Ус доорх илрүүлэгч төхөөрөмжийн үүрэг орчин үеийн загас агнуурын менежментэд

Феномен: Технологид суурилсан загас агнуурын арга барил руу шилжих явц

Загас барих аж ахуй нь ойролцоогоор 2020 оноос хойш ихэд өөрчлөгдсөн. Их хэмжээний загас барих хувиараа түүхийгээр хайж байгаа томоохон загасны онгоцдын гурван хоёр нь одоо загас илүү сайн барьж, орчны дүрмийг мөрдөхийн тулд ус доорх сенсор болон бусад технологийн тоног төхөөрөмжийг ашиглаж байна. Яагаад гэвэл 2024 онд гарч ирэх шинэ судалгаанд зааснаар эдгээр технологийг хэрэглэсэн загасчин нь хуучин арга замыг ашигладаг бусадтай харьцуулахад 41 хувиар бага залуу загас барьдаг болсон юм. Өнөөдрийн ихэнх капитанууд олон чиглэлийн дууны цацраг ашиглан загасны цэргийг бүх чиглэлд хаана байгааг харах боломжийг олгодог, загасыг цуглуулахаас өмнө хамгийн багадаа ямар хэмжээтэй байх ёстойг тодорхойлох журамд нийцэхэд тусалдаг програм хангамж болон загасны төрлөөс хамааран ялгаж чаддаг компьютерийн системийг ашигладаг.

Хамтлаг: Дууны цацраг ашиглан загасны нөөцийг үнэлэх арга

Сүүлийн үеийн зураг авах дууны технологи нь 1.8 МГц давтамжийн цацрагийг илгээж, загасны түрхэг доторх ганц загасны хэлбэрийг тодорхойлох чадвартай. Калибрын шалгалтууд нь загасны уртыг ойролцоогоор ±7 см-ийн нарийцтай хэмждэг болохыг харуулсан. Эдгээр системийг онцлог болгодог нь хоёр тэнхлэгт сканерлэх чадвар юм. Хуучин хугацааны дууны эсрэгчидийн арга барилаас ялгаатай нь, энэ нь усны багана даяар эзлэхүүний хэмжилтэнд үндэслэн биомассыг тооцоолдог. Загасчид болон судлаачид энэ системийг жинхэнэ сүлжээний барилттай харьцуулан туршсан бөгөөд нээлттэй ус ба хөндий дээр амьдардаг загасны популяцид ямар төрлийн загас байгааг тодорхойлох үед 89% -ийн тохиолдолд үр дүн нийцсэн байдаг.

Чиг хандлага: Арилжааны загас барих үйл ажиллагаанд бодит цагт өгөгдөл интеграцлах

Загасчид одоо усны доорх сканерийн мэдээллийг боловсруулж, хиймэл дагуултай холбогдсон самбар дээр сканерийн үйлдэл эхэлснээс хойш зөрхөн 90 секундын дотор харуулах боломжтой болсон бөгөөд ингэснээрээ тэд ашиглагдах ногооны хэмжээг нисэх явцад удирдан зохицуулах боломжтой болсон. Шинэ систем нь завины капитануудыг том жижиг олон тооны загас байгаа бүсийг сонгоход тусалж, хамгаалагдсан бүс болон жижиг загаснууд байгаа газраас зайлсхийх боломжийг олгодог. Их Атлантын далайн сайргааны агнааны талбарт авсан анхны үр дүнгээс сонирхолтой зүйл гарч ирсэн. Завинууд энэ бодит цагийн сонарын зураглалыг автоматаар ангилдаг тоноглолтойгоо хослуулбал зөв төрлийн загасыг ойролцоогоор 23 хувиар илүү их хадгалж чадаж байна. Энэ нь далайн дунд буруу зүйлсийг хайхад цагийг алдах хүн хэн ч хүсэхгүй тул логиктай таарч байна.

