[发明专利]一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法

权利要求书

1.一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：采集罗非鱼工厂化养殖场的水质溶解氧数据，建立溶解氧含量原始数据集；

步骤二：对溶解氧含量原始数据集进行归一化处理，获取标准化数据集；

步骤三：采用经验模态分解算法EMD将标准化数据集分解成n个固有模态函数IMF以及剩余量R，获得门控单元网络GRU模型的训练样本数据；

步骤四：利用训练样本数据分别训练n+1个门控单元网络GRU模型，并采用麻雀优化算法搜索门控单元网络GRU模型最优超参数组合，以获取最优门控单元网络GRU模型；

步骤五：累加所有门控单元网络GRU模型的预测值得到水质溶解氧预测值。

2.根据权利要求1所述的一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于：所述步骤二采用公式(1)对溶解氧含量原始数据集进行归一化处理，获取标准化数据集；

其中x_i为溶解氧含量原始数据集序列的第i个数据，x_min为溶解氧含量原始数据集的最小值，x_max为溶解氧含量原始数据集的最大值，x′_i为归一化后的标准化数据集。

3.根据权利要求1所述的一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于：所述步骤三中，经验模态分解算法EMD的分解步骤如下：

步骤a：将标准化数据集作为经验模态分解算法EMD的原始数据x(t)；计算x(t)的极值；

步骤b：采用三次样条插值法和极大值极小值构造上包络线emax(t)和下包络线emin(t)；

步骤c：利用公式(2)计算包络均值m(t)；

m(t)＝(emax(t)+emin(t))/2 (2)；

步骤d：利用公式(3)计算中间剩余量h(t)；

h(t)＝x(t)-m(t) (3)；

步骤e：重复步骤(d)直到h(t)为固有模态函数IMF；

IMF定义为：

极大值和极小值的个数差异不超过1；

上包络线emax(t)与下包络线emin(t)的均值为0；

步骤f：利用公式(4)获取剩余量r_i(t)；

r_i(t)＝x(t)-h(t) (4)。

4.根据权利要求3所述的一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于：还包括步骤g；

步骤g：把当前剩余量r_i(t)设置为经验模态分解算法EMD的原始数据x(t)；重复(b)-(f)继续提取固有模态函数IMF，直至剩余量r_i(t)单调或者为常数。

5.根据权利要求1所述的一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于：所述步骤三中，将70％的训练样本数据作为训练样本，将30％的训练样本数据作为测试样本。