超聲波生物遙測技術(shù)及其在現(xiàn)代漁業(yè)中的應(yīng)用

摘 要：超聲波生物遙測技術(shù)已經(jīng)有了較長的發(fā)展歷史，并且被廣泛應(yīng)用在水庫、湖泊、河口、海洋中，是實現(xiàn)水生物研究目的的有效方法。本文結(jié)合對超聲波生物遙測技術(shù)的了解，闡述該項技術(shù)的內(nèi)涵與系統(tǒng)構(gòu)成。然后結(jié)合現(xiàn)狀，對其在現(xiàn)在漁業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用方式進行探究，為相關(guān)人員提供參考，提高超聲波生物遙測技術(shù)運用的合理性，并促進現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：超聲波生物遙測技術(shù);現(xiàn)代漁業(yè);標(biāo)記跟蹤

近幾年，超聲波生物遙測技術(shù)呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢，同時其定位的精度、跟蹤時長均有所提高。因此，越來越多的學(xué)者對其進行更加系統(tǒng)、細致的研究。相比之下，我國與超聲波生物遙測技術(shù)相關(guān)的研究少于美國、加拿大、英國、日本等發(fā)達國家，所使用的設(shè)備基本源于進口。但是，此種形勢正在發(fā)生改變，在科技水平不斷提高的前提下，將會有專家投入到超聲波生物遙測技術(shù)的科研工作中。

一、超聲波生物遙測技術(shù)及系統(tǒng)構(gòu)成

（一）超聲波生物遙測技術(shù)

就生物遙測技術(shù)而言，是用來分析動物活動、行為與所處環(huán)境、棲息地之間關(guān)系的一種技術(shù)、學(xué)科。對于陸地的生物研究，通常可以運用衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電磁波標(biāo)識系統(tǒng)實現(xiàn)對目標(biāo)動物的跟蹤與遙測。而在水中，電磁波的傳播效率被嚴重削減，對傳播距離產(chǎn)生直接影響。相比之下，聲音在水中的傳播效果十分顯著，其優(yōu)勢也更加明顯。因此，可以采用超聲波生物遙測技術(shù)，實現(xiàn)對水中生物活動、行為以及棲息地之間關(guān)系的分析。截至目前，該技術(shù)已成為研究水生物的主要技術(shù)[1]。

同時，在電子技術(shù)高速發(fā)展的背景下，超聲波發(fā)信器的樣式更具多樣化，同時其體積逐漸減小。所以，有更多類型的超聲波遙測方法被應(yīng)用在水生物檢測中。由于小型傳感器的出現(xiàn)，研究者可以運用此種傳感器對水下生物活動線路予以觀測，同時能獲取目標(biāo)生物棲息水層的深度、溫度等眾多信息。近幾年，研究人員運用超聲波生物遙測技，對小型的鮭魚、大型的鯨魚進行了深入探究，從而更加系統(tǒng)地掌握海洋中龜類、蟹類、魚類、哺乳類的生存環(huán)境。通過這種方式可以加深人類對海洋生物的認識，便于采用更具科學(xué)性的方法實現(xiàn)對海洋生物的保護。

（二）超聲波生物遙測系統(tǒng)構(gòu)成

超聲波生物遙測系統(tǒng)主要包括發(fā)射裝置、接收裝置兩部分。其中，發(fā)射裝置主要是實現(xiàn)對超聲波信號的發(fā)射，而接收裝置則可以對信號予以識別、存儲。最后運用計算機對所有信息、數(shù)據(jù)進行分析處理，實現(xiàn)位置、深度等信息的轉(zhuǎn)換。

發(fā)射裝置，也可以稱之為超聲波發(fā)信器，主要包括CPU、振動子、電池、傳感器及電路控制板等。在實際應(yīng)用的過程中，可以結(jié)合研究工作的需要，實現(xiàn)對不同種類傳感器的選擇。并結(jié)合超聲波反射的周期，對工作所需時間進行確定。其中，發(fā)射周期會受到電磁力開關(guān)的影響，主要是因為編碼方式、調(diào)制方式存在差異，故而同時接收超聲波、發(fā)信器的個數(shù)不盡相同。例如，日本某一公司在生產(chǎn)超聲波發(fā)射器的過程中，是將其規(guī)格設(shè)置為長43 mm、直徑9.5 mm，

并采用M系列信號予以編碼。理論上，此種發(fā)射器可以實現(xiàn)對32 768個信號進行識別。同時，震動子運用新型多層電致伸縮轉(zhuǎn)換器，能提高電聲轉(zhuǎn)換的實際效率。此種超聲波發(fā)射器具有電池壽命長、小型化、信號識別能力強、傳輸距離遠等優(yōu)勢。