Дүрсийн Сонор Хэрхэн Загасны Уртыг Наад зах нь Тодорхойлох боломжийг Олгох вэ

Зураг авах дууны системүүд нь эвгүй орчинд ч гэсэн миллиметр түвшний нарийвчлалд хүрэх боломжийг олгодог дохио боловсруулах, хувиргаурын технологийн шинэчлэлттэй хамт загасны биомассыг үнэлэхэд зориулан эрүүл мэндэд хортой нөлөө үзүүлэхгүй уртыг хэмжих боломжийг олгох замаар хувьсгалын өөрчлөлтийг амилуулсан.

Зураг авах дууны систем ашиглан загасны уртыг тодорхойлох аргачлал ба калибрак

Өнөөгийн дүрс авах цуурайн системүүд нь загасны агаарын хөндийг илрүүлэх, мөн тэдгээр нарийн чимээний сүүдрийг уншихын тулд ирмэгийн илрүүлэлтийн арга техникийг машин зохицуулахтай хослуулан ашигладаг. Өнгөрсөн жилийн зарим туршилтууд эдгээр системүүд нь шаардлагатай эталон объектуудын урттай сайн тохируулсан үед зочин зах зээлийн нэн чухал гэж үздэг зургаан төрлийн загасны хувьд ойролцоогоор 97% нарийвчлалд хүрч чаддаг болохыг харуулсан. Ихэнх мэргэжилтнүүд баталгаат урттай металл стержень болон бодитоор барьж буй амьд загасыг агуулсан өдөр бүр тохируулахыг зөвлөдөг. Энэ нь температурын өөрчлөлт цуурайн тоног төхөөрөмжид үзүүлэх нөлөөг засварлахад тусалдаг. Эдгээр тохируулгаас хамаарч ус доорх итгэлтэй мэдээлэл цуглуулах эсэх нь шийдэгддэг.

Цуурайгаар хэмжих өндөр нарийвчлалын хэмжээний үнэлгээний талбайн баталгаажуулалт

Берингийн тэнгис дээрх шинжилгээний үед сонорын хэмжсэн загасны урт болон торонд барихад авсан жинхэнэ хэмжээтэй ойролцоогоор 92 хувийн таамаглал (NOAA-гийн 2022 оны мэдээгээр) гарч ирсэн бөгөөд энэ нь ойролцоогоор 15 мянга орчим загасны загварыг судалсан. Үлдсэн 8 хувийн зөрүү нь ихэвчлэн хурдан хөдөлдөг нээлттэй далайн загаснуудаас үүдэлтэй байв. Учир нь сонор нь секундэд зөвхөн 30 кадр барьж чаддаг тул эдгээр амьтад хөдөлгөөндөө бүрэн сунгах үед заримдаа алгасдаг. Одоогийн үеийн тоног төхөөрөмжүүд энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд загасны цэргийн дээр, доороос болон олон өнцгөөс авсан дүрсийг судлах тусгай компьютерийн програмуудыг ашиглан илүү нарийн үнэлгээ гаргахыг оролддог.

Маргааны шинжилгээ: Визуал таних болон сонороор хэмжих аргаар авсан өгөгдлийн хоорондын зөрүү

Зураг авах дууны доорги нь хөтөч нарын оруулж болох хэмжилтийн алдааг тодорхой арилгадаг боловч, мөгөөрс шиг хавтгай загасыг хэмжихэд хэр сайн ажиллах талаар одоог хүртэл маргаан үргэлжилж байна. Өнгөрсөн жилийн нэг судалгаа сонирхолтой зүйлийг харуулсан: мөгөөрстэй адил хавтгай загасны хувьд хэмжилтийн ялгаа нь бөмбөлөг хэлбэртэй загаснаас ойролцоогоор 22% их байв. Асуудал нь дооргийн тоноглол эдгээр хавтгай амьтдын далайн ёроол дээр хэвтэх байдлыг урт өөрчлөлтөөр андуурч байгаад онооход бэрхшээл үзүүлдэгтэй холбоотой мэт санагдаж байна. Гэхдээ сайн мэдээ нь: хэрэв хүмүүс хэвтээ ба вертикаль чиглэлд хэмжилтийг шалгадаг хоёр цацрагтай системийг ашиглаж эхэлбэл, алдааны түвшин 5%-иас бага болтлоо буурдаг. Заримдаа доголдох ч байсан ч илүү их судлаачид энэ технологийг ашиглаж эхэлсэн нь гайхамшиггүй.

