Управление биофизическими процессами в системах лова рыбы

, (33)

где - коэффициент, равный отношению скорости косяка к скорости судна при замёте.

Исследованы общие особенности влияния акустических полей на эффективность лова. Дан анализ количественной и качественной оценки влияния акустических полей на уловистость и производительность лова кошельковыми неводами, тралами, обкидными сетями с учетом их управляющей способности в различных условиях лова. Подтверждена видовая и размерная селективность действия акустического поля, обусловленная различным сигнальным значением поля и, следовательно, вида сигнала. Установлено, что меньшей селективностью обладают звуки механической природы, которые способны вызывать у рыбы в основном ориентировочную и оборонительную реакцию, значительно большей, особенно для рыб разного вида, - акустические сигналы, имитирующие биосигналы с различным сигнальным значением.

В ДЕВЯТОЙ ГЛАВЕ рассмотрены особенности управления БФП в системах лова с применением полей растворенных и взвешенных веществ, а также тепловых полей. Исследованы поля растворенных и взвешенных веществ естественного происхождения, орудий лова и средств интенсификации лова, тепловые поля. Предложена методика определения размеров, формы и структуры зоны действия таких полей. Так, если коэффициент турбулентного обмена в направлениях, перпендикулярных потоку, постоянен и равен некоторому среднему значению , то для расчета поля можно использовать следующее уравнение в частных производных:

, (34)

где - скорость течения, - плотность воды, - концентрация вещества.

Показано, что поля растворенных и взвешенных веществ, тепловые поля способны выполнять почти все управляющие функции, свойственные другим видам полей, иногда при совместном действии с этими видами полей. Однако благодаря плохой ориентирующей способности полей переноса массы и энергии, сложности образования полей нужных размеров, формы и структуры управление рыбой с применением таких полей обычно затруднено.

Определена область применения воздушно-пузырьковых завес как средства управления объектом лова, в том числе с участием полей плотности массы. Предложена методика оценки основных параметров завес, обеспечивающих наилучшее управляющее действие на рыбу. Уточнены математические модели полей растворенных и взвешенных веществ, тепловых полей для анализа и управления параметрами источников таких полей для основных случаев их применения в рыболовстве. Некоторые из них получены с применением уравнения баланса вещества для стационарного поля:

Св v + Cu Qu t = Cp(v + Qu t), (35)

где Св - естественная концентрация вещества в водоеме, кг/м3; Qu - расход подаваемого в водоем раствора с концентрацией вещества Cu, м3/с; t - время подачи раствора с концентрацией вещества Cu, с; Ср - концентрация вещества в водоеме после перемешивания в объеме v.

Рассчитав из уравнения (35) концентрацию вещества в водоеме после перемешивания (например, как средства интенсификации лова), определим соответствующее управляющее действие поля.

Установлено влияние полей растворенных и взвешенных веществ, тепловых полей на выбор вида, области применения, эффективных параметров различных орудий и способов лова рыбы, на уловистость, производительность и селективность орудий лова, а также на управление этими показателями лова. Если в первом приближении пренебречь процессами эффективного излучения, испарения и конвекции, то уравнение баланса тепловой энергии имеет вид:

, (36)

где - удельная теплоёмкость воды при постоянном давлении, - масса воды в пределах рассматриваемого теплового поля, - разница между температурами воды в искусственном и естественном тепловых полях, - плотность воды, - площадь поверхности переноса, - скорость переноса, - время переноса, - расход тепла для получения теплового поля заданных размеров и интенсивности. Уравнение (36) позволяет оценить с учётом явлений переноса или без него, а также определить , , и .

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В диссертации изложены методологические основы автоматизации и управления биофизическими процессами в системах лова рыбы на основе решения задач и разработки алгоритмов оперативного управления.

2. Установлены общие особенности анализа систем управления ловом рыбы с учетом взаимосвязи физических полей орудий лова, средств интенсификации лова, поведения объекта лова и условий внешней среды в водоемах. На этой основе определены области управления объектом лова в различных условиях работы систем управления ловом.

3. Разработаны общие принципы биофизического обоснования выбора параметров технических средств и способов лова рыбы при системном подходе к процессу лова с целью повышения эффективности управления ловом и рационального использования запасов рыб.

4. Получены уточненные математические модели промысловых физических полей, удобные для описания биофизических процессов в системах управления ловом рыбы.

5. Разработаны более совершенные способы оценки действия основных видов промысловых физических полей на объект лова для повышения эффективности управления биофизическими процессами и автоматизации в системах лова.

