Видеосистема для мониторинга зоопланктона и частиц взвеси

В настоящее время измерение вертикальной структуры распределения частиц взвеси выполняют с помощью трудоёмких методов с использованием пробоотбора планктонными сетями или батометрами с последующим визуальным микроскопическим исследованием проб в условиях лаборатории. Для проведения оперативного мониторинга акваторий (экологические и рыбохозяйственные задачи) актуальна видеорегистрация планктона и иных частиц взвеси с передачей изображения в реальном времени оператору. Цветные изображения in situ, полученные с борта судна с помощью зондирующего устройства на грузонесущем кабеле позволяют быстро оценивать концентрацию частиц на горизонтах, визуально селектировать зоо- и фитопланктон. Приводится анализ существующей в настоящее время аппаратуры для регистрации изображений планктона, указаны её недостатки и описывается собственный опыт разработки и результаты испытаний созданной при этом оригинальной видеорегистрирующей аппаратуры. Описана конструкция погружаемой видеосистемы высокого разрешения (2048х1536 пикселей) с оригинальной осветительной системой со стержневыми светильниками на основе мощных белых светодиодов, мгновенно регистрируемый объем воды 150 кубических сантиметров. Показаны примеры регистрации изображений культивированных пресноводных дафний в лабораторных условиях. Приведены результаты работы с камерой в октябре 2019 года на Гидробиологической станции ИПЭЭ РАН (оз. Глубокое, Рузский район Московской области) с получением цветных изображений взвеси до глубины 30 м с одновременным измерением температуры и концентрации растворённого в воде кислорода. Последующей визуальной обработкой полученных на разных глубинах изображений получен оценочный профиль распределения зоопланктона по глубине. Результатом исследований, лабораторных и натурных испытаний стало создание системы оперативной мониторинговой видеосъёмки, позволяющей проводить визуальные исследования планктона in situ, показаны пути улучшения характеристик системы.

1. Виноградов М.Е. (Ред.) 1983. Современные методы количественной оценки распределения морского планктона. М.: Наука, 279 с.

2. Дёмин В.В., Оленин А.Л., Половцев И.Г., Каменев Д.В., Козлова А.С., Ольшуков А.С. 2018. Морские испытания цифрового голографического модуля с использованием измерительно-технологической платформы // Океанология. Т. 58. № 5. С. 817–828.

3. Дёмин В.В., Ольшуков А.С., Наумова Е.Ю., Мельник Н.Г. 2008. Цифровая голография планктона // Оптика атмосферы и океана. Т. 64. № 12. С. 1089–1095.

4. Задереев Е.С., Толомеев А.П. 2013. Cпособ определения вертикального распределения и размерной структуры зоопланктона в водоёме: Патент РФ RU2495451. Бюл. № 28.

5. Левашов Д.Е. 2003. Техника экспедиционных исследований: Инструментальные методы и технические средства оценки промыслово-значимых факторов среды М.: Изд-во ВНИРО. 400 с.

6. Левашов Д.Е., Буланова Н.П. 2014. Подводный видеорегистратор планктона. Патент на полезную модель РФ № RU148827 U1, заявл. 18.07.2014. Бюл. № 35.

7. Смирнов Г.В., Матишов Г.Г., Оленин А.Л., Аистов Е.А., Григоренко К.С., Степаньян О.В. 2014. Морские испытания многоканальной измерительно-технологической платформы // Вестник ЮНЦ Т. 10. № 3. С. 54–60.

8. Смирнов Г.В., Оленин А.Л. 2015. Зонд гидролого-оптикохимический. Патент РФ RU2551670, заявл. 19.08.2013. Бюл. № 15.

9. Katz J., Sheng J. 2010. Application of Holography in Fluid Mechanics and Particle Dynamics // Annu. Rev. Fluid Mechanics. V. 42. P. 531–555.

10. Levashov D.E., Mikheychic P.A., Sedov A. Yu., Kantakov G.-A., Voronkov A.P. 2004. Laser plankton meter TRAP-7A, a new sensor for CTD probing // Sea Technology. 45 (2). 61–65.

11. Picheral M., Guidi L., Stemmann L., Karl D.M., Iddaoud G., Gorsky G. 2010. The Underwater Vision Profiler 5: An advanced instrument for high spatial resolution studies of particle size spectra and zooplankton // Limnol. Oceanogr.: Methods, 8, 462–473.