水生生物養(yǎng)殖環(huán)境下的水質(zhì)調(diào)節(jié)優(yōu)化系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及監(jiān)測調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種水生生物養(yǎng)殖環(huán)境下的水質(zhì)調(diào)節(jié)優(yōu) 化系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國南北水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境差異大、養(yǎng)殖模式和養(yǎng)殖品種也不盡相同，傳統(tǒng)手動的水 產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)節(jié)控制方法費(fèi)事費(fèi)力，難W適應(yīng)不同的養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖模式和養(yǎng)殖品種，隨著 集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，養(yǎng)殖密度和養(yǎng)殖規(guī)模都不斷提高，合理調(diào)控水質(zhì)成為其中的關(guān) 鍵問題。水質(zhì)好壞是水產(chǎn)養(yǎng)殖成敗的關(guān)鍵因素之一。水是水生動物賴W生存的環(huán)境，好的水 質(zhì)環(huán)境不但有利于養(yǎng)殖對象的生長、生存，更能減少水生動物的疾病的發(fā)生，從而創(chuàng)造更多 的經(jīng)濟(jì)效益。影響水質(zhì)的因素主要有溫度、溶氧量、pH值、氨氮、鹽度、濁度等，每一個因素的 變化都會對水產(chǎn)養(yǎng)殖對象的生長造成重要的影響。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)了對水質(zhì)的監(jiān)控，將監(jiān)測數(shù)據(jù)匯 總顯示，通過有線或無線的方式上傳存儲，通過人工的方式控制來啟動或停止現(xiàn)場水質(zhì)調(diào) 節(jié)設(shè)備。運(yùn)種調(diào)節(jié)水質(zhì)的方式缺乏時效性，也沒有形成一個調(diào)節(jié)水質(zhì)的規(guī)則，不能精確的控 制水質(zhì)，而且會造成設(shè)備的過度使用和能源的浪費(fèi)。
[0004]現(xiàn)有的水質(zhì)調(diào)節(jié)技術(shù)缺乏對主要影響因子的統(tǒng)籌調(diào)節(jié)，缺乏精確性、有效性、及時 性，無法保證水質(zhì)的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種水生生物養(yǎng)殖環(huán)境下的水質(zhì)調(diào)節(jié)優(yōu)化系統(tǒng)及方法，用于解決現(xiàn)有 技術(shù)中不能精確控制水質(zhì)穩(wěn)定性的問題。
[0006]第一方面，本發(fā)明提供一種水生生物養(yǎng)殖環(huán)境下的水質(zhì)調(diào)節(jié)優(yōu)化系統(tǒng)，包括：
[0007]水質(zhì)傳感器，用于獲取當(dāng)前養(yǎng)殖環(huán)境下的多項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值；
[000引水質(zhì)監(jiān)測判斷模塊，用于將多項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與預(yù)設(shè)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值進(jìn)行 比較，確定待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)；
[0009]模糊控制器，用于將待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與預(yù)設(shè)模糊控制規(guī)則表上的數(shù)值進(jìn) 行比較，獲得對應(yīng)的調(diào)節(jié)目標(biāo)值；
[0010] 水質(zhì)因子調(diào)節(jié)優(yōu)化模塊，用于根據(jù)所述調(diào)節(jié)目標(biāo)值、參數(shù)優(yōu)先順序W及多個預(yù)設(shè) 參數(shù)關(guān)系表確定對應(yīng)參數(shù)的調(diào)節(jié)指令；
[0011] 水質(zhì)調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)調(diào)節(jié)指令對養(yǎng)殖環(huán)境下的水質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。
[0012] 優(yōu)選地，所述水質(zhì)監(jiān)測判斷模塊包括比較單元和判斷單元，其中，
[0013]比較單元，用于將每項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與對應(yīng)預(yù)設(shè)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值進(jìn)行比 較，獲得差值的絕對值；
[0014]判斷單元，用于將差值的絕對值與對應(yīng)的預(yù)設(shè)參數(shù)闊值進(jìn)行比較，確定待調(diào)節(jié)水 質(zhì)參數(shù)。
[0015]優(yōu)選地，所述模糊控制器包括單參數(shù)跳轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)模塊，用于當(dāng)僅一項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)被確 定為待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)時，將該待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與預(yù)設(shè)模糊控制規(guī)則表上的數(shù)值進(jìn) 行比較，獲得對應(yīng)的調(diào)節(jié)目標(biāo)值并確定對應(yīng)的調(diào)節(jié)指令。
[0016]優(yōu)選地，所述水質(zhì)因子調(diào)節(jié)優(yōu)化模塊包括參數(shù)關(guān)系篩選單元和參數(shù)關(guān)系判斷單 元，其中，
[0017]參數(shù)關(guān)系篩選單元，用于篩選出存在參數(shù)關(guān)系表的任一排序靠前的待調(diào)節(jié)水質(zhì)參 數(shù)；
