本發(fā)明涉及稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖，特別涉及一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、稻田綜合種養(yǎng)是一種將水稻種植與水產(chǎn)或水禽動(dòng)物養(yǎng)殖有機(jī)結(jié)合的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，可有效提高資源利用率和稻田產(chǎn)出效益。稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中，為保證養(yǎng)殖水產(chǎn)的生長(zhǎng)速度與質(zhì)量，對(duì)養(yǎng)殖用水的水質(zhì)要求較高，現(xiàn)有技術(shù)中，通常對(duì)養(yǎng)殖用水進(jìn)行取樣檢測(cè)，獲取水質(zhì)評(píng)價(jià)的相關(guān)參數(shù)值，再通過(guò)與設(shè)定的參數(shù)合理閾值進(jìn)行比較，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖用水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)與預(yù)警。

2、但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，養(yǎng)殖用水的惡化速率不僅受到各水質(zhì)參數(shù)的含量影響，還受到其變化趨勢(shì)的影響，以固定的參數(shù)預(yù)設(shè)閾值范圍作為水質(zhì)好壞評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，往往無(wú)法反應(yīng)出水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)對(duì)于養(yǎng)殖用水及養(yǎng)殖水產(chǎn)的真實(shí)影響作用情況，監(jiān)測(cè)的智能化程度較低，尤其是在多重影響因素疊加作用的情況下，難以對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的判斷。為此，我們提出一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，可以有效解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為，

3、一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，包括：

4、取樣模塊，用于對(duì)養(yǎng)殖區(qū)域內(nèi)的養(yǎng)殖用水進(jìn)行取樣，獲取水質(zhì)樣本；

5、數(shù)據(jù)采樣模塊，用于測(cè)定獲取的所述水質(zhì)樣本中的各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)，其中，所述水質(zhì)參數(shù)包括含氧量、氨氮含量、亞硝酸鹽含量、磷酸鹽含量、ph值、濁度中的至少一種；

6、當(dāng)前狀態(tài)判定模塊，用于設(shè)定各項(xiàng)所述水質(zhì)參數(shù)的閾值，并根據(jù)設(shè)定的閾值對(duì)當(dāng)前養(yǎng)殖用水的水質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行判定，并當(dāng)任一所述水質(zhì)參數(shù)超閾值時(shí)，生成狀態(tài)告警信號(hào)；還用于根據(jù)水質(zhì)參數(shù)的采樣值計(jì)算當(dāng)前養(yǎng)殖用水的基礎(chǔ)狀態(tài)指數(shù)si；所述基礎(chǔ)狀態(tài)指數(shù)的計(jì)算公式為：式中，rvi表示為第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的采樣值；qti表示為第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的閾值；θi表示為第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)對(duì)于養(yǎng)殖用水水質(zhì)的影響程度；且0＜θi＜1，αi為第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的狀態(tài)系數(shù)，且αi＝0或αi＝1；n表示為水質(zhì)參數(shù)種類(lèi)；

7、αi的取值原則為：

8、當(dāng)?shù)趇項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)為正影響水質(zhì)參數(shù)類(lèi)型時(shí)：

9、若rvi≤qti，則αi＝0；

10、若rvi＞qti時(shí)，則αi＝1；

11、當(dāng)?shù)趇項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)為負(fù)影響水質(zhì)參數(shù)類(lèi)型時(shí)：

12、若rvi≤qti，則αi＝1；

13、若rvi＞qti時(shí)，則αi＝0；

14、狀態(tài)趨勢(shì)判定模塊，用于根據(jù)水質(zhì)參數(shù)的采樣值計(jì)算當(dāng)前養(yǎng)殖用水的變化狀態(tài)指數(shù)ci；還用于根據(jù)水質(zhì)參數(shù)的采樣值，將所述狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為包括提示告警、警告告警、次要告警、嚴(yán)重告警的不同告警等級(jí)，并根據(jù)告警等級(jí)程度生成對(duì)應(yīng)的告警等級(jí)信號(hào)；所述變化狀態(tài)指數(shù)ci的計(jì)算公式為：式中，rvit表示為第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)在采樣周期t內(nèi)的第t個(gè)采樣值；rvit+1表示為第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)在采樣周期t內(nèi)的第t+1個(gè)采樣值；βi為第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的變化系數(shù)，且βi＝1或βi＝-1；t為采樣周期；