ARIS Доорги Нийлмэл Орчинд: Нарийвчлалтай Загас Илрүүлэлт ба Хэмжих

Булгийн Усанд ARIS Дооргийг Ашиглан Загас Илрүүлэх, Хэмжих Үйл Ажиллагааны Давуу Тал

Адаптив Жижигрийн Зураглалын Сонарын Систем (ARIS) нь харагдац муутай үед маш сайн ажилладаг бөгөөд энгийн оптик арга замууд ажиллах боломжгүй үед ч гэсэн үр дүнтэй байдаг. Энэ сонор нь усанд байгаа бүх тун, бархасбад гаргаж чадах 1.8 МГц орчимхын өндөр давтамжийн дохиог цацруулдаг. Цэвэржүүлэх зэрэгт ойролцоо нарийвчлалтай, цацрагийн өргөн хязгаар нь ойролцоогоор 0.3 градус байдаг энэ систем нь загасны хэлбэр, жинхэнэ хэмжээг тодорхойлоход хангалттай нарийвчлалтай зураг гаргадаг. Энэ нь бүх зүйл ижилхэн харагдах туяатай мөрөнд амьдардаг загас, сарьсан загас зэрэг донсны амьтдын хэмжээг тодорхойлоход ихэвчлэн чухал ач холбогдолтой. Fisheries Research сэтгүүлд 2021 онд хэвлэгдсэн судалгаанд ARIS-ийг цонхийн шилэн саванд туршсан бөгөөд загасны ялгаатай зүйлүүдийг ойролцоогоор 82 хувийн нарийвчлалтай таниж чадсан байна. Усанд будагдсан өнгөнүүдийг танихад тулгуурлахийн оронд систем нь загасны хөдөлгөөн ба биеийн хэлбэрийг судалдаг. Энэ технологийг ашиглаж байсан талын ажилтангуудын хэлж буйгаар ижил усанд торгоороо сүлжээ татахаас ойролцоогоор 40 хувиар бага хугацаа зарцуулдаг бөгөөд цаг хугацаа болгон тооцоотой байдаг талын судалгааны үед онцгой чухал ач холбогдолтой.

Туршилтын судалгаа: Миссисиппи голын махчин загасны хяналтын үеэр ARIS-ийг ашигласан нь

2022 онд шинжлэх ухааны хүмүүс Миссисиппи гол руу гулсаж буй маш бараан 15 миль урттай хэсэгт шинэлэг ARIS 3000 системийг суурилуулсан. Тэдний олж мэдсэн зүйл бол жинхэнэ гайхамшигтай байсан. Тэдний дууны радар нь бүх л сургууль нь цөцгийн будааны шиг нягт орж байхад ч тусдаа тусдаа махчин загасны хэмжээг 2 см хүртэл ялгаж чадсан. Үнэндээ тэнд жиших төлөвт орсон олон тооны загаснууд байгаа нь өмнө хэн ч таашаагүйгээс хамаагүй их, ойролцоогоор 18,700 байсан. Дараа нь тэд зарим торонд хулавч ашиглан эдгээр тоог шалгасан. Хамгийн сайн тал нь энэ арга нь амьтдын үржих үеийн үед оролцоогүй бөгөөд хамгаалах ажилд маш их ач холбогдолтой байсан. Мөн энэ нь устай амьтдын тоог улирлын хувьд долоо хоног шаарддаг ардчилсан судалгааны арга замаас илүү хурдан мэдээлэл өгсөн.