接收裝置，則是包括水聽器、信號識別及信號存儲系統(tǒng)。對于早期的接收裝置而言，主要包括定向水聽器、收聽設(shè)備兩部分，其結(jié)構(gòu)相對簡單。但是，在調(diào)制技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，更多監(jiān)測樣本被發(fā)現(xiàn)，因此超聲波接收裝置的樣式也不斷發(fā)生變化，功能更具多樣性。結(jié)合接收系統(tǒng)的差異，一部分超聲波生物遙測系統(tǒng)將顯示器應(yīng)用在其中，而另一部分則主要利用存儲單元，在后期工作中實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，從而獲取深度、位置、距離及溫度等與魚類生存相關(guān)的信息。

從當(dāng)前情況來看，我國所使用的超聲波生物遙測技術(shù)，其各種設(shè)備主要來自于美國、加拿大及日本，其功能型號具有多樣化特點。具體的區(qū)別表現(xiàn)在發(fā)射頻率、尺寸大小、電池壽命、可識別個數(shù)、識別能力及傳感器種類等方面。對此，可以結(jié)合實驗工作的具體需求，完成對超聲波發(fā)射器類型的選擇，以保障后續(xù)工作順利進行，并提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性與效率性。

二、超聲波生物遙測技術(shù)在現(xiàn)代漁業(yè)中的應(yīng)用

（一）在魚類行為學(xué)研究中的應(yīng)用

就魚類行為而言，實際上是魚類所產(chǎn)生的各種活動，是魚類對內(nèi)部環(huán)境、外界環(huán)境因素變化的真實反映。在研究魚類行為的過程中，需要對外界環(huán)境進行掌握。這一過程中，經(jīng)常需要了解魚類所處環(huán)境的鹽度、濕度、深度等自然信息。但是，在自然水域中很難對以上信息進行準(zhǔn)確獲取與掌握。相比之下，研究人員可以利用超聲波生物遙測技術(shù)，對實驗魚所處的水域環(huán)境進行24 h不間斷地監(jiān)測、觀察。同時，獲取與魚生存環(huán)境相關(guān)的不同信息，包括所處的鹽度、濕度、深度等。也就是說，超聲過生物遙測技術(shù)的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)研究工作所面臨的難題，并為研究人員的工作提供了諸多便利。不僅如此，運用超聲波生物遙測技術(shù)在開展研究工作的過程中，不會對魚所處的環(huán)境產(chǎn)生影響，因此可以在魚類自然的狀態(tài)下獲取游泳速度、洄游路線、遷移速度等有關(guān)信息。也就是說，可以從根本上提高研究工作的質(zhì)量，確保各項數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，深化魚類行為學(xué)研究工作的意義[2]。

（二）在新型網(wǎng)具設(shè)計與開發(fā)中的應(yīng)用

在新型網(wǎng)具設(shè)計與開發(fā)的過程中，通常以了解魚類棲息活動范圍、深度、晝夜活動差異等信息為前提。而傳統(tǒng)的方法并不能明確掌握與魚類活動相關(guān)的具體數(shù)據(jù)，影響網(wǎng)具結(jié)構(gòu)的合理性。同樣，技術(shù)人員可以利用超聲波生物遙測技術(shù)解決傳統(tǒng)工作中的難題。不僅如此，近幾年漁業(yè)資源呈現(xiàn)出驟減趨勢，越來越多的研究者試圖研究一種新型的網(wǎng)具，以提高漁業(yè)發(fā)展的科學(xué)性與穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)生態(tài)破壞等問題。對此，日本學(xué)者通過對超聲波生物遙測技術(shù)的利用，對藍鰭金槍魚的活動范圍進行了深入研究。

在這一過程中，學(xué)者通過行為研究的方式，實現(xiàn)對藍鰭金槍魚幼魚的保護。因此，在設(shè)計新型網(wǎng)具的過程中，充分考慮了自然環(huán)境因素、魚類生態(tài)因素等，增強了新型網(wǎng)具的生態(tài)效益，并有利于漁業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。在我國漁業(yè)逐漸恢復(fù)的前提下，此種網(wǎng)具很有可能會得到大范圍的應(yīng)用。而在實現(xiàn)新型網(wǎng)具設(shè)計的過程中，需要結(jié)合超聲波生物遙測技術(shù)所獲取的信息，實現(xiàn)深度選擇、網(wǎng)墻設(shè)置參數(shù)的確定。此外，可以利用超聲波生物遙測技術(shù)對魚類延繩吊的水下狀態(tài)進行了解，從而針對性改進網(wǎng)具結(jié)構(gòu)，最大限度地深化網(wǎng)具的效益，為漁業(yè)發(fā)展指引正確的方向。

