近年來由於台灣南部海域的過漁及近岸海洋污染問題，導致台灣的漁業產量銳減，因此政府鼓勵漁民、企業轉型投入「海洋箱網養殖」。所謂箱網養殖係指在水深超過20 m之海中，利用固定構築的圍網體，於一定範圍水體內飼養大量水產動物之養殖法。台灣的箱網養殖，主要分佈在澎湖、屏東及小琉球沿岸，由於養殖的魚類皆屬於高經濟價值的魚種，因此常有魚群遭竊及網具被破壞的現象發生。養殖業者雖僱用保全人員做防範，卻不能有效的防治，且無法在海上做全時的監控，故此需要研發一套海上的警示系統。而箱網養殖的偷盜行為都發生在夜晚的海上，無法以光學方式監測，因此本研究乃建立以聲學為基礎的警示系統。此系統主要分為硬體及軟體兩部分，硬體部分包含海上聲納浮標及陸上監聽站。聲納浮標基本上為被動式聲納，用於接收海中聲音訊號，並將訊號傳送回陸上監聽站，做即時的聲音判斷及資料分析。陸上監聽站以個人電腦接收海上傳回的訊號後，加以分析並判斷，若有疑似偷魚的狀況，則分階段發出警示訊號，以達到預警的效果。為了自動化偵測並分析訊號，需撰寫控制程式來判斷海上聲納浮標所發出的訊號，看是否足以構成發佈警報的條件，若條件達到則會啟動警示裝置。而撰寫程式必須依實驗數據來定義參數，其所需的兩個主要參數，分別為觸發聲壓位準的門檻值及訊號持續的時間參數。控制程式的參數與聲源、噪音及環境變化有密切關係，所以在本研究中除了足夠的量測與頻譜分析外，噪音位準及聲傳預估模式的建立也是研究重點。

In recent years, the fishery production has been drastically decreased in Taiwan, mainly due to overfishing and coast pollutions, therefore fishermen and corporation are encouraged by government to invest in ocean cage aquaculture. However the high price fishes in the net cage are often coveted, so the incidences of fish stealing and net cage breaking were found occasionally, which cause great economical loss. Security guards or visual monitoring system has limited effect especially in the night when these intrusions occur. This study is based on acoustic measure to build a net cage alarm system, which includes the sonobuoy and monitor station on land. The sonobuoy is a passive sonar that collects the sounds near the net cage and transmits the suspected signal to the monitor station. The signals were analyzed by the control program on the personal computer in the monitor station, and the alarms at different stages could be activated by the sound levels and durations of the analyzed signals.

摘要……………………… i
目錄……………………… iii
圖目錄……………………… vi
表目錄……………………… xi
第一章 緒論……………………… 1
1.1 研究動機…………………… 1
1.2 聲納系統……………………… 4
1.2.1 主動式聲納的漁業應用…… 5
1.2.2 被動式聲納的發展………… 6
1.3 研究目標…………………… 9
1.4 研究流程……………………… 10
1.5 論文架構……………………… 11
第二章 淺海聲場環境…………… 12
2.1 小琉球箱網養殖區……… 12
2.2 淺海聲學…………… 14
2.2.1 環境噪音………………… 14
2.2.2 目標訊號……………… 15
2.3 實海聲學量測……… 16
第三章 聲場環境評估…………… 20
3.1 實驗設備……………… 20
3.1.1 自主式淺海聲學紀錄器… 20
3.1.2 分析系統………………… 22
3.2 聲學校正………………… 23
3.2.1 標準水下麥克風校正…… 24
3.2.2 校正程序………………… 24
3.3 實海聲場分析…………… 26
3.3.1 環境噪音特性…………… 27
3.3.2 目標訊號特性…………… 28
3.4 聲學設定…………………… 31
3.4.1 聲學門檻值……………… 31
3.4.2 警示系統佈放規劃……… 33
第四章 系統設計……………… 34
4.1 硬體規劃…………… 34
4.2 海上聲納浮標架構……… 35
4.2.1 訊號偵測組件…………… 36
4.2.2訊號傳送測組件…………… 40
4.2.3電源供應組件……………… 41
4.2.4外體結構組件……………… 47
4.3 陸上監測站架構…………… 50
4.3.1 訊號接收組件…………… 50
4.3.2 發布警報組件…………… 52
4.4 程式撰寫…………………… 55
4.4.1 設定程式………………… 55
4.4.2 判斷程式………………… 59
第五章 系統測試結果………… 62
5.1 系統校正…………………… 62
5.2 高雄港測試………………… 63
5.3 小琉球箱網養殖區測試…… 66
5.3.1實海系統設定……………… 67
5.3.2 測試結果………………… 68
第六章 結論與建議…………… 71
6.1 成果探討.…………………… 71
6.1 未來發展.…………………… 72
參考文獻. ................... 73
附錄1 設定程式.............. 75
附錄2 判斷程式.............. 90