15、βi的取值原則為：

16、當(dāng)?shù)趇項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)為正影響水質(zhì)參數(shù)類(lèi)型時(shí)：

17、若則βi＝1；

18、若則βi＝-1；

19、當(dāng)?shù)趇項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)為負(fù)影響水質(zhì)參數(shù)類(lèi)型時(shí)：

20、若則βi＝-1；

21、若則βi＝1；

22、綜合狀態(tài)判定模塊，用于根據(jù)獲取的所述基礎(chǔ)狀態(tài)指數(shù)和所述變化狀態(tài)指數(shù)計(jì)算確定用于表征養(yǎng)殖用水當(dāng)前污染狀態(tài)的實(shí)時(shí)狀態(tài)指數(shù)ri；所述實(shí)時(shí)狀態(tài)指數(shù)ri的計(jì)算公式為：ri＝si+ci，其中，所述實(shí)時(shí)狀態(tài)指數(shù)越小，則表明養(yǎng)殖用水當(dāng)前污染狀態(tài)越嚴(yán)重；

23、告警模塊，用于響應(yīng)所述告警等級(jí)信號(hào)，并根據(jù)所述告警等級(jí)信號(hào)進(jìn)行不同程度的告警操作；

24、告警等級(jí)的分類(lèi)步驟為：

25、根據(jù)獲取的水質(zhì)參數(shù)的采樣值構(gòu)建第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的狀態(tài)趨勢(shì)判定函數(shù)f(rvi)，其中，

26、當(dāng)?shù)趇項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)為正影響水質(zhì)參數(shù)類(lèi)型時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為：

27、

28、當(dāng)?shù)趇項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)為負(fù)影響水質(zhì)參數(shù)類(lèi)型時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為：

29、

30、式中，rvi(t-k)表示為第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)在采樣周期t內(nèi)第t個(gè)采樣值前的第k個(gè)采樣值；rvi(t-k-1)表示為第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)在采樣周期t內(nèi)第t個(gè)采樣值前的第k-1個(gè)采樣值；k表示為第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)在采樣周期t內(nèi)第t個(gè)采樣值前的采樣次數(shù)；

31、根據(jù)狀態(tài)趨勢(shì)判定函數(shù)f(rvi)的取值結(jié)果對(duì)所述狀態(tài)告警信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)，分類(lèi)原則為：

32、當(dāng)f(rvi)＝1時(shí)，狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為嚴(yán)重告警；

33、當(dāng)f(rvi)＝2時(shí)，狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為次要告警；

34、當(dāng)f(rvi)＝3時(shí)，狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為警告告警；

35、當(dāng)f(rvi)＝4時(shí)，狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為提示告警；

36、所述正影響水質(zhì)參數(shù)為隨水質(zhì)參數(shù)值的增大，養(yǎng)殖用水的水質(zhì)狀態(tài)越好的水質(zhì)參數(shù)類(lèi)型；所述負(fù)影響水質(zhì)參數(shù)為隨水質(zhì)參數(shù)值的增大，養(yǎng)殖用水的水質(zhì)狀態(tài)越差的水質(zhì)參數(shù)類(lèi)型。

37、所述告警操作按程度依次分類(lèi)為一級(jí)告警、二級(jí)告警、三級(jí)告警、四級(jí)告警，其中，

38、當(dāng)所述狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為提示告警時(shí)，進(jìn)行一級(jí)告警；

39、當(dāng)所述狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為警告告警時(shí)，進(jìn)行二級(jí)告警；

40、當(dāng)所述狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為次要告警時(shí)，進(jìn)行三級(jí)告警；

41、當(dāng)所述狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為嚴(yán)重告警時(shí)，進(jìn)行四級(jí)告警。

