Сенсорная рыба

Рыба -сенсор – это небольшое пластиковое трубчатое устройство, содержащее датчики. Он предназначен для записи такой информации, как физические нагрузки, которые испытывает рыба во время движения по течениям от турбин плотин. ^{[ 1 ]}

Описание

созданное энергетики США Министерства Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией Трубчатое устройство, (PNNL), имеет длину 9 см (3,5 дюйма), диаметр 2,5 см (0,98 дюйма) и вес 42 грамма (1,5 унции). По размеру он примерно такого же размера, как молодь лосося. Рыба-сенсор имеет нейтральную плавучесть, что позволяет ей оставаться под водой. Внутри находятся датчики и литий-ионный аккумулятор . Выполняя 2048 измерений каждую секунду, он способен записывать пять минут турбулентности, давления и ускорения, сохраняя данные во флэш-памяти . Он регистрирует максимальное внешнее давление 1,2 МПа (174 фунта на квадратный дюйм), ускорение до 200 g , температуру от -40 до 127 °C (-40 и +260 градусов F) и скорость вращения до 2000 градусов в секунду.

Строительство

Рыба-сенсор создается вручную в Лаборатории биоакустики и потока PNNL. Он получает финансирование от Научно-исследовательского института электроэнергетики Министерства энергетики США и Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии .

Технические характеристики

Ниже приведены характеристики, заявленные Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией: ^{[ 2 ]}

Питание: перезаряжаемая литий-ионная батарея напряжением 3,7 В.
Длина: ~90 мм
Диаметр: ~25 мм
Масса: ~42,1 г
Стоимость: 1200 долларов за штуку.
Гироскоп: Модель ITG-3200, InvenSense Inc. ^{[ 3 ]}
Ориентация: Модуль eCompass модели LSM303DLHC производства STMicroelectronics, Женева, Швейцария. ^{[ 3 ]}
Использование: турбина Каплана ; турбина Фрэнсиса ; малые гидроэнергетические сооружения; гидроаккумулирующие гидроэлектростанции
Память: ~5 минут данных с флэш-памятью
Скорость: 2048 измерений в секунду
Давление: модель MS5412-BM, Measurement Specialties, Inc., изготовленная в Хэмптоне, Вирджиния, способная выдерживать давление 174 фунта на квадратный дюйм.
Ускорение: акселерометр модели ADXL377, Analog Devices, Inc. ^{[ 3 ]}
Скорость вращения: 2000 градусов в секунду.
Диапазон температур: от -40 до +125 градусов Цельсия при использовании модели TC1046 от Microchip Technology Inc.
Плавучесть: нейтральная
Другие особенности:

Существует устройство, которое через определенный промежуток времени сбрасывает два небольших груза, заставляя устройство подниматься на поверхность для извлечения.
Четыре светодиодных индикатора для поиска и диагностики, которые мигают оранжевым, желтым и зеленым светом.

Цель

Данные, собранные с помощью рыбы-сенсора, используются для создания новых конструкций турбин плотин. Стареющие плотины требуют модернизации и модернизации, при этом следует учитывать соображения о воздействии на рыбу.

Рыба-сенсор изначально была разработана для изучения воздействия наиболее распространенного типа турбины в бассейне реки Колумбия турбины Каплана, . Большинство испытаний было проведено на плотине Айс-Харбор , сооружении высотой 100 футов. Внутри турбины этой плотины испытываемые изменения давления аналогичны перемещению с уровня моря на вершину Эвереста . мгновенному ^{[ 4 ]}

В 2015 году рыба-сенсор оценит плотину на реке Меконг в Юго-Восточной Азии , ирригационные сооружения в Австралии , традиционную плотину, а также три небольшие гидроэлектростанции в Соединенных Штатах. ^{[ 5 ]}

Процесс сбора данных

Датчик рыбы помещается в резервуар для выпуска рыбы наверху плотины. Там он начинает записывать данные по мере их прохождения через трубку выпуска ступицы. Затем он поступает и проходит через турбину. Оттуда он смывается в отводящий канал и вывозится на лодке.