1.洪建德，吃魚最健康，聯經出版事業公司，1997。
2.中華民國臺灣地區漁業年報，行政院農業委員會漁業署，1993-2002。
3.邱文彥，海洋產業發展，胡氏圖書出版社，2003年6月。
4.陳建州，海上箱網養殖經濟面評估，國立中山大學中山學術研究所碩士論文，1999。
5.胡興華，”台灣箱網養殖發展現況與展望”，漁業推廣工作專刊，第17期pp.1-8，1999年6月。
6.唐宏結，箱網容積變形改善研究，中山大學海洋環境及工程學系碩士論文，2001。
7.黃材成，”箱網養殖工程風險探討”，漁業推廣工作專刊，第17期pp.23-32，1999年6月。
8.黃材成等，風災對漁業產業的影響，國立中山大學海洋科學學院漁業推廣委員會，2001。
9.C. M. Mckinney, “History of Sonar(The Early History of High Frequency, Short Range, High Resolution, Active Sonar),” ECHOES, 12（2）, pp.4-8, 2002.
10.R. J. Urick, Principles of Underwater Sound, McGraw-Hill, 1993.
11.劉金源，水中聲學 —水聲系統之基本操作原理，國立編譯館，2001。
12.李昭興，”海底地震儀在地震監測的應用”，海洋技術季刊，第十三卷•第四期pp.8-11，2004年2月。
13.R. C. Wei and C. H. Lai, “Feasibility Study of Acoustical Dolphin Deterrence,” Second International Conference on the Marine Mammals of Southeast Asia, p.35, 2002.
14.魏瑞昌、賴昌宏，驅離海豚之方式及裝置，中華民國專利（專利號碼180733號），2003。
15.A. D. Goodson, D. Rihan, and A. Smerdon, ”Describing the development of an experimental acoustic dolphin deterrent for use on pelagic pair trawls to study new methods of reducing the by-catch of small cetaceans,” The Irish Scientist, No.10 November 2002.
16.http://www.airmar.com
17.http://www.aquatecgroup.com
18.Jeffers and Robert K., “Acoustic Deterrent System and Method,” U.S. Patent No. 5,610,876, 1996.
19.D. E. Hollinberge and D.W. Bruder, “Ambient Noise Data Logger Buoy,” IEEE Journal of Oceanic, 15（4）, pp.286 -291, 1990.
20.B. G. Petolas, P. Eng. and R. Mahr, Jr., Pe” An ARGOS-reporting, A-size Minibuoy That Measures Ocean Ambient Noise Time Histories for Periods Up to One Month,” IEEE Journal of Oceanic, pp.564-570, 1998.
21.T. W. Lim and J. R. Potter, “Pop-up Ambient Noise Data Acquisition (PANDA) System,” MTS Journal, 33, pp.45-54, 1999.
22.L. E. Freitag, “Passive acoustic localization of the Atlantic bottlenose dolphin using whistles and echolocation clicks,” JASA, 93(4), pp.2197-2205, 1993.
23.R. Aubauer, M. O. Lammers and W. W. L. Au, “One-hydrophone method of estimating distance and depth of phonating dolphins in shallow water,” JASA, Vol.107, No.5, pp.2744-2749, 2000.
24.陳陽益等，振興海洋產業建請成立「海洋園區」專案計畫（草案），國立中山大學海洋科學院，2002。
25.李賢華，”張力繫纜式箱網受風浪之動力行動”，漁業推廣工作專刊，第17期pp.33-37，1999年6月。
26.R. J. Urick, Ambient Noise in the Sea, Peninsula, 1993.
27.G. M. Wenz, “Acoustic Ambient Noise in the Ocean: Spectra and Source,” J. Acoust. Soc. Am., Vol.34, 12, pp.1936-1956, 1962.
28.潘桂成，地圖學原理，圖地文化事業有限公司，1995年12月。
29.顏嘉佑，自主式淺海聲學紀錄器之研發，中山大學海下技術研究所碩士論文, 民國92年7月。
30.H. Li, T.B. Koay, J. R. Potter, and S.H. Ong, “Estimating Snapping Shrimp Noise in Warm Shallow Water,” Oceanology International '99, Singapore 1999.
31.J. R. Potter and T. B. Koay, “Do Snapping Shrimp Chorus in Time or Cluster in Space? Temporal-Spatial Studies of High-Frequency Ambient Noise in Singapore Waters,” ECUA 2000, Lyons, France July 2000.
32.鮑亦興、郭茂坤、陳琪芳，船舶振動與水中訊號，國科會水中聲學之理論與實際研究，1994。
33.D. E. Hollinberge and D.W. Bruder, "Ambient Noise Data Logger Buoy," IEEE Journal of Oceanic Engineering, 15（4）, pp.286 -291, 1990.
34.林勝豐，浮標資料無線電傳輸技術，工業技術研究院能源與資源研究所，1993。
35.Adel S. Sedra and Kenneth C. Smith, Microelectronic circuits, Saunders College Publishing, 1992.
36.無線電界月刊編輯部，電晶體電路製作集錦，無線電界雜誌社，1991。
37.趙震初，無線電技術基礎，北京理工大學，1993。
38.黃文雄，太陽能之應用及理論，協志工業叢書，1978。
39.邱創乾，資料擷取系統實務，立治有限公司，1997。
40.王正男，惠汝生，自動量測系統—LabVIEW，全華科技圖書，2000。
41.蕭子健、儲昭偉、王智昱，LabVIEW基礎篇，高立圖書有限公司，2001。