高功效LED集鱼灯制作工艺流程的分析

光诱渔业具有巨大的市场经济效益,尤其是远洋灯光捕捞业体量巨大,渔船数量众多,集鱼灯作为重要的助渔装备之一,实现快速高效集鱼功能。随着新技术的更新与介入,LED集鱼灯(发光二极管集鱼灯,Light Emitting Diode Fish Lamp)是未来渔业装备与工具中最重要的研究方向。LED集鱼灯相较于金卤灯优势巨大,未来LED集鱼灯逐步取代金卤灯是必然趋势。研究通过前期比较,开展外观设计与基本参数设定,通过SMT(表面贴装技术,Surface Mounted Technology)车间工艺和生产组装车间工艺等设计研究方法,制作出了高功效LED秋刀鱼集鱼灯,并完成对生产成品多层质量检测,高功率和组装式集成模块的设计,使产品更具备发光高效性和容错率。但LED集鱼灯仍在多个交叉学科面临诸多难题,包括散热、安装、集鱼效果等方面需要投入更多的精力去研究。

300W型绿光LED集鱼灯的光学特性

使用高光谱剖面仪Hyperspectral profiler II对国产300 W型绿光LED集鱼灯的光学特性进行了测量,并与国产1 kW型金属卤化物集鱼灯进行比较。结果表明:1 kW型金属卤化物集鱼灯的光谱范围不仅包含整个可见光(波长为380～760 nm),并有部分紫外和红外光线,而绿光LED集鱼灯的光谱辐射量主要集中在绿光波段(490～560 nm),没有紫外线;绿光LED集鱼灯和1 kW型金属卤化物集鱼灯在空气中的衰减系数分别为0.2527和0.2494;当绿光LED集鱼灯总功率为9 kW(30盏×300 W)时,其0.01 lx照度分布的最深距离为85 m,而金属卤化物集鱼灯总功率为62 kW(62盏×1 kW)时,其0.01 lx照度分布的最深距离却仅为50 m。本研究表明,绿光LED集鱼灯具有良好的水中穿透性,且不会对船员的眼睛和皮肤产生负面影响,节能效果明显。

应用Monte Carlo方法计算水上集鱼灯向下辐照度在一类海水中的分布

利用叶绿素浓度、海表风速数据及集鱼灯、渔船的相关特征参数(集鱼灯的配光曲线、波谱分布、辐射通量、集鱼灯在渔船上几何位置等),采用Monte Carlo方法构造了一个计算水上集鱼灯水下辐照度分布的模型。该模型利用叶绿素浓度数据、纯海水水光学特性及其与吸收、散射系数的关系计算波束衰减系数(包括吸收系数、散射系数),利用风速数据构造毛细波面,计算该波面对光路及菲涅耳反射的影响。该模型与传统计算方法相比,有如下优点:(1)利用叶绿素浓度数据计算波束衰减系数,并考虑了波束衰减系数的波谱特征;(2)能提供不同水层集鱼灯向下辐照度的光谱分布;(3)能提供渔船阴影区向下辐照度的分布;(4)考虑了毛细波面的影响,使集鱼灯水下辐照度的计算更合理;(5)叶绿素浓度、风速数据可由遥感获取,使模型更易应用于实际计算。模型计算结果与实测值进行了比较,相对均方根误差为37.6%,但两者之间存在显著相关性(P<0.001),文中对模型结果进行了分析。

光诱鱿钓渔船集鱼灯的水中照度分布及合理配置研究

集鱼灯的合理配置是光诱渔业研究的重要内容,本研究中根据＂岱远渔807＂光诱渔船的集鱼灯布置参数,对该船的水中照度分布进行了理论计算。结果表明：渔船集鱼灯总功率为130 k W时,10 lx的等照度曲线水平方向最远为55 m,水深方向不超过25 m,0.1 lx的等照度曲线水平方向最远为190 m,最深可至40 m水深;当总功率减为65 k W时,等照度曲线所在水层仅减少5 m左右;以0.01 lx为诱集鱿鱼的最低照度,增加一倍的集鱼灯功率,照度在水平方向上约能增加18.6%的有效诱集距离。研究表明,从集鱼灯的配置情况来看,＂岱远渔807＂渔船目前的配置还是比较合适的,但如能将灯高增大0.5 m,照度则可增加4.1%的有效水体体积,茎柔鱼较为活跃的照度范围为0.2~1.0 lx。

