[发明专利]一种水产养殖水质监控方法及系统

权利要求书

1.一种水产养殖水质监控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，初始化无线传感器网络；

步骤2，通过无线传感器网络的各个传感器节点采集水中的水体信息，对水体信息进行预处理，获得水体信息的有效数据；

步骤3，根据水体信息的有效数据进行藻类爆发预警；

其中，对水体信息进行预处理获得水体信息的有效数据的方法包括以下子步骤：

步骤2.1，令各个传感器节点采集水体信息的时间间隔为tG，当前时刻为tR；

步骤2.2，如果当前传感器节点监测到水体信息中的光照强度满足强光约束条件时，筛选出所有与该传感器节点之间的RSSI强度高于阈值S的各个传感器节点，并且这些传感器节点采集的水体信息中的CO₂浓度值和溶解氧含量值分别满足光合约束条件，将这些传感器节点标记为强光参考节点；阈值S的取值范围为-50dBm至-136dBm；

步骤2.3，如果当前传感器节点监测到水体信息中的光照强度满足弱光约束条件时，筛选出所有与该传感器节点之间的RSSI强度高于阈值S的各个传感器节点，并且这些传感器节点采集的水体信息中的CO₂浓度值和溶解氧含量值分别满足呼吸约束条件，将这些传感器节点标记为弱光参考节点；

步骤2.4，如果当前传感器节点对应的强光参考节点的数量大于弱光参考节点的数量时，标记当前传感器节点在此条件下采集到的CO₂浓度值为无效数据，标记当前传感器节点在此条件下采集到的溶解氧含量值为有效数据；

步骤2.5，如果当前传感器节点对应的强光参考节点的数量小于弱光参考节点的数量时，标记当前传感器节点在此条件下采集到的CO₂浓度值为有效数据，标记当前传感器节点在此条件下采集到的溶解氧含量值为无效数据；

其中，光合约束条件为：

；

呼吸约束条件为：

；

强光约束条件为：，

弱光约束条件为：，

Max(E_tR-N×tG，E_tR-tG)表示第tR-N×tG时刻到第tR-tG时刻中的所有的CO₂浓度值中的最大的值；Min(E_tR-N×tG，E_tR-tG)表示第tR-N×tG时刻到第tR-tG时刻中的所有的CO₂浓度值中的最小的值；Max(Y_tR-N×tG，Y_tR-tG)表示第tR-N×tG时刻到第tR-tG时刻中的所有的溶解氧含量值中的最大值；Min(Y_tR-N×tG，Y_tR-tG)表示第tR-N×tG时刻到第tR-tG时刻中的所有的溶解氧含量值中的最小的值；Max(Lx_tR-N×tG，Lx_tR-tG)表示第tR-N×tG时刻到第tR-tG时刻中的所有的光照强度值中的最大值，Min(Lx_tR-N×tG，Lx_tR-tG)表示第tR-N×tG时刻到第tR-tG时刻的所有的光照强度值中的最小的值，Lx_tR表示当前时刻的光照强度值，Lx_tR-N×tG表示第tR-N×tG时刻的光照强度值，Lx_tR-tG表示第tR-tG时刻的光照强度值；i为取值范围[1，N]的变量；E_tR为当前的CO₂浓度值，E_tR-N×tG表示第tR-N×tG时刻的CO₂浓度值，E_tR-tG表示第tR-tG时刻的CO₂浓度值，Y_tR-N×tG表示第tR-N×tG时刻的溶解氧含量值，Y_tR-tG表示第tR-tG时刻的溶解氧含量值，Y_tR为当前的溶解氧含量值；AND表示并且或者和的逻辑关系，N为光强转变跨度值；

其中，N为光强转变跨度值，光强转变跨度值N的获取方法为以下步骤；

步骤2.2.1，令当前传感器开始采集水体信息时的时刻为t0；设置初始值为t0的变量j；设置N的初始值为1；

步骤2.2.2，当前传感器从j时刻开始采集数据，设置条件：

条件1：E_tt-1≤E_tt≤E_tt+1；条件2：E_tt-1≥E_tt≥E_tt+1；

条件3：Y_tt-1≤Y_tt≤Y_tt+1；条件4：Y_tt-1≥Y_tt≥Y_tt+1；

E_tt表示tt时刻的CO₂浓度值，E_tt+1表示第tt+1时刻的CO₂浓度值，E_tt-1表示第tt-1时刻的CO₂浓度值，Y_tt表示tt时刻的溶解氧含量值，Y_tt+1表示第tt+1时刻的溶解氧含量值，Y_tt-1表示第tt-1时刻的溶解氧含量值，tt为数据采集的时刻变量；

步骤2.2.3，如果当前传感器节点从j时刻开始到tj1-1时刻采集的所有水体信息都满足条件1和/或条件4，tj1为当前传感器节点从j时刻开始首次采集的水体信息不满足条件1和/或条件4的时刻，而从第tj1时刻传感器节点采集的水体信息不满足条件1和/或条件4，则标记第tj1时刻为转变起点时刻，传感器节点从转变起点时刻tj1开始继续采集水体信息，如果当前传感器节点于tj2时刻采集的水体信息满足条件2和/或条件3，则标记tj2为转变终结时刻；此时更新光强转变跨度值N=Round(|tj2-tj1|/tG)，并将j的值设置为tj2然后转到步骤2.2.2；如果当前传感器节点从j时刻开始到tj1-1时刻采集的所有水体信息中存在不满足条件1和/或条件4的水体信息，则转到步骤2.2.4；

步骤2.2.4，如果当前传感器节点从j时刻开始到tj3-1时刻采集的所有水体信息都满足条件2和/或条件3，tj3为当前传感器节点从j时刻开始首次采集的水体信息不满足条件2和/或条件3的时刻，而从第tj3时刻传感器节点采集的水体信息不满足条件2和/或条件3，则标记第tj3时刻为转变起点时刻，传感器节点从转变起点时刻tj3开始继续采集水体信息，如果当前传感器节点于tj4时刻采集的水体信息满足条件1和/或条件4，则标记tj4为转变终结时刻；此时更新光强转变跨度值N=Round(|tj4-tj3|/tG)，并将j的值设置为tj4然后转到步骤2.2.2；如果当前传感器节点从j时刻开始到tj3-1时刻采集的所有水体信息中存在不满足条件2和/或条件3的水体信息，则转到步骤2.2.5；Round()符号为取整函数；

步骤2.2.5，令j的值增加tG并转到步骤2.2.2。