6. Разработаны способы и алгоритмы управления биофизическими процессами в системах лова рыбы при комплексном воздействии на объект лова промысловых физических полей различной модальности с учетом особенностей их управляющего действия.

7. Установлены особенности влияния полей различной модальности, структуры и интенсивности в зоне орудий лова и их управляющего действия на выбор вида, области применения и эффективных параметров орудий и способов лова рыбы с учетом ограничений на характеристики источников промысловых физических полей и других технических средств лова.

8. Установлен характер и степень влияния параметров промысловых физических полей естественного и искусственного происхождения на уловистость, производительность и селективность лова различными орудиями и пути повышения эффективности лова совершенствованием управления биофизическими процессами и автоматизации в системах лова.

9. Разработана методика расчета оптимальных параметров каналов передачи информации объекту управления и оптико-электронных устройств информационно-измерительных комплексов АСУ процессами лова рыбы.

10. Разработаны теоретические основы анализа, методы моделирования и совершенствования систем управления ловом для повышения эффективности управления биофизическими процессами и автоматизации процесса лова рыбы. Реализация разработанных алгоритмов управления биофизическими процессами в системах лова, а также рекомендаций по выбору вида, области применения и параметров орудий и средств интенсификации лова позволила в среднем на 5-8% повысить уловы, что подтверждено актами о внедрении результатов диссертационной работы как на Каспии, так и в других рыбопромысловых регионах.

11. Выполненные исследования способствуют совершенствованию теории управления и автоматизации процессов в системах, где в качестве объекта управления выступает биологический объект, развивают теорию лова рыбы, направлены на создание обобщенной теории промышленного рыболовства на системной основе, повышение эффективности и качества проектирования орудий и способов лова рыбы, средств интенсификации лова, а также уровня подготовки специалистов в вузах.

Содержание диссертации отражено в следующих работах

Монографии и учебные пособия

1. Лихтер, А. М. Моделирование систем управления процессами лова рыбы: монография / А. М. Лихтер. ? Астрахань : Издательский дом «Астраханский университет», 2007. ? 314 с. ? ISBN 978-5-9926-0054-4.

2. Лихтер, А. М. Управление физическими полями в рыболовстве: монография / А. М. Лихтер, А. В. Мельников. - Астрахань : Издательский дом «Астраханский университет», 2005. - 204 с. - ISBN 5-88200-836-0.

3. Лихтер, А. М. Оптимальное проектирование оптико-электронных систем : монография / А.М. Лихтер. - Астрахань : Издательский дом «Астраханский университет», 2004. - 241 с. - ISBN 5-88200-759-3.

4. Лихтер, А. М. Физические основы оптико-электронных измерений : учебное пособие для вузов / А. М. Лихтер, В. В. Смирнов. - Астрахань : Издательский дом «Астраханский университет», 2005. - 288 с. - ISBN 5-88200-849-2.

5. Лихтер, А. М. Основы автоматики и вычислительной техники : учебное пособие / А. М. Лихтер, В. В. Смирнов. - Астрахань : Изд-во АГПИ, 1995. - 189 с. - ISBN 5-88200-059-9.

6. Лихтер, А. М. Лекции по физике. Электричество и магнетизм : учебное пособие для вузов / А. М. Лихтер. - Астрахань : Изд-во АГПИ, 1993. - 201 с.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

7. Лихтер, А. М. Оптимизация параметров каналов передачи оптической информации и оптико-электронных устройств в системах управления ловом рыбы / А. М. Лихтер, А. И. Надеев // Датчики и системы. - 2007. - №8 (99). - С. 40-43.

8. Лихтер, А. М. Информационное обеспечение управления биофизическими процессами в системах лова рыбы / А. М. Лихтер, М. Д. Элькин // Вестник СГТУ. - 2007. - №2(25) . -Выпуск 2. - С. 156-160.

9. Лихтер, А. М. Управление физическими полями в рыбопромысловых системах / А. М. Лихтер, В. Н. Мельников, А. И. Надеев // Датчики и системы. - 2006. - № 8. - С. 26-29.

10. Лихтер, А. М. К выбору параметров источников света и залавливающих устройств в системах управления ловом каспийской кильки / А. М. Лихтер // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. - № 1 (14). - С. 198-203. - ISSN 1818-5169.

11. Лихтер, А. М. Эффективность систем управления процессом лова рыбы с применением физических полей / А. М. Лихтер // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. - № 1 (14). - С. 242-246. - ISSN 1818-5169.

