本發(fā)明涉及漁業(yè)裝備及智能監(jiān)控，具體地，涉及一種金槍魚圍網(wǎng)人工集魚裝置狀態(tài)識別方法。
背景技術(shù)：
1、自19世紀(jì)中期以來，人工集魚裝置(fish?aggregation?devices，fad)的廣泛應(yīng)用為金槍魚圍網(wǎng)捕撈作業(yè)帶來了極大地便利，使?jié)O民能夠在較短時(shí)間內(nèi)定位魚群的聚集區(qū)域，從而提高捕魚效率和捕撈量。目前，fad輔助的捕撈方式已成為金槍魚圍網(wǎng)漁業(yè)的主流，并為全球熱帶金槍魚總漁獲量貢獻(xiàn)了50％以上。盡管，大規(guī)模投放fad(每年投放約80,000～100,000個(gè))顯著促進(jìn)了熱帶金槍魚產(chǎn)量的增長，并有效降低金槍魚圍網(wǎng)捕撈的燃油成本和“碳足跡”，但由此引起的海洋生態(tài)問題(如擾動海洋棲息地、產(chǎn)生微塑料、破壞沿岸生物棲息地等)在最近數(shù)十年內(nèi)引起了國際社會的廣泛關(guān)注。
2、由于人工集魚裝置fad是一種不具備自主運(yùn)動能力的漂浮裝置，投放后受風(fēng)、浪和流的作用朝著不固定的方向漂移。因此，掌握fad的工作狀態(tài)對于制定訪問、維護(hù)、回收和捕撈計(jì)劃具有重要意義，有助于避免fad可能引起的負(fù)面生態(tài)效應(yīng)，從而促進(jìn)金槍魚漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，fad的狀態(tài)監(jiān)控手段主要依賴與之配對的定位浮標(biāo)信息，基于浮標(biāo)管理系統(tǒng)平臺的報(bào)位數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)了解fad的工作狀態(tài)以及歷史數(shù)據(jù)。
3、然而，現(xiàn)有的監(jiān)控fad狀態(tài)的方法存在監(jiān)控范圍有限，信息延遲或者錯誤判斷的情況。此外，浮標(biāo)管理系統(tǒng)平臺通常只能提供基礎(chǔ)的定位信息，難以準(zhǔn)確識別fad的多種復(fù)雜狀態(tài)，如fad是否沉沒、被盜、漂出漁場或進(jìn)入生態(tài)保護(hù)區(qū)等問題。因此，迫切需要一種新的技術(shù)方法，通過綜合分析fad的定位浮標(biāo)數(shù)據(jù)，結(jié)合智能判別模型，自動、精準(zhǔn)地識別fad的工作狀態(tài)，為漁業(yè)管理、作業(yè)調(diào)度和生態(tài)保護(hù)提供更加高效、實(shí)時(shí)的決策支持。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種金槍魚圍網(wǎng)人工集魚裝置狀態(tài)識別方法，本發(fā)明通過對fad配對的定位浮標(biāo)數(shù)據(jù)的處理、分析和狀態(tài)判別，能夠自動實(shí)時(shí)地判斷fad的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對fad多種狀態(tài)的精準(zhǔn)識別，從而為漁業(yè)生產(chǎn)過程中的狀態(tài)監(jiān)控和生態(tài)保護(hù)提供更加智能化、精準(zhǔn)的解決方案。
2、為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
3、一種金槍魚圍網(wǎng)人工集魚裝置狀態(tài)識別方法，包括以下步驟：
4、從浮標(biāo)管理系統(tǒng)平臺導(dǎo)出fad原始數(shù)據(jù)，并對采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和預(yù)處理；
5、根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行fad初步狀態(tài)判斷；
6、進(jìn)行fad漂流狀態(tài)分析；
7、進(jìn)行fad空間位置分析；
8、輸出fad綜合狀態(tài)判斷結(jié)果。
9、優(yōu)選地，所述從浮標(biāo)管理系統(tǒng)平臺導(dǎo)出fad原始數(shù)據(jù)，并對采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和預(yù)處理的步驟，具體包括：從浮標(biāo)管理系統(tǒng)平臺導(dǎo)出人工集魚裝置fad原始數(shù)據(jù)，剔除缺失值所在行，提取數(shù)據(jù)列表中浮標(biāo)名稱、記錄時(shí)間、緯度、經(jīng)度和速度數(shù)據(jù)，基于浮標(biāo)名稱對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分割數(shù)據(jù)子集，基于記錄時(shí)間數(shù)據(jù)剔除重復(fù)數(shù)據(jù)段，僅保留每24小時(shí)報(bào)位1次的數(shù)據(jù)。