42、本發(fā)明具有如下有益效果，

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)測(cè)定養(yǎng)殖區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖用水的水質(zhì)樣本中的各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)，并根據(jù)設(shè)定的閾值對(duì)當(dāng)前養(yǎng)殖用水的水質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行判定，并當(dāng)任一所述水質(zhì)參數(shù)超閾值時(shí)，生成狀態(tài)告警信號(hào)，將所述狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為包括提示告警、警告告警、次要告警、嚴(yán)重告警的不同告警等級(jí)，根據(jù)告警等級(jí)程度生成對(duì)應(yīng)的告警等級(jí)信號(hào)，響應(yīng)所述告警等級(jí)信號(hào)進(jìn)行不同程度的告警操作，根據(jù)水質(zhì)參數(shù)的采樣值計(jì)算當(dāng)前養(yǎng)殖用水的基礎(chǔ)狀態(tài)指數(shù)si和變化狀態(tài)指數(shù)ci，根據(jù)獲取的基礎(chǔ)狀態(tài)指數(shù)和變化狀態(tài)指數(shù)，計(jì)算確定用于表征養(yǎng)殖用水當(dāng)前污染狀態(tài)的實(shí)時(shí)狀態(tài)指數(shù)ri，不僅可以對(duì)當(dāng)前養(yǎng)殖用水的水質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行量化評(píng)估，還可以對(duì)水質(zhì)參數(shù)的變化趨勢(shì)狀態(tài)進(jìn)行量化評(píng)估，提高監(jiān)測(cè)的智能化程度，對(duì)養(yǎng)殖區(qū)域內(nèi)的養(yǎng)殖用水的水質(zhì)情況進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的判斷。

技術(shù)特征：

1.一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述水質(zhì)參數(shù)包括含氧量、氨氮含量、亞硝酸鹽含量、磷酸鹽含量、ph值、濁度中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，告警等級(jí)的分類(lèi)步驟為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的狀態(tài)系數(shù)αi的取值原則為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，第i項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的變化系數(shù)βi的取值原則為：

6.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5中任一項(xiàng)所述的一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述正影響水質(zhì)參數(shù)為隨水質(zhì)參數(shù)值的增大，養(yǎng)殖用水的水質(zhì)狀態(tài)越好的水質(zhì)參數(shù)類(lèi)型；所述負(fù)影響水質(zhì)參數(shù)為隨水質(zhì)參數(shù)值的增大，養(yǎng)殖用水的水質(zhì)狀態(tài)越差的水質(zhì)參數(shù)類(lèi)型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述告警操作按程度依次分類(lèi)為一級(jí)告警、二級(jí)告警、三級(jí)告警、四級(jí)告警，其中，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，涉及稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的一種稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，包括取樣模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、當(dāng)前狀態(tài)判定模塊、狀態(tài)趨勢(shì)判定模塊、綜合狀態(tài)判定模塊、告警模塊，通過(guò)測(cè)定養(yǎng)殖區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖用水的水質(zhì)樣本中的各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)，并根據(jù)設(shè)定的閾值對(duì)當(dāng)前養(yǎng)殖用水的水質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行判定，并當(dāng)任一水質(zhì)參數(shù)超閾值時(shí)，生成狀態(tài)告警信號(hào)，將狀態(tài)告警信號(hào)分類(lèi)為不同告警等級(jí)，根據(jù)告警等級(jí)程度生成對(duì)應(yīng)的告警等級(jí)信號(hào)，響應(yīng)告警等級(jí)信號(hào)進(jìn)行不同程度的告警操作，計(jì)算當(dāng)前養(yǎng)殖用水的基礎(chǔ)狀態(tài)指數(shù)Si和變化狀態(tài)指數(shù)Ci，進(jìn)一步確定用于表征養(yǎng)殖用水當(dāng)前污染狀態(tài)的實(shí)時(shí)狀態(tài)指數(shù)Ri。

技術(shù)研發(fā)人員：侯詒然,朱健,李冰,賈睿,周琳珺,孫偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28