12. Лихтер, А. М. Уточнение системы основных понятий и показателей интенсивности работы систем управления промышленным рыболовством / А. М. Лихтер // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. - № 2 (15). - С. 88-92. - ISSN 1818-5169.

13. Лихтер, А. М. Показатели улавливающей способности и обловленного пространства систем управления ловом рыбы с применением физических полей / А. М. Лихтер // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. - № 2 (15). - С. 135-138. - ISSN 1818-5169.

14. Лихтер, А. М. Повышение эффективности лова рыбы путем совершенствования управления биофизическими процессами / А. М. Лихтер // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Технические науки. - 2006. - Прил. к № 2. - С. 137-140.

15. Лихтер, А. М. Влияние естественного светового режима в водоемах на лов рыбы / А. М. Лихтер, А. В. Мельников // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. - № 9 (22). - С. 48-50. - ISSN 1818-5169.

16. Лихтер, А. М. Общая характеристика биофизических и биомеханических аспектов промышленного рыболовства / А. М. Лихтер // Рыбное хозяйство.- 2006. - № 6. - С. 108.

17. Лихтер, А. М. Селективные свойства гидродинамических полей / А. М. Лихтер // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. - № 9 (22). - С. 136-138. - ISSN 1818-5169.

18. Мельников, А. В. Общая характеристика элементов систем управления объектом лова / А. В. Мельников, А. М. Лихтер, О. В. Григорьев // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Технические науки. - 2006. - Прил. к № 4. - С. 130-132.

19. Мельников, В. Н. Особенности управления объектом лова с применением физических полей / А. В. Мельников, А. М. Лихтер, О. В. Григорьев // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Технические науки. - 2006. - Прил. к № 4. - С. 132-135.

20. Ильяшенко, Е. И. Оптимизация канала считывания информации с магнитного носителя, использующего эффекты Фарадея и Керра / Е. И. Ильяшенко, А. А. Козлов, А. М. Лихтер // Известия вузов. Сер. Материалы электронной техники. - 2002. - № 1. - С. 64-68.

21. Козлов, А. А. Сравнительный анализ измерительных схем магнитооптических установок на основе аморфных пленок состава TbFe / А. А. Козлов, А. М. Лихтер // Известия вузов. Сер. Материалы электронной техники. - 2000. - № 3. - С. 44-47.

Публикации в других изданиях

22. Лихтер, А. М. Особенности управления гидродинамическими полями рыбонасосных установок / А. М. Лихтер // Совершенствование лова и управление запасами промысловых рыб : материалы семинара. - Астрахань : Изд-во ООО «ЦНТЭП», 2006. - С. 62-64.

23. Лихтер, А. М. Биофизические предпосылки управления гидродинамическими полями нагнетающих насосов в рыболовстве / А. М. Лихтер // Совершенствование лова и управление запасами промысловых рыб : материалы семинара. - Астрахань : Изд-во ООО «ЦНТЭП», 2006. - С. 64-66.

24. Лихтер, А. М. Совершенствование управления ловом рыбы с применением одновременно всасывающих и нагнетающих насосов / А. М. Лихтер // Совершенствование лова и управление запасами промысловых рыб : материалы семинара. - Астрахань : Изд-во ООО «ЦНТЭП», 2006. - С. 66-68.

25. Лихтер, А. М. Влияние течения и волнения на работу систем управления ловом рыбы / А. М. Лихтер // Совершенствование лова и управление запасами промысловых рыб : материалы семинара. - Астрахань : Изд-во ООО «ЦНТЭП», 2006. - С. 68-71.

26. Лихтер, А. М. Особенности систем управления ловом с применением физических полей / А. М. Лихтер // Перспективы Международного рыболовства и рыболовства Каспийского бассейна : материалы Международной конференции. - Астрахань : АГТУ, 2005. - С. 31-34.

27. Лихтер, А. М.Общие проблемы управления действием физических полей на рыбу / А. М. Лихтер // Перспективы Международного рыболовства и рыболовства Каспийского бассейна : материалы Международной конференции. - Астрахань : АГТУ, 2005. - С. 28-31.

28. Лихтер, А. М. Сравнительная оценка действия физических полей на рыбу / А. М. Лихтер, Мак Енг // Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов Мирового океана : труды Международной конференции. - М. : ВНИРО, 2005. - С. 25-29.

29. Лихтер, А. М. Оценка качества математических моделей для управления процессами лова рыбы / А. М. Лихтер, В.Г. Коняев, Леопольд Чам // Перспективы Международного рыболовства и рыболовства Каспийского бассейна : материалы Международной конференции. - Астрахань : АГТУ, 2005. - С. 26-28.