10、優(yōu)選地，所述根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行fad初步狀態(tài)判斷的步驟，具體包括：根據(jù)fad速度列中數(shù)據(jù)對fad狀態(tài)進(jìn)行初步判斷，當(dāng)速度大于3kn時(shí)，fad的漂流速度高于熱帶金槍魚漁場表面洋流速度，表明此時(shí)fad正在船上，而后進(jìn)一步檢查浮標(biāo)管理系統(tǒng)平臺中對應(yīng)浮標(biāo)的通訊狀態(tài)，若通訊狀態(tài)良好，則表明fad狀態(tài)為“被友船回收”或“待投放”；若通訊狀態(tài)中斷，則表明此時(shí)fad狀態(tài)為“被他船盜用”；當(dāng)速度小于等于3kn時(shí)，表明fad可能處于漂流狀態(tài)，需根據(jù)連續(xù)報(bào)位時(shí)間的天數(shù)進(jìn)一步判斷fad狀態(tài)。
11、優(yōu)選地，所述進(jìn)行fad漂流狀態(tài)分析的步驟，具體包括：當(dāng)連續(xù)報(bào)位天數(shù)小于6天時(shí)，fad可能仍在船上；當(dāng)連續(xù)報(bào)位天數(shù)大于等于6天時(shí)，表明fad可能處于漂流狀態(tài)，需根據(jù)平均漂流速度進(jìn)一步判斷fad狀態(tài)，若平均漂流速度均大于3kn時(shí)，表明fad可能仍在船上；若平均漂流速度均小于等于3kn時(shí)，表明fad可能處于漂流狀態(tài)，需根據(jù)fad漂流位移距離進(jìn)一步判斷fad狀態(tài)。
12、優(yōu)選地，所述進(jìn)行fad漂流狀態(tài)分析的步驟，具體還包括：若漂流位移小于200m且浮標(biāo)的通訊中斷時(shí)，則表明fad狀態(tài)為“沉沒”；若漂流位移小于200m且浮標(biāo)的通訊良好，則需要對fad的空間位置進(jìn)行離進(jìn)一步判斷，當(dāng)空間位置距離海岸或100m等深線大于10km時(shí)，則表明fad狀態(tài)為“即將沉沒”，當(dāng)空間位置距離海岸或100m等深線小于等于10km時(shí)，則表明fad狀態(tài)為“擱淺”；若漂流位移大于等于200m時(shí)，表明fad可能處于漂流狀態(tài)，需根據(jù)fad的空間位置結(jié)合世界各地港口數(shù)據(jù)進(jìn)一步判斷fad狀態(tài)。
13、優(yōu)選地，所述進(jìn)行fad空間位置分析的步驟，具體包括：基于fad緯度和經(jīng)度列數(shù)據(jù)計(jì)算fad空間位置與世界各地港口位置的距離，若空間位置距離港口小于10km時(shí)，則表明fad狀態(tài)為“擱淺”；若空間位置距離港口大于等于10km時(shí)，表明fad可能處于漂流狀態(tài)，需根據(jù)fad的空間位置結(jié)合漁場范圍數(shù)據(jù)進(jìn)一步判斷fad狀態(tài)，若fad空間位置處于漁場范圍內(nèi)，則表明fad狀態(tài)為“正常漂流”，否則fad狀態(tài)為“漂出漁場”。
14、優(yōu)選地，所述輸出fad綜合狀態(tài)判斷結(jié)果的步驟，具體包括：根據(jù)匯總的fad速度、漂移距離、通訊狀態(tài)及空間位置數(shù)據(jù)，結(jié)合判斷規(guī)則自動輸出fad狀態(tài)識別結(jié)果。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
16、1、精準(zhǔn)識別fad多種狀態(tài)：本發(fā)明通過綜合分析定位浮標(biāo)的速度、漂移軌跡及空間位置信息，能夠精準(zhǔn)識別fad的復(fù)雜狀態(tài)，如“沉沒”、“擱淺”、“進(jìn)入生態(tài)保護(hù)區(qū)”、“被盜”等特殊情況，相比傳統(tǒng)依賴人工判斷的方式，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了智能化、自動化的狀態(tài)判別，有效提高了判斷的準(zhǔn)確性。
17、2、提升漁業(yè)管理效率：本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控fad的狀態(tài)變化，為漁業(yè)管理和作業(yè)調(diào)度提供決策支持，例如通過精準(zhǔn)判斷“正常漂流”與“漂出漁場”狀態(tài)，可優(yōu)化捕撈船隊(duì)的作業(yè)安排，減少不必要的燃油消耗。
18、3、減少對海洋生態(tài)的負(fù)面影響：本發(fā)明能夠及時(shí)識別“沉沒”和“擱淺”狀態(tài)，減少fad對珊瑚礁、沿岸生態(tài)系統(tǒng)的損害；此外，通過監(jiān)測“漂出漁區(qū)”或“進(jìn)入生態(tài)保護(hù)區(qū)”的fad狀態(tài)，可為漁業(yè)管理者提供預(yù)警，避免潛在的違規(guī)操作，進(jìn)一步推動漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
19、4、經(jīng)濟(jì)效益顯著：根據(jù)漁場運(yùn)營數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于fad狀態(tài)識別的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性提高，降低了因fad遺失或損毀造成的直接經(jīng)濟(jì)損失。
20、5、技術(shù)推廣性強(qiáng)：本發(fā)明所提出的狀態(tài)識別方法無需額外硬件設(shè)備，僅需對現(xiàn)有的浮標(biāo)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行算法升級和模塊集成即可實(shí)現(xiàn)，技術(shù)推廣成本低，適用于多種規(guī)模的金槍魚圍網(wǎng)捕撈作業(yè)，具備廣泛的應(yīng)用前景。