300W型LED集鱼灯光学特性及其节能效果分析

高效节能型新光源集鱼灯的应用研究是光诱渔业研究的重要内容之一。使用高光谱剖面仪Hyperspectral profiler II对所研制的国产300 W型LED集鱼灯的光学特性进行测量,并与1 kW型、1.5 kW型、2 kW型金属卤化物集鱼灯进行比较,表明国产LED集鱼灯具有良好的水中穿透性,能够满足渔业生产需要。根据目前我国500艘远洋鱿钓船的实际灯光配置情况,若分别使用80、100和120个国产LED集鱼灯替代拖网船改装型船、运输船改装型船和专业鱿钓船三种渔船原先的金属卤化物集鱼灯,仅需燃油0.9×104t,每年节约燃油近6.2×104t。同时,三种渔船年均改装成本都远低于使用LED时的所节约燃油费用。

鲐鱼灯光围网渔船水上集鱼灯水中照度分布及优化配置的理论计算

采用叠加法照度计算模式,根据一组鲐鱼灯光围网渔船中3艘不同渔船的水上集鱼灯布置参数,使用自行开发的水上集鱼灯水下光场计算系统,对各船的水中照度分布进行了计算,获得船舷右侧中部水深方向200m范围内不同深度的照度,并使用Surfer 8.0软件绘制等值曲线图,结果表明:主灯船在总功率为180kW的情况下,10lx的等照度曲线水平方向最远在56m左右,水深方向不超过20m;离船水平距离40m、垂直距离40m处的照度约为0.01lx。副灯船在总功率为120kW的情况下,10lx的等照度曲线水平方向最远在46m左右,水深方向不超过18m;离船水平距离33m、垂直距离38m处的照度约为0.01lx。网船在总功率为40kW的情况下,10lx的等照度曲线水平方向最远在45m左右,水深方向不超过15m;离船水平距离30m、垂直距离35m处的照度为0.01lx左右。从集鱼灯的配置情况来看,主灯船、副灯船与网船目前的配置均较好,但主灯船在灯距增大到0.26m、灯高增大到5m时可增加1.6%的有效水体体积,副灯船在灯距减少到0.28m、灯高增大到5m时可增加2.1%的有效水体体积,网船在灯距增大到0.64m、灯高增大到9m时可增加1.7%的有效水体体积。计算结果还表明,大幅度的增加光诱渔船的集鱼灯功率并不能很有效的提高该船的光诱范围。

基于菲涅耳现象的LED集鱼灯最佳入射角研究

为了解决平板式LED集鱼灯安装不合理的现状,使得LED集鱼灯光能得到有效利用,提高诱、集鱼效果,实验分析了海面的菲涅耳现象,利用光学的临界条件原理推导出了菲涅尔公式,并利用透射率和折射率的定义式,得到光通过两个不同介质分界面时透射率和折射率的各分量与入射角的关系式,进而利用MATLAB仿真了光在通过海面时透射率和反射率随入射角改变而变化的函数图像。结果显示,透射光强最大时的入射角为53.6°,可以此入射角指导LED集鱼灯在渔船上的安装。对于平板式LED集鱼灯,安装角度可取36.4°;对于三列式LED集鱼灯,安装角度可取23.6°,相邻两列LED集鱼灯的夹角为160°。

集鱼灯灯光分布及茎柔鱼钓捕效果分析

根据2006年4—6月我国鱿钓船在智利外海茎柔鱼渔场实际测定的灯光分布和生产统计资料，对金属卤化物灯和高压钠灯的光照度分布及其钓捕效果进行了比较分析。经测定分析和模型拟合，金属卤化物灯和高压钠灯的灯光衰减曲线符合指数模型，金属卤化物灯和高压钠灯的衰减系数分别为0．1998和0．6353。在180盏×2kW金属卤化物灯情况下，在距船舷2m的垂直断面，其水深5m内的光照度多在100lx以上，10lx的等光照度曲线在18m水层左右，0．01lx的等光照度曲线在40m水层附近。在30盏×500w高压钠灯情况下，在距船舷2m的垂直断面，其海面的平均光照度为10lx左右，0．01lx的等光照度曲线在20m水层附近。以一些头足类的适宜光照度0．01～10lx估算，30盏×500w高压钠灯适宜照度的水体体积仅为180盏×2kW金属卤化物灯的1／8左右。研究还表明，钓捕茎柔鱼时的金属卤化物灯适宜总功率为260—274kW。

