(hào)線,降低了系統(tǒng)復(fù)雜性。2)水下LED集魚燈燈載視頻系統(tǒng)可以配合探魚儀使用,使得操作者不僅能夠掌握整體魚群的大小和位置信息,同時(shí)也能獲取集群狀態(tài)下魚群游動(dòng)狀態(tài)的細(xì)節(jié)信息,有利于操作者判斷捕撈時(shí)機(jī),提高捕撈效率。3)水下LED集魚燈燈載視頻系統(tǒng)拓展應(yīng)用至魚類行為觀察實(shí)驗(yàn),特別是研究漁船作業(yè)時(shí)水下魚群逃逸和趨光等行為,還可進(jìn)一步用于研究捕撈中的漁具操作以及燈光強(qiáng)弱、顏色等對(duì)魚類集群影響等試驗(yàn)。本系統(tǒng)在集魚燈內(nèi)增加視頻模塊和燈端PLC通信模塊,其帶來(lái)的負(fù)載變化對(duì)集魚燈發(fā)