电磁场对鲫血清4种生化指标的影响研究

为研究电磁场对鱼类生理的影响,试验中将体质量为(103±2)g的40尾鲫Carassius auratus幼鱼分组放置在相同水温(10℃±1℃)、不同电磁场强度(0、0.5、1.0、1.5、2.0 mT的恒定磁场)下培养,并对每组鱼血清中的碱性磷酸酶(AKP)、乙酰胆碱酯酶(AChE)、溶菌酶(LZM)活性和蛋白含量进行测定,试验周期为10 d,电磁场环境由亥姆霍兹线圈产生。结果表明:从试验第2天开始,电磁场试验组AKP活性明显低于对照组(P0.05);电磁场试验组AChE活性在2~10 d内逐渐减弱,并最终下降至初始活性的85.98%~95.47%;试验结束时,电磁场试验组LZM活性显著低于对照组(P0.05),蛋白含量较初始水平降低了24.61%。研究表明,电磁场对鲫血清4种生化指标的影响基本为抑制作用,说明多数外界环境的变化对鱼体本身会造成不利影响。     

基于K-means动态聚类的鸢乌贼角质颚模式识别

本研究采用K-means动态聚类算法,对2014—2019年间采集于西北印度洋、热带东太平洋、中国南海的鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)样本的角质颚进行识别。基于K-means动态聚类算法能够很好地区分来自3个海区的鸢乌贼,对数据进行z-score标准化后,任选2维角质颚形态学参数以曼哈顿距离和欧氏距离进行K-means动态聚类分析,总正确区分率分别为86.7%和88.7%。K-means动态聚类算法对于鸢乌贼角质颚的识别有很大的参考价值,后续改进优化K-means算法使其具有普适性,将会提高鸢乌贼种群的识别能力。     

仿生鱿鱼俯仰姿态下水动力学数值模拟

鱿鱼作为海洋高等软体动物,其软体特征与腕部特点为其机动性奠定了基础。为研究仿生鱿鱼软体触腕在不同俯仰角度下的弯曲特性,选择茎柔鱼(Dosidicus gigas)为仿生对象,建立仿生鱿鱼不同俯仰角度下的简化三维模型,并根据不同俯仰角度假设触腕不同弯曲特性。根据三维简化模型,采用数值模拟方法,分析比较仿生鱿鱼在不同俯仰姿态下与触腕弯曲下的水动力特性。研究认为:仿生鱿鱼采用软体触腕协调游动时,为其俯仰姿态的完成提供了有利的转矩,俯仰角最大为45°时其力矩系数达到-0.001 7,更有利于其高速游动时俯仰姿态的调整与游动方向的改变;仿生鱿鱼在完成俯仰姿态时可以通过改变腕部的弯曲程度,更及时高效地调整姿态与改变游动方向,且所需能耗较小。研究结果对仿生鱿鱼软体触腕的控制提供了依据与参考,同时为研究其高机动性游动行为与材料的选取奠定了基础。     

LED水下集鱼灯光场分布数值模拟分析

为探究水下LED集鱼灯光色、功率、放置深度和海水叶绿素浓度对光场分布的影响,本文基于蒙特卡罗模拟方法建立了水下光束传输数值计算模型,通过控制变量法计算了不同条件下的水下光场分布,并提出以0.1~10 lx等值线所包围的面积与计算截面面积比值为相对有效光照范围(Relative effective illumination range,REIR)。以REIR为评价指标,对不同条件组合下的光场分布进行了分析,结果显示：(1)相同功率条件下,REIR依次为：绿光>白光>蓝光,以功率420 W、叶绿素浓度0.1 mg/m^3 为例三种光色的REIR比值为1.58:1.31:1;(2)相同光色条件下,当叶绿素浓度0.1 mg/m^3 时,灯具功率从420 W增至1200 W,蓝绿白三种光色灯具的REIR分别从31.68%、50.27%、41.78%增至38.59%、56.91%、50.15%,功率增加近3倍,但REIR增幅有限;(3)随着灯具放置深度增加,REIR先增加后稳定;以叶绿素浓度1.0 mg/m^3 、功率为420 W为例,绿光与白光灯REIR的最大值约为9.69%~9.84%,出现在水深20 m左右,而蓝光灯的REIR最大值约为5.60%,出现在放置深度为15 m左右;(4)当灯具功率为420 W,海水叶绿素浓度从0.1 mg/m^3 增至5.0 mg/m^3,蓝绿白三种光色灯具的REIR分别从31.89%、48.25%、42.05%减少至1.65%、2.09%、2.22%。研究结果可为水下灯具光色功率选型、深度放置以及有效光场分布范围估算提供参考。     