鱿钓船水上集鱼灯的光照度分布及钓捕效果分析

根据2003年10月在印度洋鸢乌贼渔场中鱿钓船周围某一断面水中光照度的实测数据和渔获生产统计数据,对金属卤化物灯和高压钠灯的光照度分布及其钓捕效果进行了比较分析。在120盏×2kW金属卤化物灯作用下,在距船舷3.0m的垂直断面,其水深5m内的光照度多在100lx以上,10lx的等光照度曲线在20m水层左右,0.01lx的等光照度曲线在55m水层附近。但在20盏×500W高压钠灯作用下,在距船舷3.0m的垂直断面,其海面的平均光照度为3lx左右,0.01lx的等光照度曲线在20m水层附近。以一些头足类的适宜光照度(0.01～10lx)为例,其在该照度范围内的水体体积仅为120盏×2kW金属卤化物灯作用下的1/5左右。这说明采用高压钠灯可以使鱿鱼聚集密度增大,钓捕深度变浅,从而提高渔获效率,且其平均产量比采用高压钠灯前高1～3倍。另外,研究表明大型专业鱿钓船钓捕鸢乌贼时的最适集鱼灯功率为112～160kW,鸢乌贼的最适光照度为0.01lx左右。

基于点光源和球面光源的集鱼灯照度模型比较研究

集鱼灯是秋刀鱼等光诱渔业中重要的助渔装备,本文以秋刀鱼集鱼灯为例,分别基于点光源法和球面光源法建立了单灯箱理论照度模型。比较平面照度的理论值和实测值发现,基于球面光源法计算的理论值和实测值间线性拟合斜率系数较点光源法更接近于1。基于球面光源法计算的理论值与实测值间无显著差异(P>0. 05),而由点光源法计算的理论值与实测值间存在显著性差异(P<0. 05),说明基于球面光源法建立的照度模型更加符合实际情况。根据球面光源模型分别计算了白、红单灯箱在45°、60°、75°倾角下的照度分布,结果发现照度值均随距离增加呈先增大后减小趋势;同倾角不同灯色间照度分布差别较大,相同位置处白灯箱照度明显高于红灯箱;同灯色不同倾角间照度分布差别较小;随倾角增加,最大照度值位置到原点距离逐渐减小;照度衰减速率的绝对值随距离增加呈现先减小后增大再减小的趋势,最终趋近于0。

2kW直筒型集鱼灯水中照度分布及合理配置研究

根据2 k W直筒型集鱼灯的实测配光分布,以大型光诱鱿钓渔船"新世纪52号"为例,对该船的水中照度分布进行了计算。结果表明:渔船集鱼灯总功率为360 k W时,10.000 lx的等照度曲线水平方向最远约为80 m,水深方向为32 m;0.100 lx照度最深可约至50 m,最远约为260 m;当总功率减为180 k W时,等照度曲线所在水层仅减少约5 m。以0.010 lx为诱集鱿鱼的最低照度,集鱼灯功率从180 k W增加到360 k W,有效诱集距离从620 m增加到750 m,约能增加21.1%;如能将该船的灯高增大0.5 m,则可增加12.0%的有效水体体积;如能将灯距增大0.05 m,则可增加4.4%的有效水体体积。

集鱼灯海面照度计算方法的比较研究

介绍了集鱼灯海面照度计算的3种常用方法,并建立一种新的照度计算方法。根据鱿钓渔船集鱼灯布置的尺度数据,参照DC-2000W型集鱼灯的配光特性,对船舷一侧的海面照度分别用4种照度计算方法进行了计算。通过对各方法的计算结果比较和各方法建立的前提探讨,指出新照度计算方法的合理性和相对精确性。

智利外海茎柔鱼渔场集鱼灯灯光的配置

智利外海茎柔鱼是我国鱿钓船的主要捕捞对象之一，集鱼灯灯光配置是高效捕捞技术的重要内容。本文根据智利外海茎柔鱼作业渔场的实测灯光强度，推算其灯光衰减系数。同时，在理论上建立灯光水中照度计算模式，并以“新世纪52号”鱿钓渔船为例进行灯光配置的分析与探讨。研究结果认为，智利外海金属卤化物灯的水中衰减系数为0．2。分析表明，随着鱿钓船集鱼灯灯高的增加，照度0．1～10lx之间的诱集水体体积（下称为“有效体积”）不断增加，但增加幅度呈递减趋势，目前该船的灯高（6．5m）较为合适；集鱼灯间距在0．55m时所对应的有效体积最大，建议该船的灯距可从0．5m增大到0．55m；随着集鱼灯总功率的增加，有效体积不断增加，并在300kW附近达到最大值，而后随着总功率的增加而减少，建议该船集鱼灯总功率可从360kW降到300kW。研究表明，不同作业海域和不同钓捕对象对鱿钓船集鱼灯有着不同的要求和配置，集鱼灯总功率并不是越大越好。