Стратеги: Сургуулийг ялгахад трансдьюсерийн байршил болон хүрээний хурдыг үр дүнтэй болгох

Хамгийн сайн үр дүнгийн тулд ARIS трансдьюсерийг усны гадаргаас доош 1.2-1.5 метрийн орчимд байрлуулаарай. Энэ гүн нь системийн объектыг олж чадах хамгийн их зайн (ойролцоогоор 40 метр) болон пикселд ойролцоогоор 2 мм нарийвчлалтай дэлгэрэнгүй зургийн хооронд тэнцвэрийг сахидаг. Хүчтэй урсгал бүхий усанд ажиллах үед кадрын хурдыг секундэд 15 кадр хүртэл нэмэх нь томоохон ялгаатай байдаг. Бид энэ нөхцөлд хөдөлгөөний шалтгаант размын улмаас загасны уртыг тооцоолох үед тодорхой уншилтууд буруутаж байна гэж анзаарсан. Талын туршлага мөн гайхамшигтай зүйлийг харуулсан. Дууны сенсорыг урсгалын дагуу ойролцоогоор 30 градусын өнцгөөр байрлуулах нь загаснуудын цэргийн дотор тусдаа загасуудыг ялгах чадварыг илүү сайжруулдаг. Энэ нь туяа ихтэй шороонцорт усанд ялангуяа сайн ажилладаг бөгөөд тестийн явцад дууны сенсорын ялгах чадвар ойролцоогоор гуравны нэгээр сайжирсан байна.

Өндөр давтамжит дууны нарийвчлалын техникийн хязгаар, хөгжил

Өндөр давтамжийн дууны хэмжилтэнд долгионы урт болон зорилгын нарийвчлалын хоорондын харьцаа

1 МГц-ээс дээш ажилладаг ус доорх илрүүлэгч тоноглол нь миллиметр түвшний нарийвчлалд хүрдэг боловч давтамж болон үр дүнтэй хүрээний хооронд урвуу хамаарал үүсдэг. Богино долгионы урт (1.6 МГц дээр 2.3 мм) загасны ясны нарийн хэмжилтийг боломжжуулдаг бол 500 кГц-ээс доош систем нь дэлгэрэнгүй мэдээллийг алдаж, гүнд 30%-иар илүү нэвтрэх чадвартай байдаг. Загасны аж ахуй одоогоор 1.2–2 МГц-ийн системийг 25 м-ээс бага гүнд <0.5 см зорилгын нарийвчлал болон сигналын 85% хадгалалтыг тэнцвэржүүлэх боломжтойгоор ашиглаж байна. Сүүлийн үеийн алгоритмын ахиц нь фазын зөрүүний дарааллын шинжилгээгээр туяаны саатлын саатлыг даван туулдаг.

Өгөгдлийн цэг: Сүлжээгээр хийсэн дээж авалт ба 1.6 МГц-ийн дууны ундаргаар хийсэн хэмжилтийн хооронд 92% хамаарал байв (NOAA, 2022)

Чесапикийн булангийн цэвэр усны системд NOAA-ийн хийсэн харьцуулалттай судалгаа нь 12 төрлийн загасны уртыг сонаар тодорхойлж, торгоноор барих аргатай харьцуулсан. 1.6 МГц-ийн системүүд дараах үр дүн гаргасан: - Шар амтлаг загасны хувьд дундаж абсолют алдаа 2.8% (35–80 см завсар) - Хэмжээний тархалтын гистограмм дээр 91.7% давхцал Газрын 18 м-өөс доошхон хэсэгт хэмжилтийн нарийвчлал 14%-иар буурч, ялангуяа аккустик сүүдэр үүсэхэд зөрүү гарч байв.

Монголын эрх таамаглал: Давтамж өндөр бол сайн – Гүн усанд дохио сулрах

2.4 МГц-ийн систем 0.3 см-ийн объектыг тодорхойлох чадвартай ч гэсэн гүнд 10 м бүр дээр түүний үр дүнтэй радиус 48%-иар буурдаг нь бөмбөрцөг задралын алдагдлаас шалтгаална. 40 м гүнд 400–700 кГц-ийн системүүд илүү өндөр давтамжийн төхөөрөмжүүдийн 29%-той харьцуулахад 72% зорилт таних нарийвчлал хадгалдаг. Хүйтэн усны термоклиний давхаргууд өндөр давтамжийн дохиог илүү их сулруүлдэг бөгөөд 2023 оны талбайн шалгалтаар 10°C-ийн доорх давхарганд 1.8 МГц-ийн цацрагийн сулрах хурд гурвалсан нэмэгдсэн байв.