（三）在建設(shè)人工魚礁與海洋牧場中的應(yīng)用

在現(xiàn)代漁業(yè)的發(fā)展中，人工魚礁、海洋牧場的建設(shè)十分重要。但是，為了保障建設(shè)工作的有效性，相關(guān)人員必須掌握魚群活動的信息，明確海洋牧場建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)、方向。而國內(nèi)在建設(shè)海洋牧場、人工魚礁的過程中，并沒有實現(xiàn)對活動范圍內(nèi)魚類信息的系統(tǒng)掌握，在一定程度上影響建設(shè)工作的效益，甚至?xí)︳~類的自然環(huán)境產(chǎn)生不良影響。而在未來的發(fā)展中，為了提高現(xiàn)代漁業(yè)的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益，可以將超聲波生物遙測技術(shù)應(yīng)用在其中，實現(xiàn)對人工魚礁、海洋牧場周圍魚群的追蹤、定位，從而獲取更多與魚類相關(guān)的信息。

通過此種方式能提高人工魚礁、海洋牧場建設(shè)的合理性，并形成魚聚集效應(yīng)，提高海洋牧場利用率，為實現(xiàn)現(xiàn)代漁業(yè)穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。此外，人工魚礁更是現(xiàn)代海洋牧場建設(shè)中的重要內(nèi)容，如果運用超聲波生物遙測技術(shù)，可以明確掌握魚類在自然狀態(tài)下的聚集效應(yīng)，從而制訂更加合理的海洋牧場建設(shè)方案，提高系統(tǒng)的高效化、合理化，充分發(fā)揮先進技術(shù)的作用，減少人類活動對魚類生存環(huán)境的不良影響，促進我國現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展[3]。

（四）在資源保護與增殖放流中的應(yīng)用

近幾年，我國在現(xiàn)代漁業(yè)的發(fā)展中，經(jīng)濟魚類的繁殖、放流的工作內(nèi)容不斷增加。為了保障漁業(yè)可以長久發(fā)展，必須加大對放流魚類年齡選擇、地點選擇、效果評價等工作的重視。如果運用傳統(tǒng)的工作技術(shù)，并不能在該項工作中獲取理想的效果、目標(biāo)，因此需要充分利用超聲波生物遙測技術(shù)的作用，為研究工作指引正確的方向。目前，我國已經(jīng)有諸多學(xué)者參與水生物資源保護的相關(guān)工作。例如，我國在長江中華鱘的保護工作中，利用超聲波生物遙測技術(shù)實現(xiàn)對洄游路線、產(chǎn)卵場的調(diào)查。

同時，利用此種技術(shù)手段對更多的水生物予以系統(tǒng)研究，從而實現(xiàn)對生物更具科學(xué)性、針對性的保護。在人類的活動中，河流、沿海周圍的建筑設(shè)施不斷增加，在一定程度上對水生生物的生長環(huán)境造成了不良影響。如果可以實現(xiàn)對超聲波生物遙測技術(shù)的合理運用，能系統(tǒng)評估人工設(shè)施對水生生物生長環(huán)境的影響程度、要素等。在這一前提下，可以通過更加具體的方式，調(diào)整建設(shè)施工的工作方案，將更具生態(tài)性、環(huán)保性的建筑材料應(yīng)用在其中，同時對海邊、河邊的建筑數(shù)量進行有效控制，從而有利于為水生生物營造更加健康的生態(tài)環(huán)境，對于推動現(xiàn)代漁業(yè)長久發(fā)展具有深遠意義。

三、結(jié)語

超聲波生物檢測技術(shù)在漁業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，而且其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單。而為提高超聲波生物檢測技術(shù)在漁業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用效果，可以設(shè)計、開發(fā)更加科學(xué)的網(wǎng)具，并為人工魚礁、海洋牧場的構(gòu)建指引方向，提高資源保護、增殖放流的有效性。

參考文獻：

[1]齊珍珍，周泉，盧宇華.莫西沙星、特非那定和卡托普利對犬生物遙測技術(shù)的評價研究[J].藥物評價研究，2019（4）：559-563.

[2]李亞文，王斌，張鎖平.海洋動物遙測技術(shù)進展研究[J].海洋技術(shù)學(xué)報，2018（6）：120-126.

[3]孫璐，陳健釗，孫晶晶.許氏平鲉與刺參生物遙測技術(shù)的構(gòu)建與應(yīng)用[D].青島：中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所），2017.