Затем устройство помещается в док-станцию, где оно начинает заряжать аккумулятор и ожидает передачи собранных данных. Док-станция отправляет данные на портативный компьютер через USB с помощью программного обеспечения, разработанного PNNL. Программное обеспечение может конвертировать необработанные двоичные данные в формат CSV , что позволяет ученым легче отображать данные. ^{[ 3 ]}

Более ранняя версия

Первая версия была разработана в конце 1990-х годов и называлась «Flubber Fish». ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Он был создан для увеличения выживаемости лосося во время его путешествия через плотины бассейна реки Колумбия. Он был прозрачным, прорезиненным и выглядел как рыба. ^{[ 8 ]}

Будущий дизайн

Модель второго поколения сможет разместить на себе другие гидротехнические сооружения и турбины. Он имеет улучшенные датчики для определения давления, улучшенные акселерометры и улучшенные гироскопы , которые определяют скорость вращения . Внутри устройства находится радиопередатчик . Также существует устройство, которое сбрасывает две гири через определенный промежуток времени. Это позволяет рыбе-сенсору выйти на поверхность для поиска.

Ссылки

^ «Sensor Fish показывает, как плотины гидроэлектростанций повлияют на лосося» . twwtn.com .
^ «PNNL: Новости - Синтетическая рыба измеряет дикую поездку через плотины» . pnnl.gov .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ЗД Дэнг-Дж. Лу-Миджак-Джей-Джей Мартинес-К. Тиан-С.Дж. Моррис-Т.Дж. Карлсон-Д. Чжоу-Х. Хоу (2014). «Разработка и внедрение новой автономной рыбы-сенсора для поддержки перспективного развития гидроэнергетики» . Обзор научных инструментов . 85 (11): 115001. Бибкод : 2014RScI...85k5001D . дои : 10.1063/1.4900543 . ПМИД 25430138 .
^ Майкл Куни (5 ноября 2014 г.). «Интернет рыбных вещей» . Сетевой мир .
^ «Электронная «Рыба» помогает нам понять трудности миграции лосося» . Новости мира природы . 6 ноября 2014 г.
^ http://www.pnl.gov/main/publications/external/technical_reports/PNNL-15708.pdf ^{[ только URL-адрес PDF ]}
^ «Синтетическая рыба измеряет дикую езду через плотины» .
^ «PNNL: Журнал Breakthroughs Magazine - Осень 2000 г.: Специальный репортаж - Рыбы-сенсоры производят фурор» . pnnl.gov .

Внешние ссылки

Разработка и внедрение новой автономной рыбы-сенсора для поддержки перспективного развития гидроэнергетики , З.Д. Денг, Дж. Лу, М. Дж. Мияк, Дж. Дж. Мартинес, К. Тиан, С. Дж. Моррис, Т. Дж. Карлсон, Д. Чжоу и Х. Хоу
Технический отчет: Характеристика условий прохождения рыбы через рыбную плотину и турбинный блок 1 на плотине Фостер, штат Орегон, с использованием сенсорной рыбы, 2012 г. , февраль 2013 г.
Синтез сенсорных данных о рыбе для оценки условий прохода рыбы на турбинах, водосбросах и байпасных сооружениях – Фаза 1: Практический пример водосброса плотины Даллес , 31 декабря 2007 г.
«Эволюция сенсорного рыбного устройства для измерения физических условий в тяжелых гидравлических средах» , Т. Дж. Карлсон, Дж. П. Дункан, февраль 2003 г.

[1] «Sensor Fish показывает, как плотины гидроэлектростанций повлияют на лосося» . twwtn.com .

[2] «PNNL: Новости - Синтетическая рыба измеряет дикую поездку через плотины» . pnnl.gov .

[z.d.deng-j.lu-m.j.myjak-j.j.martinez-c.tian-s.j.morris-t.j.carlson-d.zhou-h.hou-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ЗД Дэнг-Дж. Лу-Миджак-Джей-Джей Мартинес-К. Тиан-С.Дж. Моррис-Т.Дж. Карлсон-Д. Чжоу-Х. Хоу (2014). «Разработка и внедрение новой автономной рыбы-сенсора для поддержки перспективного развития гидроэнергетики» . Обзор научных инструментов . 85 (11): 115001. Бибкод : 2014RScI...85k5001D . дои : 10.1063/1.4900543 . ПМИД 25430138 .

[4] Майкл Куни (5 ноября 2014 г.). «Интернет рыбных вещей» . Сетевой мир .

[5] «Электронная «Рыба» помогает нам понять трудности миграции лосося» . Новости мира природы . 6 ноября 2014 г.

[6] ttp://www.pnl.gov/main/publications/external/technical_reports/PNNL-15708.pdf ^{[ только URL-адрес PDF ]}

[7] «Синтетическая рыба измеряет дикую езду через плотины» .

[8] «PNNL: Журнал Breakthroughs Magazine - Осень 2000 г.: Специальный репортаж - Рыбы-сенсоры производят фурор» . pnnl.gov .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]