仿生鱿鱼肉鳍扑动推进机理数值研究

在仿生机器鱿鱼的设计制作中,通过肉鳍摆动辅助腕的收缩以及喷水推进的组合,使得鱿鱼可以以多种运动形式进行游泳。为研究鱿鱼肉鳍的扑动推进机理,采用计算流体力学(CFD)方法对生物鱿鱼外形进行等比例数值建模,计算分析鱿鱼肉鳍在不同扑动角度下的水动力特性。在此基础上,通过改变肉鳍占体比例、肉鳍形状等参数,研究不同参数对鱿鱼肉鳍扑动推进性能的影响。结果显示:鱿鱼肉鳍扑动过程中肉鳍上下表面出现明显涡流区与压力差,鱿鱼在该压力差的作用下完成升沉运动与水平运动;当鱿鱼肉鳍占体比例超过0.3时,升沉力与水平推进力均随肉鳍占体比例的增加呈明显上升趋势,而阻力变化趋于稳定,适当增加肉鳍的占体比例可获得更高的扑动推进效率;横菱形肉鳍具有较高的推进效率与较低的游动阻力,在仿生鱿鱼设计中是一种较为理想的选择。研究结果为仿生机器鱿鱼的设计制作提供了计算方法和理论参考。     

仿生鱿鱼流体形态建模与数值模拟

随着人工智能与科技手段的逐步发展与提升,鱼类形态特征的研究与鱼类游动减阻机制对于仿生机器鱼设计与复杂游动行为至关重要。本文以茎柔鱼为研究对象,通过对茎柔鱼样本进行视觉图像采集,利用计算机视觉技术提取生物样本形态特征,根据生物特征长度建立生物形态外轮廓方程与三维简化模型,采用数值模拟与四面体非结构网格的方法,计算分析仿生鱿鱼在高速游动过程中的流场特性。分析表明：基于轮廓方程的仿生鱿鱼简化模型在高速游动时具有较低的游行阻力,速度达13.89m/s且俯仰角度在±30°内,其阻力系数在0.0004~0.0011之间,揭示了生物游动时其形态在减阻机制中的重要性;鱿鱼在高速游动时该种姿态为其完成俯仰、转向等奠定了流体形态基础。因此基于生物形态的外轮廓特征与计算流体力学方法为仿生鱿鱼进一步的设计与研究提供了参考依据。     

农业大棚温度远程实时监控系统设计

大棚温度控制是蔬菜栽培活动中的一个关键的因素,为了节约人力与成本,设计了一款远程温度监控系统。该系统对于农作物在白天夜晚的不同生长环境,能够实现实时测量和记录大棚内的温度,经单片机处理后将数据显示在上位机上,并且当监测参数值超过设定界限时可以通过短信向种植户报警,及时通知管理人员,以便采取措施进行处理,即实现了对温度的远程控制。     

基于GY-30的集鱼灯多点同步无线测光系统设计

集鱼灯实地光照数据量大,现有测试设备因船体摇摆和潮位变动等因素造成较大的数据误差。为降低测试过程中数据误差较大的问题,设计了一种新型测试系统,使用CC2530单片机为照度测试的下位机,采用GY-30模块为光强检测元件,以Zigbee作为主控器与终端设备之间的无线通讯方式。系统实施过程为:当光子投射到GY-30模块时,会产生对应大小的电流,电流经电路放大后被终端CC2530采集,该模块将数据发送至网络中的协调器,协调器通过USB与PC上位机连接并传输测试数据。结果显示,以单次测试样本7×6数据量为例,按照传统测试方法耗时约为120 min,而使用新系统可缩短至20 min,在数据准确度方面也有大幅提高。利用新系统测试大面积的光场分布,在一定程度上能减少误差,同时可减少灯光测试的重复性操作。     

基于仿生航行器的养殖水环境要素检测分析系统设计

现阶段我国水质监测系统主要采用布设固定监测点的方法,监测点的数量受到限制,制造成本高,数据量相对较少,且监测系统数据可视化程度不高。针对此问题,设计了一种基于智能移动平台的养殖水环境检测系统,加强对养殖水环境的治理。此智能移动平台为仿生蝠鲼航行器,基于具有遍历性与不相交性的多频简谐合成运动进行动态路径规划,可搭载温度、pH等水环境要素检测传感器。利用MATLAB对检测数据进行插值处理,生成目标环境的3维切片图,智能检测水环境要素整体分布情况,根据要素种类选择查看要素数值的最大区域和最小区域。此系统可应用于普通水产养殖水环境的要素检测,为管理人员提供科学的数据支持。     

LED集鱼灯在海中的光谱分布及使用效果分析

为进一步验证LED水上集鱼灯的使用效果,将300W型LED集鱼灯安装到"宁泰61"鱿钓船,赴东南太平洋秘鲁外海茎柔鱼渔场进行实际生产,与使用2 kW型金卤灯的"宁泰62"鱿钓船进行对比试验,记录相关生产数据并对作业船周围集鱼灯形成的海面上、海面下光场及光谱进行实地测量。结果表明:右舷50盏LED集鱼灯在海面上照度为0.1lx的离船最远距离可达35 m,比使用50盏2 kW型金卤灯时少10m;50盏LED集鱼灯与50盏2 kW型金卤灯在海水中的照度分布接近;LED集鱼灯在海水中的光谱衰减速率明显小于金卤灯。使用LED集鱼灯不仅能大幅度减少燃油消耗,且诱鱼效果接近传统高功率金卤灯,能够在实际作业中发挥作用。