Рыба-датчик

Рыба -сенсор — это небольшое пластиковое трубчатое устройство, содержащее датчики. Оно предназначено для записи информации, например, физических напряжений, которые испытывает рыба при движении по течениям от турбин плотины. ^[1]

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

Рыба-сенсор собирается вручную в Bio-Acoustics & Flow Laboratory в PNNL. Она получает финансирование от Electric Power Research Institute и Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики США .

Ниже приведены спецификации, 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 США за штуку
• Гироскоп: Модель ITG-3200, InvenSense Inc. ^[3]
• Ориентация: Модель LSM303DLHC eCompass module производства STMicroelectronics, Женева, Швейцария ^[3]
• Применение: 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., произведенная в Хэмптоне, штат Вирджиния, способная создавать 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 по Цельсию 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 всплывать на поверхность для извлечения.
• Четыре светодиодных индикатора для поиска и диагностики, мигающие оранжевым, желтым и зеленым цветом

Данные, собранные с сенсорной рыбы, используются для создания новых конструкций для турбин плотин. Стареющие плотины требуют модернизации и обновления, и соображения о воздействии на рыбу могут быть приняты во внимание.

Рыба-сенсор изначально была разработана для изучения эффектов наиболее распространенного типа турбины в бассейне реки Колумбия , турбины Каплана. Большинство испытаний проводились на плотине Айс-Харбор , сооружении высотой 100 футов. Внутри турбины этой плотины изменения давления, испытываемые человеком, такие же, как при мгновенном перемещении от уровня моря до вершины горы Эверест . ^[4]

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

Датчик рыбы помещается в резервуар для выпуска рыбы наверху плотины. Там он начинает регистрировать данные, перемещаясь вниз по трубе выпуска ступицы. Затем он входит и проходит через турбину. Оттуда он смывается в отводящий канал и забирается на лодке.

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

Первая версия была разработана в конце 1990-х годов и называлась «Flubber Fish». ^{[6] [7]} Она была создана для повышения выживаемости лосося во время его путешествия через плотины бассейна реки Колумбия. Она была прозрачной, покрытой резиной и выглядела как рыба. ^[8]

Модель второго поколения сможет вместить другие гидравлические конструкции и турбины. Она имеет улучшенные датчики для определения давления, лучшие акселерометры и лучшие гироскопы , которые определяют скорость вращения . Внутри устройства находится радиопередатчик . Также есть устройство, которое сбрасывает два груза через определенный промежуток времени. Это позволяет рыбе-датчику выходить на поверхность для извлечения.

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Рыбы-сенсоры» .

• Разработка и внедрение новой автономной сенсорной рыбы для поддержки развития передовой гидроэнергетики , ZD Deng, J. Lu, MJ Myjak, JJ Martinez, C. Tian, ​​SJ Morris, TJ Carlson, D. Zhou и H. Hou
• Технический отчет: Характеристика условий прохода рыб через плотину и турбинный блок 1 на плотине Фостер, штат Орегон, с использованием сенсорной рыбы, 2012 г. , февраль 2013 г.
• Синтез данных датчиков о рыбе для оценки условий прохода рыбы в турбинах, водосбросах и обводных сооружениях – Фаза 1: Исследование водосброса плотины Даллес, 31 декабря 2007 г.
• Эволюция сенсорного рыбного устройства для измерения физических условий в суровых гидравлических средах , TJ Carlson, JP Duncan, февраль 2003 г.