1.一種金槍魚圍網(wǎng)人工集魚裝置狀態(tài)識別方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金槍魚圍網(wǎng)人工集魚裝置狀態(tài)識別方法，其特征在于，所述從浮標(biāo)管理系統(tǒng)平臺導(dǎo)出fad原始數(shù)據(jù)，并對采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和預(yù)處理的步驟，具體包括：從浮標(biāo)管理系統(tǒng)平臺導(dǎo)出人工集魚裝置fad原始數(shù)據(jù)，剔除缺失值所在行，提取數(shù)據(jù)列表中浮標(biāo)名稱、記錄時(shí)間、緯度、經(jīng)度和速度數(shù)據(jù)，基于浮標(biāo)名稱對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分割數(shù)據(jù)子集，基于記錄時(shí)間數(shù)據(jù)剔除重復(fù)數(shù)據(jù)段，僅保留每24小時(shí)報(bào)位1次的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金槍魚圍網(wǎng)人工集魚裝置狀態(tài)識別方法，其特征在于，所述根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行fad初步狀態(tài)判斷的步驟，具體包括：根據(jù)fad速度列中數(shù)據(jù)對fad狀態(tài)進(jìn)行初步判斷，當(dāng)速度大于3kn時(shí)，fad的漂流速度高于熱帶金槍魚漁場表面洋流速度，表明此時(shí)fad正在船上，而后進(jìn)一步檢查浮標(biāo)管理系統(tǒng)平臺中對應(yīng)浮標(biāo)的通訊狀態(tài)，若通訊狀態(tài)良好，則表明fad狀態(tài)為“被友船回收”或“待投放”；若通訊狀態(tài)中斷，則表明此時(shí)fad狀態(tài)為“被他船盜用”；當(dāng)速度小于等于3kn時(shí)，表明fad可能處于漂流狀態(tài)，需根據(jù)連續(xù)報(bào)位時(shí)間的天數(shù)進(jìn)一步判斷fad狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金槍魚圍網(wǎng)人工集魚裝置狀態(tài)識別方法，其特征在于，所述進(jìn)行fad漂流狀態(tài)分析的步驟，具體包括：當(dāng)連續(xù)報(bào)位天數(shù)小于6天時(shí)，fad可能仍在船上；當(dāng)連續(xù)報(bào)位天數(shù)大于等于6天時(shí)，表明fad可能處于漂流狀態(tài)，需根據(jù)平均漂流速度進(jìn)一步判斷fad狀態(tài)，若平均漂流速度均大于3kn時(shí)，表明fad可能仍在船上；若平均漂流速度均小于等于3kn時(shí)，表明fad可能處于漂流狀態(tài)，需根據(jù)fad漂流位移距離進(jìn)一步判斷fad狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金槍魚圍網(wǎng)人工集魚裝置狀態(tài)識別方法，其特征在于，所述進(jìn)行fad漂流狀態(tài)分析的步驟，具體還包括：若漂流位移小于200m且浮標(biāo)的通訊中斷時(shí)，則表明fad狀態(tài)為“沉沒”；若漂流位移小于200m且浮標(biāo)的通訊良好，則需要對fad的空間位置進(jìn)行離進(jìn)一步判斷，當(dāng)空間位置距離海岸或100m等深線大于10km時(shí)，則表明fad狀態(tài)為“即將沉沒”，當(dāng)空間位置距離海岸或100m等深線小于等于10km時(shí)，則表明fad狀態(tài)為“擱淺”；若漂流位移大于等于200m時(shí)，表明fad可能處于漂流狀態(tài)，需根據(jù)fad的空間位置結(jié)合世界各地港口數(shù)據(jù)進(jìn)一步判斷fad狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金槍魚圍網(wǎng)人工集魚裝置狀態(tài)識別方法，其特征在于，所述進(jìn)行fad空間位置分析的步驟，具體包括：基于fad緯度和經(jīng)度列數(shù)據(jù)計(jì)算fad空間位置與世界各地港口位置的距離，若空間位置距離港口小于10km時(shí)，則表明fad狀態(tài)為“擱淺”；若空間位置距離港口大于等于10km時(shí)，表明fad可能處于漂流狀態(tài)，需根據(jù)fad的空間位置結(jié)合漁場范圍數(shù)據(jù)進(jìn)一步判斷fad狀態(tài)，若fad空間位置處于漁場范圍內(nèi)，則表明fad狀態(tài)為“正常漂流”，否則fad狀態(tài)為“漂出漁場”。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金槍魚圍網(wǎng)人工集魚裝置狀態(tài)識別方法，其特征在于，所述輸出fad綜合狀態(tài)判斷結(jié)果的步驟，具體包括：根據(jù)匯總的fad速度、漂移距離、通訊狀態(tài)及空間位置數(shù)據(jù)，結(jié)合判斷規(guī)則自動輸出fad狀態(tài)識別結(jié)果。