[发明专利]一种用于工厂化水产养殖溶解氧的调控系统及方法

权利要求书

1.一种用于工厂化水产养殖溶解氧的调控系统，其特征在于，包括数据收集模块、预测模块、调控模块、报警模块及总控模块；

所述数据收集模块用于获取所述调控模块反馈的调控量参数及所测时间点养殖池中的环境变量参数，并将所述调控量参数和环境变量参数输送至所述预测模块；判断所获取的调控量参数和环境变量参数的状态是否异常，若异常，则将异常结果发送至所述报警模块，其中所测环境参数包括水温，pH值，溶解氧，电导率；

所述预测模块用于将传感器接收的所述调控量参数和环境变量参数按4组为一单元进行划分，在每个单元中随机选取水温、pH值、溶解氧、电导率及调控量的值，形成输入向量并进行归一化预处理，将此向量与自身转置相乘形输入矩阵，使用训练好的算法模型，通过两次连续的抽象递进卷积，获得预测结果，根据所述预测结果及标准参照值，生成调控量值及调控命令，将所述调控量值和调控命令传送至调控模块；

所述调控模块通过接收调控量值及调控命令，对所述调控量值进行变换，根据变换后的调控量值实施具体操作动作；

所述报警模块对所述环境变量参数以及预测结果进行实时监测，当出现异常时进行报警；

所述总控模块用于对所述数据收集模块、预测模块、调控模块、报警模块进行调度与管控。

2.根据权利要求1所述的调控系统，其特征在于，所述数据收集模块包括若干个参数传感器、传送器及数据信号通路和决策器；

其中，所述参数传感器安放在养殖池中采集相应的环境变量参数，通过所述传送器及数据信号通路传送至所述预测模块和总控模块；

所述决策器用于根据所述环境变量参数与标准值的比值超过预设范围，判断获知环境参数变量异常，并将环境变量参数异常的信息传送至所述报警模块。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预测模块包括预测计算单元和数据信号通路，所述预测计算单元用于根据预设的预测算法，预测未来一段时间内的溶解氧值、并根据预测的溶解氧值计算相应的调控量值，生成调控命令。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调控模块包括调控单元、增氧机和数据信号通路；

所述调控单元存储由预测模块发送的调控量值及调控命令，控制所述增氧机的开启和关闭，并对增氧量进行控制；

所述增氧机安放在养殖池上水口通路附近，根据所述调控单元的控制，实施增氧操作。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述报警模块包括多个报警器和音箱；其中，每个所述报警器，对应一种异常情况，以实现对传送来的异常进行分类报警；所述音箱用于提示出现的异常情况，直至总控模块控制所述音箱停止提示。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述总控模块包括总控计算机，显示器、转换器和数据信号通路；所述总控计算机用于显示所需信息，得到或发出信号对各单元进行程序自动化管控，所述转换器用于实现特定命令与接口信号之间的转换。

7.一种用于工厂化水产养殖溶解氧的调控方法，其特征在于，包括：

步骤1、对养殖池中的环境参数进行采集，以获取某一时间段的环境数据，其中环境数据包括水温，pH值，溶解氧，电导率；

步骤2、用归一化方法对所述环境数据进行预处理，获得逆向CNN溶解氧预测控制模型的训练数据集；

步骤3、根据所述训练数据集，对训练集中的数据按4组数据为一单元进行分割，在每个单元中按随机概率分别选取水温，pH值，溶解氧，电导率的值，形成输入向量，并在此输入向量中加入反馈并归一化后的调控量值，通过对输入向量使用自乘矩阵，连续细化特征提取的逆向卷积神经网络方法来预测未来某一时间内的溶解氧值；

步骤4、根据预测的溶解氧值及真实值，使用误差反向传播及L2正则化方法训练模型；

步骤5.模型训练完成后，使用采集值，进行溶解氧的预测，并计算调控量值，生成调控命令，并将所述调控量值和调控命令发送给调控模块及总控模块，根据调控量值及调控命令对养殖池进行溶解氧含量控制。