30. Лихтер, А. М. Некоторые проблемы управления ловом рыбы / А. М. Лихтер, А. В. Мельников, В. Н. Мельников // Перспективы Международного рыболовства и рыболовства Каспийского бассейна : материалы Международной конференции. - Астрахань : АГТУ, 2005. - С. 4-6.

31. Лихтер, А. М. Влияние полей растворенных и взвешенных веществ, тепловых полей на селективность лова / А. М. Лихтер // Математическое моделирование процессов промышленного рыболовства : материалы Международной конференции. - Астрахань : АГТУ, 2004. - С. 7-9.

32. Лихтер, А. М. Влияние полей растворенных и взвешенных веществ, тепловых полей на уловистость и производительность лова / А. М. Лихтер // Математическое моделирование процессов промышленного рыболовства : материалы Международной конференции. - Астрахань : АГТУ, 2004. - С. 9-11.

33. Лихтер, А. М. Влияние электрических полей на выбор вида, области применения, параметров орудий и способов лова рыбы / А. М. Лихтер // Математическое моделирование процессов промышленного рыболовства : материалы Международной конференции. - Астрахань : АГТУ, 2004. - С. 12-15.

34. Лихтер А.М. Особенности влияния гидродинамических полей на эффективность лова рыбы / А. М. Лихтер // Математическое моделирование процессов промышленного рыболовства : материалы Международной конференции. - Астрахань : АГТУ, 2004. - С. 15-19.

35. Лихтер, А. М. Селективность действия гидродинамических полей на рыбу / А. М. Лихтер, А.В. Мельников // Математическое моделирование процессов промышленного рыболовства : материалы Международной конференции. - Астрахань : АГТУ, 2004. - С. 19-23.

36. Лихтер, А. М. Уточнение параметров кошельковых неводов для лова каспийской кильки / А. М. Лихтер, А. И. Феоктистов // О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года : доклады Международной научно-практической конференции. - М. : ВНИРО, 2004. - С. 48-52.

37. Лихтер, А. М. Выбор длины кошельковых неводов для лова каспийской кильки / А. М. Лихтер, А. И. Феоктистов // О приоритетных задачах рыбохозяйственной науки в развитии рыбной отрасли России до 2020 года : доклады Международной научно-практической конференции. - М. : ВНИРО, 2004. - С. 60-64.

38. Лихтер, А. М. Управление биофизическими процессами в рыболовстве / А. М. Лихтер // Естественные науки. - 2004. - № 3. - С. 80-83.

39. Лихтер, А. М. Информационные системы управления рыболовством Каспийского бассейна / А. М. Лихтер, В. Н. Руденко, Т. Н. Руденко // Наука: поиск 2003 : сборник научных статей. - Астрахань : АГТУ, 2004. - Вып. 2. - С. 15-16.

40. Лихтер, А. М. Информационные проблемы промыслово-экономического обоснования показателей рыболовства / А. М. Лихтер, Т. Н. Руденко // Наука: поиск 2003 : сборник научных статей. - Астрахань : АГТУ, 2004. - Вып. 2. - С. 13-15.

41. Стаханов, В. А. Оценка и оптимизация коэффициента уловистости и селективности разноглубинных тралов / В. А. Стаханов, А. М. Лихтер // Наука: поиск 2003 : сборник научных статей. - Астрахань : АГТУ, 2004. - Вып. 2. - С. 60-63.

42. Мельников, А. В. Совершенствование лова каспийской кильки / А. В. Мельников, А. М. Лихтер, О. В. Григорьев, В. Н. Руденко // Наука: поиск 2003 : сборник научных статей. - Астрахань : АГТУ, 2004. - Вып. 2. - С. 99-103.

43. Мельников, В. Н. Многовариантное проектирование орудий лова Каспийского бассейна / В. Н. Мельников, О. В. Григорьев, В. Н. Руденко, А. М. Лихтер // Наука: поиск 2003 : сборник научных статей. - Астрахань : АГТУ, 2004. - Вып. 2. - С. 40-42.

44. Лихтер, А. М. Управление ловом рыбонасосными установками с применением ЭВМ / А. М. Лихтер, О. В. Григорьев, В. Н. Руденко // Наука: поиск 2003 : сборник научных статей. - Астрахань : АГТУ, 2004. - Вып. 2. - С. 118-120.