[0018] 參數(shù)關(guān)系判斷單元，用于根據(jù)參數(shù)關(guān)系表和調(diào)節(jié)目標(biāo)值確定在待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)目 標(biāo)值下與其具有參數(shù)關(guān)系的其他水質(zhì)參數(shù)的數(shù)值是否達(dá)到各自的調(diào)節(jié)目標(biāo)值;若未達(dá)到， 則對應(yīng)確定調(diào)節(jié)指令。
[0019]優(yōu)選地，所述水質(zhì)調(diào)節(jié)裝置包括加熱器、噴灑器及增氧器的一種或多種。
[0020] 另一方面，本發(fā)明提供一種基于上述水質(zhì)調(diào)節(jié)優(yōu)化系統(tǒng)的水質(zhì)調(diào)節(jié)優(yōu)化方法，包 括：
[0021] 獲取當(dāng)前養(yǎng)殖環(huán)境下的多項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值；
[0022] 將多項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與預(yù)設(shè)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值進(jìn)行比較，確定待調(diào)節(jié)水質(zhì)參 數(shù)；
[0023]將待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與預(yù)設(shè)模糊控制規(guī)則表上的數(shù)值進(jìn)行比較，獲得對應(yīng) 的調(diào)節(jié)目標(biāo)值；
[0024]根據(jù)所述調(diào)節(jié)目標(biāo)值、參數(shù)優(yōu)先順序W及多個預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系表確定對應(yīng)參數(shù)的調(diào) 節(jié)指令；
[0025]根據(jù)調(diào)節(jié)指令對養(yǎng)殖環(huán)境下的水質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。
[0026]優(yōu)選地，將多項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與預(yù)設(shè)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值進(jìn)行比較，確定待調(diào) 節(jié)水質(zhì)參數(shù)，包括：
[0027]將每項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與對應(yīng)預(yù)設(shè)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值進(jìn)行比較，獲得差值的絕 對值；
[0028]將差值的絕對值與對應(yīng)的預(yù)設(shè)參數(shù)闊值進(jìn)行比較，確定待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)。
[0029]優(yōu)選地，當(dāng)僅一項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)被確定為待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)，則將該待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)的 參數(shù)值與預(yù)設(shè)模糊控制規(guī)則表上的數(shù)值進(jìn)行比較，獲得對應(yīng)的調(diào)節(jié)目標(biāo)值并確定對應(yīng)的調(diào) 節(jié)指令。
[0030]優(yōu)選地，根據(jù)調(diào)節(jié)目標(biāo)值、參數(shù)優(yōu)先順序W及多個參數(shù)關(guān)系表確定對應(yīng)參數(shù)的調(diào) 節(jié)指令，包括：
[0031]任一排序靠前的待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)存在參數(shù)關(guān)系表；
[0032]根據(jù)參數(shù)關(guān)系表和調(diào)節(jié)目標(biāo)值確定待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)目標(biāo)值下與其具有參數(shù)關(guān)系 的其他水質(zhì)參數(shù)的數(shù)值是否達(dá)到各自的調(diào)節(jié)目標(biāo)值;若未達(dá)到，則對應(yīng)確定調(diào)節(jié)指令。
[0033]優(yōu)選地，根據(jù)調(diào)節(jié)指令對養(yǎng)殖環(huán)境下的水質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的方式包括:根據(jù) 調(diào)節(jié)指令對水質(zhì)加熱或制冷、潑灑酸性或堿性物質(zhì)及增減溶解氧的一種或多種。
[0034]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出的水質(zhì)調(diào)節(jié)優(yōu)化系統(tǒng)及方法，通過模糊控制器 對水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，再經(jīng)過水質(zhì)因子調(diào)節(jié)優(yōu)化模塊，充分考慮水質(zhì)參數(shù)之間關(guān)系，對主要影響 水質(zhì)的因素都達(dá)到了精確的調(diào)控，提高了水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的穩(wěn)定性，降低了水產(chǎn)養(yǎng)殖的風(fēng)險(xiǎn)， 同時節(jié)約了資源。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的水質(zhì)調(diào)節(jié)優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的水質(zhì)調(diào)節(jié)優(yōu)化方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。W下實(shí)施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0038]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種水生生物養(yǎng)殖環(huán)境下的水質(zhì)調(diào)節(jié)優(yōu)化系統(tǒng)， 包括置于養(yǎng)殖池11內(nèi)的水質(zhì)傳感器12、水質(zhì)監(jiān)測判斷模塊13、模糊控制器14、水質(zhì)因子調(diào)節(jié) 優(yōu)化模塊15及水質(zhì)調(diào)節(jié)裝置16,其中，
