[发明专利]基于溶解氧预测的水产养殖方法及系统

说明书

本发明公开了基于溶解氧预测的水产养殖方法及系统，通过DHT11温湿度传感器、DS18B20水温传感器、BMP180气压传感器采集到的气温、气压、水温、空气湿度等4类水产养殖数据。在此基础上通过溶解氧预测模型得到第5类数据即溶解氧的预测值，以替代传统水产养殖系统中造价高昂的溶解氧传感器，降低系统硬件成本。将这5类数据融合为环境数据，基于此计算出实时的渔场健康值，从而实现增氧机等设备的实时控制。此外引入数据可视化技术，对环境数据进行高维数据可视化，为用户在养殖状况估算、水质判断等方面提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及水产养殖自动化领域，具体涉及基于溶解氧预测的水产养殖方法及系统。

背景技术

现有的水产养殖管理方式主要分为纯人工养殖和自动控制系统两种。

纯人工养殖是最传统的养殖方式，在投料、增氧机控制、水温调节、定时巡塘、检查鱼病等养殖的每个环节都必须要人工参与。纯人工养殖方式存在着开启养殖设备不及时、增氧时间过短等明显弊端。以增氧机的控制为例，需要根据经验来控制增氧机的开启以及增氧时间的长短。如果没能准确判断增氧的时机，或者鱼塘管理者没有及时开启增氧机，就可能出现因水体溶氧不足造成鱼类死亡。此外，如果增氧机出现堵转而没能及时发现，可能会烧毁增氧机，无法保证及时有效管控池塘环境。

为解决纯人工养殖的设备管控不及时、不合理等问题，出现了基于传感器与电控系统的自动控制系统。该系统主要以单片机为核心，配置实现各种功能的外围元件。在硬件完整的基础上处理器通过软件程序的运行，与各单元外围电路进行通信，控制各功能模块的正常工作。以水产养殖增氧机的自动控制为例，目前国内外主要存在两种形式：1、到某个特定时刻如夜间或阴雨天，通过自动控制电路自动开启增氧机；2、采用编码解码无线收发组件进行信号的传输，将采集到的溶解氧等信号进行处理，通过无线组件将信号发送给中央处理器并判定当前采集的溶解氧是否超过预设阈值，从而操作增氧机的开启。但由于阈值是固定的，容易造成误判。

现有基于传感器的水产养殖管理系统存在以下缺点：

(1)部分传感器如溶解氧传感器等价格昂贵，使得硬件成本高昂。

(2)只能通过设置固定时间和固定阈值来控制设备，不能根据具体情况实时控制设备开启，容易造成误启动、误关闭以及能源浪费，无法做到真正的智能化。

(3)数据利用率不高，采集到的数据没有做更深入的分析，不能帮助用户解决一些养殖过程中出现的的问题，如水产养殖的健康检测或提出养殖建议等。

(4)设备体积过大，系统耦合性较高，导致后期设备维护时不能针对某一零件进行升级或更换，后期维护成本较高。

现有的基于溶解氧预测的水产养殖管理系统存在以下缺点：

(1)模型预测效果不稳定，预测算法计算复杂度高，模型训练速度慢。

(2)将模型嵌入到硬件中进行本地计算时，对硬件性能要求较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有溶解氧传感器价格昂贵、只能通过设置固定时间和固定阈值来控制设备、数据利用率不高、设备体积过大、模型预测效果不稳定和模型训练速度慢等问题，目的在于提供基于溶解氧预测的水产养殖方法及系统，基于传感器采集到的气温、气压、水温、空气湿度等4类环境数据，采用溶解氧预测模型对这4类数据进行回归分析预测，预测精度和运行效率均优于其他模型，能替代造价高昂的溶解氧传感器，从而大幅度降低系统的硬件部署成本。

基于溶解氧预测的水产养殖方法，包括以下步骤：

步骤1：节点模块的传感器采集到水产品养殖基本数据；

步骤2：将所述水产品养殖基本数据经过节点模块的数据采集发送单元发送给网关模块中的接收控制模块；