45. Мельников, А. В. Биофизические процессы в системах управления ловом рыбы / А. В. Мельников, А. М. Лихтер // Вестник АГТУ. Сер. Рыбное хозяйство. Экология. - 2004. - С. 36-38.

46. Лихтер, А. М. Селективность лова каспийской кильки подхватами / А. М. Лихтер, О. В. Григорьев // Водные биоресурсы России: решение проблем их изучения и рационального использования : доклады Международной конференции. - М. : ВНИРО, 2003. - С. 38-41.

47. Лихтер, А. М. Особенности лова рыбонасосными установками / А. М. Лихтер, О. В. Григорьев // Водные биоресурсы России: решение проблем их изучения и рационального использования : доклады Международной конференции. - М. : ВНИРО, 2003. - С. 65-83.

48. Лихтер, А. М. Общая характеристика промысловых акустических полей / А. М. Лихтер // Материалы Международной конференции, посвященной памяти профессора В.Н. Войниканис-Мирского. - Астрахань : АГТУ, 2003. - С. 36-39.

49. Лихтер, А. М. Управляющее действие акустических полей на рыбу / А. М. Лихтер // Материалы Международной конференции, посвященной памяти профессора В.Н. Войниканис-Мирского. - Астрахань : АГТУ, 2003. - С. 89-91.

50. Лихтер, А. М. Характеристика акустических полей сетных орудий лова / А. М. Лихтер // Материалы Международной конференции, посвященной памяти профессора В.Н. Войниканис-Мирского. - Астрахань : АГТУ, 2003. - С. 81-83.

51. Лихтер, А. М. Влияние акустических полей на эффективность лова / А. М. Лихтер // Материалы Международной конференции, посвященной памяти профессора В.Н. Войниканис-Мирского. - Астрахань : АГТУ, 2003. - С. 11-14.

52. Лихтер, А. М. Некоторые способы управления поведением рыб с применением физических полей / А. М. Лихтер // Наука: поиск 2003 : сборник научных статей. - Астрахань : АГТУ, 2003. - Вып. 1. - С. 278-281.

53. Лихтер, А. М. Дезориентация рыбы в зоне орудий лова / А. М. Лихтер // Наука: поиск 2003 : сборник научных статей. - Астрахань : АГТУ, 2003. - Вып. 1. - С. 281-284.

54. Лихтер, А. М. Общая характеристика физических полей в зоне орудий лова / А. М. Лихтер // Наука: поиск 2003 : сборник научных статей. - Астрахань : АГТУ, 2003. - Вып. 1. - С. 284-286.

55. Лихтер, А. М. Общие особенности действия физических полей на рыбу / А. М. Лихтер, А. В. Мельников // Естественные науки. - 2003. - № 6. - С. 183-187.

56. Лихтер, А. М. Управление рыбой с применением задерживающих и направляющих функций физических полей / А. М. Лихтер, А. В. Мельников // Естественные науки. - 2003. - № 6. - С. 187-189.

57. Лихтер, А. М. Общая характеристика элементов систем управления объектом лова при решении биофизических и биомеханических задач / А. М. Лихтер // Аналитическая и реферативная информация ВНИЭРХа. Рыбное хозяйство. Сер. Промышленное рыболовство и флот. - М. : ВНИЭРХ, 2002. - Вып. 4. - С. 22-25.

58. Лихтер, А. М. Особенности определения размеров, формы и структуры физических полей в зоне орудий лова / А. М. Лихтер // Аналитическая и реферативная информация ВНИЭРХа. Рыбное хозяйство. Сер. Промышленное рыболовство и флот. - М. : ВНИЭРХ, 2002. - Вып. 4. - С. 25-28.

59. Лихтер, А. М. Особенности оценки ориентации и поведения объекта лова в зоне действия физических полей / А. М. Лихтер // Аналитическая и реферативная информация ВНИЭРХа. Рыбное хозяйство. Сер. Промышленное рыболовство и флот. - М. : ВНИЭРХ, 2002. - Вып. 4. - С. 28-31.

60. Лихтер, А. М. Оптимальное проектирование излучателей инфракрасных анализаторов / А. М. Лихтер // Химическое машиностроение : сборник статей. - М. : МИХМ, 1977. - Вып. 8.

61. Лихтер, А. М. Об основных характеристиках метода получения текущей информации при оперативном управлении / А. М. Лихтер, Ю. М. Быков, В. Г. Дюков // Химическое машиностроение : сборник статей. - М. : МИХМ, 1974. - Вып. 2. - С. 35-44.

Размещено на Allbest.ru