[0039]水質(zhì)傳感器，用于獲取當(dāng)前養(yǎng)殖環(huán)境下的多項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值。在本實(shí)施例中， 水質(zhì)參數(shù)分別為溫度、溶解氧W及pH值。為此，水質(zhì)傳感器分別為溫度傳感器、溶解氧傳感 器W及pH值傳感器。需要說明的是在本實(shí)施例中所述的水質(zhì)參數(shù)不代表本發(fā)明所述水質(zhì)參 數(shù)的全部。
[0040]水質(zhì)監(jiān)測判斷模塊，用于將多項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與預(yù)設(shè)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值進(jìn)行 比較，確定待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)。所述水質(zhì)監(jiān)測判斷模塊包括比較單元和判斷單元，其中，比較 單元，用于將每項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與對應(yīng)預(yù)設(shè)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值進(jìn)行比較，獲得差值的 絕對值;判斷單元，用于將差值的絕對值與對應(yīng)的預(yù)設(shè)參數(shù)闊值進(jìn)行比較，確定待調(diào)節(jié)水質(zhì) 參數(shù)。在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)庫中用于存放根據(jù)先驗(yàn)知識得到的各個養(yǎng)殖品種所能生存的最 佳溫度、溶解氧及pH值環(huán)境的值，統(tǒng)設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)值Tb、0b、p化。所述水質(zhì)傳感器采集到的值為實(shí) 際值了3、〇3、9出。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)際值的誤差用邸表示，設(shè)各個水質(zhì)參數(shù)闊值為目了、目日、目。11。通過 減法器將對應(yīng)的溫度值、溶解氧值及pH的值標(biāo)準(zhǔn)值減實(shí)際值。例如溫度的誤差ERt=Tb-Ts， 若誤差的絕對值|ERt|〉0t，說明水質(zhì)的溫度檢測不合格，該溫度參數(shù)被確定為待調(diào)節(jié)水質(zhì)參 數(shù)。則此模塊將采集到的實(shí)際水溫傳給模糊控制器，同理，溶解氧和抑值也是如此。此模塊 一直進(jìn)行監(jiān)測，若其誤差在闊值之內(nèi)，模糊控制器可不工作，節(jié)約了設(shè)備資源。
[0041] 模糊控制器，用于將待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與預(yù)設(shè)模糊控制規(guī)則表上的數(shù)值進(jìn) 行比較，獲得對應(yīng)的調(diào)節(jié)目標(biāo)值。所述預(yù)設(shè)模糊控制規(guī)則表為根據(jù)不同養(yǎng)殖環(huán)境不同養(yǎng)殖 生物通過模糊控制原理計(jì)算所得到的模糊控制規(guī)則表。該模糊控制規(guī)則表可存儲在數(shù)據(jù)庫 中，使用時可調(diào)用。而對于如何得到模糊控制規(guī)則表是一個較成熟的技術(shù)，在此不再寶述。 在本實(shí)施例中，將待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與模糊控制規(guī)則表中的數(shù)值進(jìn)行比較，獲得待 調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)需要調(diào)節(jié)到的調(diào)節(jié)目標(biāo)值。另外，所述模糊控制器包括單參數(shù)跳轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)模塊， 用于當(dāng)僅一項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)被確定為待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)時，將該待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)的參數(shù)值與預(yù)設(shè) 模糊控制規(guī)則表上的數(shù)值進(jìn)行比較，獲得對應(yīng)的調(diào)節(jié)目標(biāo)值并確定對應(yīng)的調(diào)節(jié)指令，，即水 質(zhì)因子調(diào)節(jié)優(yōu)化模塊不工作，節(jié)約了設(shè)備資源。
[0042]水質(zhì)因子調(diào)節(jié)優(yōu)化模塊，用于根據(jù)所述調(diào)節(jié)目標(biāo)值、參數(shù)優(yōu)先順序W及多個預(yù)設(shè) 參數(shù)關(guān)系表確定對應(yīng)參數(shù)的調(diào)節(jié)指令。需要說明的是，所述水質(zhì)因子調(diào)節(jié)優(yōu)化模塊包括參 數(shù)關(guān)系篩選單元和參數(shù)關(guān)系判斷單元，其中，參數(shù)關(guān)系篩選單元，用于篩選出存在參數(shù)關(guān)系 表的任一排序靠前的待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù);參數(shù)關(guān)系判斷單元，用于根據(jù)參數(shù)關(guān)系表和調(diào)節(jié)目 標(biāo)值確定在待調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)目標(biāo)值下與其具有參數(shù)關(guān)系的其他水質(zhì)參數(shù)的數(shù)值是否達(dá)到 各自的調(diào)節(jié)目標(biāo)值;若未達(dá)到，則對應(yīng)確定調(diào)節(jié)指令。若水質(zhì)參數(shù)不存在預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系表， 則根據(jù)調(diào)節(jié)目標(biāo)值和參數(shù)優(yōu)先順序確定調(diào)節(jié)指令即可。在本實(shí)施例中，水質(zhì)參數(shù)為溫度、溶 解氧和pH值。而溫度和溶解氧存在參數(shù)關(guān)系表。如下表所示：