[发明专利]水体含氧量动态约束处理分层控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及水体含氧量控制调节方法，尤其涉及一种水体含氧量动态约束处理分层控制方法。

背景技术

水体含氧量是关系水体水生动植物健康生长的关键指标，水体含氧量大小通常用每升水毫克数溶解氧DO表示。淡水中DO≈8～10mg/L。它与诸多因素有关，主要涉及物理指标因素和生化指标因素两方面：其中物理指标因素包括水温、光照强度、水深、水域面积、水流速度、悬浮物固体浓度等；生化指标因素包括水体动植物数量、好氧有机物浓度、盐度、化学需氧量COD、生化需氧量BOD等。对这些指标因素的测定有比较成熟的传感器供我们采购使用，但普遍价格昂贵，且测得的数据有效性反应的水域面积较小。

近年来水体的污染使得水资源更加匮乏，与之不相称的是人类对于诸如鱼虾蟹等水产的食用量的增加。因此集约化的整体式多水域分类养殖是现今水产养殖的发展模式，及在湿地或室内环境中将水体划分为若干个区域，不同区域养殖不同种类的水产。通过控制水体之间水流流通，营养物互换等达到具有一定抗环境波动的生态养殖系统。

对于这种规模化养殖系统，面临的主要问题是，该系统若采用常规的单个水域单个的控制方案，想要全面准备掌握水体含氧量，对于诸多物理指标因素和生化指标因素，将带来整体传感器数量的增加，势必带来场地投资成本的增加，监控数据复杂，分析耗时长的问题；若仅采取增设曝气头，不间断增氧的被动式方式，势必带来养殖过程中能耗成本的增加。

因此为了避免上述的成本的提高，并且通过检索查新后我们发现：如何以最小的传感器监控设备建设投入换来可以根据不同区域、不同养殖对象动态化增氧的分层控制途径是现有技术人员在水体含氧量控制中从未发现和试图解决的研究领域。

发明内容

本发明为了解决现有技术问题，提出一种将水体按照层级划分后，对影响水体含氧量信号的因素细分后，通过因素值下传约束、上传约束、时变经验值平滑约束、指标值范围约束等综合约束后得到动态特性参数的分层控制方法。即水体含氧量动态约束处理分层控制方法。

本发明的具体方法如下：一种水体含氧量动态约束处理分层控制的方法，其特征在于：在多个可以互通的水域的每一块水域中设置一个或多个传感器，其中在每块水域中的所述一个或多个传感器进行对含氧量的一个或多个特性的测量，以使得在水流依次流经的更低层水域中工作的所述一个或多个传感器对与含氧量相关的逐渐更小细分的一个或多个特性的测量，从而获得分层控制所需的对不同层级水域间中调节含氧量的控制对象的动态参数。

作为一种优选：其中第一即最高层包括对所述的含氧量信号的总体计量的根节点，该根节点的含氧量信号的总体计量对与含氧量相关的逐渐更小细分的一个或多个特性的测量值在设定最终动态参数值波动范围时进行区间上的约束。

作为一种优选：与含氧量相关的逐渐更小细分包括水体生化指标细分和水体物理指标细分二者之一或全部。

作为一种优选：生化指标和物理指标之间也可以以其中之一为参照对另一指标在设定最终动态参数值波动范围时进行区间上的约束。

作为一种优选：设定特定的层级水域对所述含氧量信号的计量而导出的信息在该层水域中被下传到一个或多个更低层级的水域，以便影响在这样层级水域中的传感器信号分析和控制对象的工作。

作为一种优选：设定特定的更层级水域对所述含氧量信号的计量而导出的信息在该层水域中被上传到一个或多个更高层级的水域，以便影响在这样层级水域中的传感器信号分析和控制对象的工作。

作为一种优选：每一层级水域的含氧量信号的总体计量被含氧量时变经验值曲线平滑后修正。

作为一种优选：传感器和控制对象采用远程无线传输方式，将信号送到远程监控中心。

作为一种优选：控制对象是水域间水体交换的阀门开度、增氧泵运行时长。

综上所述，本发明的有益效果是：水体按照层级划分后，对影响水体含氧量信号的因素细分后，通过因素值下传、上传、可以明显减少传感器监控设备建设投入，成本减少；指标值范围约束等综合约束后得到动态特性参数保证该水域所需的含氧量调整稳定性，以及保证水体整体调控的稳定性。又利用时变经验值平滑约束实现了放置水体含氧量控制信号的异常波动带来的控制对象寿命的减少，达到减少维护成本的作用。

附图说明

图1：多层级水域的水体含氧量动态约束处理分层控制过程框图。

图2：以某1小时水体总体溶解氧计量值增益图为约束参照下，某水域生化指标值和物理指标值对应的溶解氧增益值范围约束示例图。