[发明专利]一种多源信息融合的水产养殖环境中氨氮/亚硝酸盐含量预测系统及方法

说明书

本发明公开了一种多源信息融合的水产养殖环境中氨氮/亚硝酸盐含量预测系统及方法，系统包括分布式采集节点集群、无线传输节点集群、智能网关、云端大数据分析服务器、远程管理端，所述分布式采集节点集群与无线传输节点集群连接，所述无线传输节点集群与智能网关连接，所述智能网关分别与云端大数据分析服务器和远程管理端连接；本发明可实现在无法检测氨氮/亚硝酸盐数据的情况下通过无线传感网分布式采集pH、水温、溶解氧等易得数据，实时在线对氨氮/亚硝酸盐数据进行预测，为精准控制养殖水体中氨氮/亚硝酸盐的含量提供辅助决策支持，减小了对水产养殖对象的生物毒害，推动水产养殖业的健康发展。

技术领域

本发明属于水产养殖的技术领域，涉及一种多源信息融合的水产养殖环境中氨氮/亚硝酸盐含量预测系统及方法。

背景技术

我国是世界渔业和水产养殖大国，水产品总产量和水产养殖总产量连续十多年居世界首位。近年来，随着水产养殖业的快速发展，养殖水体的污染情况越来越严重。各种饵料、化学物质、药物、排泄物残留在水体中，经腐败和分解，引起水体水质的严重劣化，使水体中氨氮、亚硝酸盐等有害物质含量上升，其对水产养殖对象具有生物毒害，严重影响产业的发展。因此，获取养殖水域的氨氮、亚硝酸盐数据对于水产养殖具有十分重要的意义。目前还没有一种系统与方法可以在无法检测氨氮、亚硝酸盐数据的情况下实时在线对氨氮、亚硝酸盐数据进行预测。

有鉴于此，有必要发明一种多源信息融合的水产养殖环境中氨氮/亚硝酸盐含量预测系统及方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种多源信息融合的水产养殖环境中氨氮/亚硝酸盐含量预测系统及方法，通过无线传感网分布式采集pH、水温、溶解氧等易得数据，实时在线对氨氮/亚硝酸盐数据进行预测。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种多源信息融合的水产养殖环境中氨氮/亚硝酸盐含量预测系统，包括分布式采集节点集群、无线传输节点集群、智能网关、云端大数据分析服务器、远程管理端，所述分布式采集节点集群与无线传输节点集群连接，所述无线传输节点集群与智能网关连接，所述智能网关分别与云端大数据分析服务器和远程管理端连接；

所述分布式采集节点集群，包括N组多合一传感器和Zigbee无线采集节点，所述Zigbee无线采集节点由RS485接口模块、STM32F103核心处理器、Zigbee无线传输模块组成，其通过RS485接口向多合一传感器发送采集pH值、溶解氧、水温的指令，获取相应的参数值；通过STM32F103核心处理器，将所有的参数值转换成标准值并将数据封装后通过Zigbee网络发送给无线传输节点集群；

所述无线传输节点集群，由N个Zigbee无线传输节点组成，所有的Zigbee无线传输节点通过Zigbee协议与分布式采集节点集群和智能网关构建无线传输网络，并将从分布式采集节点集群获取的数据经过多跳传递后发送给智能网关；

所述智能网关，包括无线传感网网关、核心处理模块、路由交换模块、远程管理模块、以及供电模块，所述无线传感网网关与核心处理模块连接，核心处理模块与路由交换模块连接，远程管理模块通过路由交换模块与远程管理端连接，路由交换模块与云端大数据分析服务器连接；所述供电模块分别与无线传感网网关、核心处理模块、路由交换模块、远程管理模块连接，所述供电模块分别为采集模块、核心处理模块、路由交换模块及远程管理模块提供电力支撑；所述无线传感网网关通过无线传感网与无线传输节点集群连接，通过串口与核心处理模块连接；

所述远程管理端，通过远程管理模块的动态域名解析技术实现对智能网关的远程管理；

所述云端大数据分析服务器，将采集的pH、溶解氧、水温参数值带入LSTM神经网络预测模型，实时在线预测出养殖水体中的氨氮/亚硝酸盐含量，并通过曲线图形式显示水体中的pH、溶解氧、水温以及预测出的氨氮/亚硝酸盐含量。