鱿钓渔船集鱼灯水下照度分布与渔获效率研究

2003年9～11月在印度洋西北海域鱿钓渔场,对不同总功率下的集鱼灯水下照度进行了首次实测.结果表明,渔船舷侧的水下照度主要受该舷上方集鱼灯的影响,另一舷侧的集鱼灯灯光对其影响不大.灯光总功率240kW(左右舷各120kW)时,渔船右舷下方100,10,1,0.1,0.01,0.001lx的水下等照度曲线分布分别在水深8,20,35,45,55,95m左右.灯光总功率分别为240kW和120kW(左右舷各60kW)的两组照度试验表明,在水深50m以内的照度两者相差较大,但在50m以外深水层照度两者几乎没有差异.使用了一年以上的旧灯与新灯相比,其各等照度曲线相对要浅3～5m.不同总功率时的渔获统计数据表明,集鱼灯总功率大小与渔获效果无必然关系.

新型LED集鱼灯节能效果实船验证及推广

在节能减排的时代背景下,作为第四代照明光源,LED灯被越来越多的人所关注和研究。通过与传统金卤灯光源比较,LED集鱼灯具有水中穿透能力强,节能环保,且能瞬间点灯、熄灯、闪灯等优点,便于生产控制。笔者与福建嘉能光电有限公司合作,在当前大量学者对LED集鱼灯技术数据的分析的基础上,根据自身的技术力量研究开发新一代300 W LED集鱼灯,并安装于实船上赴北大西洋渔场,进行实际生产效果对比试验,进一步总结分析数据,研究开发适合光诱渔船的LED集鱼节能灯。LED集鱼灯具有相当广的发展市场,它的推广使用将会对我国未来渔业发展有着非常重要的意义。

水下LED集鱼灯灯载视频系统设计

为实时获取光诱捕捞作业时水下鱼群状态的视频信息,设计了一款水下LED集鱼灯灯载视频系统。该系统在结构设计上以水下LED集鱼灯为载体,在其内部嵌入了一套数字视频解决方案;在信号处理上利用正交频分复用技术(OFDM)对数字视频信号进行调制,以克服电力线上的杂波和电流信号固定脉冲对视频信号的干扰;在通信设计上以电力载波(PLC)方式作为视频信号传输方案。该系统设计完成后,对其信号传输性能进行了测试。结果表明,在电力线标称截面积6 mm2、长度30 m时,系统延时3 ms,丢包率0%,实际传输速率为8 000 Kbps。系统在不改变集鱼灯结构的前提下,添加了视频拍摄功能,且无需单独增设视频传输线,可作为光诱渔船上的辅助渔捞设备使用,也可拓展应用于鱼类行为实验中。

LED水下集鱼灯的研究与设计探讨

LED是一种半导体固态光源,与金属卤化物灯相比较,具有功耗低、易于控制、寿命长、环保、抗震性好等诸多优势,适合作为水下集鱼灯的光源。本文基于LED的特点,将多只LED组合排列在一起,用集成电路驱动,采用数字化控制电路,根据诱集目标鱼类的视觉特性,调节LED水下集鱼灯的亮灯模式、时间、闪烁频率等动态参数,以彩色的动态图像来诱集、驱集鱼群,达到节能、环保、科学捕捞、提高效益的目的;同时阐述了无线供电技术的基本结构和原理,并把该技术引入LED水下集鱼灯,提高其防水性与易用性。

两种集鱼灯的光照度分布及其钓捕效果比较

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光诱渔船LED集鱼灯合理配置剖析

光诱捕捞是海洋渔业的高能耗产业,而我国光诱捕捞渔船占据了很大比重。集鱼灯是光诱渔船的主要助渔设备,传统金卤灯作为光诱捕捞渔船的捕捞灯具。在世界能源缺乏,燃油价格居高不下的背景下,其高能耗高辐射的缺点被日益放大。新一代的LED集鱼灯代替金卤灯作为我国光诱捕捞渔船的主要灯具是现在的主要发展趋势。笔者根据传统金卤灯渔船的作业经验,结合新型LED集鱼灯的特点,进行实船安装对比,并通过对LED灯参数、位置的调节,让新型LED集鱼灯在渔船上达到一种合理的配光效果,以更加有效的发挥LED集鱼灯自身优势,为以后LED集鱼灯的研究及推广奠定基础。

鱿鱼钓船集鱼灯功率配置的经济性分析

根据作业情况对鱿鱼钓船的集鱼灯配置功率从经济性角度进行分析， 认为８１５４ 拖网改装船的集鱼灯功率不宜超过１８４ ｋ Ｗ 。