Талбайн үед хэмжиж буй ба традицион аргаар загасны хэмжээг тодорхойлох: Практик харьцуулалт

Талбайд суурилсан загасны хэмжээ тодорхойлох арга барилын зөөвөр болон хурдны давуу тал

Судлаачид одоогоор эдгээр жижиг гарын авлага доторх дууны долгионтой төхөөрөмжийг ашиглан загас тоолох боломжтой болсон бөгөөд эдгээр төхөөрөмжийн жин 4 кг-аас бага байдаг. Эдгээр төхөөрөмжүүдийг жижиг завснаас эсвэл газраас ч хаяж болох бөгөөд өмнөх арга барилтай харьцуулахад томоохон багууд усанд сүлжээгээр татаж, барихад бүх өдрийг зарцуулж, дараа нь барьсан зүйлсээ шалгаж ангилдаг байсан арга илүү сайжирсан юм. Шинэ талбайн системүүд нийт загасны цэргийн хэмжээний талаар шууд мэдээлэл өгдөг бөгөөд ихэвчлэн зөвхөн 10 минутын дотор гардаг. Туршилтууд нь эдгээр зөөвөр дууны долгионтой дүрсийн системүүд муу харагдахад ч ойролцоогоор 89% нарийвчлалд хүрч чаддаг бөгөөд лабораторийн үнэтэй багаж хэрэгслүүдтэй адилхан үр дүнтэй боловч дээжийг лабораторид илгээж дараа нь хэдэн өдрийн дараа үр дүнг хүлээх шаардлагагүйг харуулсан.

Дууны долгионтой төхөөрөмж ба традицийн загасны хэмжилтийн аргуудын харьцуулалт: Барих аргаар дээж авах vs. Гэмтээхгүй дүрсийн арга

Эрдэмтэд загас барин судлах үедээ экосистемийг хямардуулж, хэмжээний талаарх зарим чухал мэдээллийг алгасдаг. Дуранчид жийргэвчрийн популяцийг хэмжихдээ ихэвчлэн том загасыг алгасдаг бөгөөд стерео-сонорын технологийг ашигласан судалгааны дагуу уртыг ойролцоогоор 12%-иар бага тооцдог. Ингэсэн хэдий ч сонорын заалт нь одоогийн байдлаар авах боломжгүй зарим биологийн мэдээллийн тулд хуучин аргууд хэрэгтэй үлдсээр байна. Жишээ нь загасны ясанд байгаа насны тойргууд нь түүний түүх, өсөлтийн загварын талаар их зүйлс хэлж өгдөг.

Стратеги: Сонор ба физик гаралтай торгоноор хольж хянах програм

Загасны нөөцийг удирдах бүлгүүд энэ үед өдөрт ойролцоогоор 2-5 квадрат километр талбайг хамарсан энгийн дууны долгион (сонор) ашиглан шалгах ажиллагааг жигдсэн торгоноор дарагдал багатайгаар (ердийнхээс ойролцоогоор 10%-иар бага хүч чадалтайгаар) сонгон явуулах аргуудыг нэгтгэж эхэлсэн байна. Энэ хослол далайн орчинд учруулах эвдрэлийг ойролцоогоор 40-60 хувь бууруулдаг бөгөөд мөн судлаачид сонорын дэлгэц дээр харж буй зүйлсийг торгоноор барихад олдсон жинхэнэ загаснуудтай харьцуулах боломжийг олгодог. Өнгөрсөн жилийн NOAA-ийн туршилтын үр дүнгээр үзэхэд ийм холимог арга нь зөвхөн хардлагатай торгоноор судлах арга хэрэглэсэнтэй харьцуулахад далайд цэвэрлэгдэж буцаагдаж байсан үхсэн загасны тоог ойролцоогоор 18% бууруулсан байна. Тиймээс голдуу, экосистемийг хамгаалах, загасны нөөцийн талаар нарийвчлалтай мэдээлэл цуглуулах хоёр зорилгод нийцэхийн тулд янз бүрийн арга техникийг хослуулах нь илүү үр дүнтэй байж магадгүй.