[发明专利]水产养殖生物体健康状态的在线监测方法

说明书

本发明一种水产养殖生物体健康状态的在线监测方法，利用声学传感器在水下被动侦听水产养殖生物进食声信号，并结合养殖生物种类、群体规模、生长阶段等先验要素，分析生物体进食声信号的时域‑频域特征，监测出养殖生物的食欲和食量，再结合传统水质、气候等监测手段，实现对水产养殖生物体的健康状态的在线监测和预警。此外，本发明为被动侦听水产养殖生物进食时产生的咀嚼食物声特征，利用被动侦听方式可以避免对水中生物的声辐射伤害。

技术领域

本发明涉及声学、计算机和信息科学领域，特别涉及一种水产养殖生物体健康状态的在线监测方法。

背景技术

水产养殖是当前水产品的主要供给模式，也是重要的农业经济来源。水产养殖生物(如鱼、虾、蟹等)生活在水中，其生长状态和健康情况不容易被养殖户察觉。在养殖水产养殖生物出现不良状态的时候，往往已到无法挽回的阶段。目前公开报道的针对水产养殖生物健康状态监测方法的技术手段主要是通过对水体环境参数(如PH值、溶解氧等)的间接监测来实现。俗话说的“养鱼先养水”的确是行之有效的手段。但“养水”也不能从根本上避免气候、天气、病菌及其他未知因素对水产养殖生物健康状态的影响。因此，针对水产养殖生物本体的健康状态监测会是更有针对性的手段。现有针对水产养殖生物本体健康状态的在线监测技术除了实验室病理解剖，主要都是依靠水下成像技术实现对目标本体的观察，通过行为学分析来判断目标的健康状态。受水下可见度等因素的制约，光学成像距离有限，较难适用在池塘养殖的开放水域中；声学成像分辨率低且设备昂贵，并且会额外引入超声波辐射，危害池塘养殖生物的安全。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水产养殖生物体健康状态的在线监测方法，通过被动侦听水产养殖生物进食时产生的咀嚼食物声特征，估算水产养殖生物密度和健康状态，参考溶解氧等水质监测指标提供投食、投药及报警控制，实现针对水产养殖生物体的群体健康状态的在线监测。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明一种水产养殖生物体健康状态的在线监测方法，通过被动侦听水产养殖生物进食时产生的咀嚼食物声特征，估算水产养殖生物密度和健康状态，实现针对水产养殖生物体(所述水产养殖生物体的养殖场所包括池塘、水缸、以及一定区域范围海洋养殖等领域)群体健康状态的在线监测。本发明方法不需要主动发射声源，利用被动侦听方式可以避免对水中生物的声辐射伤害。利用信号处理手段提取目标水产养殖生物咀嚼食物的声学特征(如：产生周期、持续时长、强弱等级等)，并参考水产养殖生物所处的生长阶段、规模数量、生物体池尺寸，以及气候、天气、水质状态等，对池塘养殖生物体的群体健康状态做在线监测，并据此控制自动装置调节包括水质、投药、喂食等后续饲养环节。

本发明一种水产养殖生物体健康状态的在线监测方法包括标定阶段、测量阶段和控制阶段三个阶段。需要说明的是，标定阶段的工作是可以用历史积累样本来代替，也可以根据经验值代替。

1、标定阶段的实施步骤包括：

(1.1)在标准实验室水缸(圆柱形，底边半径R0，高为H0，且H0R)环境下抽样测定Qp条目标生物体。生物体的种类(标注为Shrimp_Type)以及生物体养殖所处的成长阶段(标注为Shrimp_State)与待监测区域相同。将标准水声记录设备放置在圆柱形轴线上，并距底部为h_Ref的地方。启动记录仪并记录从投放食物后K分钟到K+M(K建议选择10分钟，M建议选择30分钟)的标定声学信号数据序列，记作Raw_Sound。