本發明涉及溫度預測，具體為一種基于蚯蚓養殖環境溫度預測的溫度調控系統及調控方法。

背景技術：

1、高密度、大規模舍飼環境下，適宜的養殖環境是影響畜禽健康和生產性能的關鍵因素，也是保障其發揮遺傳潛力和生產效率的基礎。復雜多變的氣候條件、畜禽舍建筑設施、通風氣流組織和飼養模式等都直接影響舍內環境，造成舍內環境的復雜和多樣性，舍內熱環境不均勻、溫度波幅大、冷熱應激等都影響畜禽機體的健康、生產性能、抗病能力和飼料轉化率，規模化畜禽舍環境調控系統是保障舍內環境條件滿足畜禽生活環境的關鍵。

2、現有技術中的，公開號為cn112817354a提供的一種畜禽舍養殖環境溫度預測控制系統及其調控方法，包括以下步驟：溫濕度傳感器、養殖環境溫度動態需求模塊、環境控制器和環境調控執行機構；其中，環境控制器分別連接養殖環境溫度動態需求模塊和溫濕度傳感器，環境調控執行機構連接環境控制器，并根據環境控制器的命令執行相應環境調控；所述調控方法根據畜禽養殖環境溫度動態設定模型、基于gm(1，1)模型的畜禽舍養殖環境溫度預測系統和基于gm(1，1)模型的灰色預測模糊系統控制養殖環境溫度。本方法解決了畜禽舍內溫度難以及時調控、調控適應性差及不能做到防患于未然的問題，克服了畜禽舍基于檢測結果的反饋式調控的局限。

3、但是還存在如下不足，由上述的陳述可知，現有技術未充分考慮影響溫度的相關環境參數，如空氣濕度、通風頻率、通風時間、光照時間、光照強度、土壤濕度、土壤中鹽分濃度和土壤密度，而上述的環境參數和土壤特征參數是重要的影響因素，尤其在蚯蚓養殖中，土壤的物理和化學特性會顯著影響土壤溫度，未能建立一個全面的評估框架來綜合評價蚯蚓養殖環境中各個參數對溫度適宜性的影響，無法真實反映環境和土壤特征變化對溫度的影響，進而導致溫度預測精度下降。

4、在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種基于蚯蚓養殖環境溫度預測的溫度調控系統及調控方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、一種基于蚯蚓養殖環境溫度預測的溫度調控系統，包括：

4、數據采集模塊，用于等時間間隔連續采集t個歷史時刻的土壤溫度和影響蚯蚓養殖土壤溫度的環境參數，并采集當前時刻的土壤溫度、土壤特征參數和環境參數，環境參數包括空氣濕度、風速和光照強度，土壤特征參數包括土壤濕度、土壤的鹽分濃度和土壤密度；

5、特征矩陣構建模塊，用于將t個歷史時刻和當前時刻的環境參數歸一化處理，獲取t個歷史時刻和當前時刻的空氣濕度、風速和光照強度的歸一化值，利用同一時刻的土壤溫度及歸一化處理的環境參數，構建同一時刻的特征矩陣；

6、環境影響模型構建模塊，用于構建環境影響模型，將前一時刻的特征矩陣作為輸入，后一時刻的土壤溫度作為標簽，以對環境影響模型進行訓練，將當前時刻的特征矩陣輸入至訓練完成后的環境影響模型中，以得到土壤預測溫度；

7、數據分析模塊，用于將土壤特征參數進行數據處理和相關性分析，生成用于評估土壤環境適宜蚯蚓生存程度的土壤影響系數，根據土壤預測溫度和蚯蚓養殖的最佳土壤溫度范圍，計算土壤溫度的適宜系數；

8、綜合評價模塊，用于將土壤溫度的適宜系數和土壤影響系數進行數據處理，生成用于綜合評估蚯蚓養殖的土壤溫度適宜程度的綜合評價系數，根據綜合評價系數的取值區間，執行對應的溫度調控方式。

9、進一步地，利用同一時刻的土壤溫度及歸一化處理的環境參數，構建同一時刻的特征矩陣，形式如下：

10、；

11、其中，為同一時刻的特征矩陣，為土壤溫度，為空氣濕度的歸一化值，為風速的歸一化值，為光照強度的歸一化值。

12、進一步地，所述環境影響模型采用基于多層感知器的深度神經網絡構成，所述多層感知器的深度神經網絡包括輸入層、第一隱藏層、第二隱藏層、第三隱藏層和輸出層，所述第一隱藏層、第二隱藏層和第三隱藏層均具有至少兩個神經元，且均采用relu作為激活函數。

13、進一步地，將土壤特征參數進行數據處理和相關性分析，生成用于評估土壤環境適宜蚯蚓生存程度的土壤影響系數，依據的公式如下：

14、；

15、；

16、其中，為土壤濕度偏差值，用于衡量土壤濕度偏離適宜濕度區間的程度，為土壤濕度均值，為土壤的適宜濕度區間下限值，為土壤的適宜濕度區間上限值；

17、為土壤鹽分濃度偏差值，用于衡量土壤鹽分濃度偏離適宜濃度區間的程度，為土壤鹽分濃度均值為土壤的適宜鹽分濃度區間下限值，為土壤的適宜鹽分濃度區間上限值；

18、為土壤密度偏差值，用于土壤密度偏離適宜密度區間的程度，為土壤密度均值，為土壤的適宜密度區間下限值，為土壤的適宜密度區間上限值；

19、其中，為土壤影響系數，土壤影響系數用于從濕度、鹽分濃度和密度三個層面上，以綜合評估土壤環境適宜蚯蚓生存程度，，且。

20、進一步地，根據土壤預測溫度和蚯蚓養殖的最佳土壤溫度范圍，計算土壤溫度的適宜系數，依據的公式如下：

21、；

22、其中，為土壤溫度的適宜系數，用于衡量土壤預測溫度適宜蚯蚓養殖的程度，為土壤預測溫度，為土壤的適宜溫度區間下限值，為土壤的適宜溫度區間上限值。

23、進一步地，將土壤影響系數和土壤溫度的適宜系數進行數據處理，生成用于綜合評估蚯蚓養殖的土壤溫度適宜程度的綜合評價系數，依據的公式如下：

24、；

25、其中，為綜合評價系數，用于結合土壤影響系數和土壤溫度的適宜系數，對蚯蚓養殖的土壤溫度進行綜合評價，、分別為土壤溫度的適宜系數、土壤影響系數計算中所占的權重，、的具體取值由層次分析法進行確定；

26、根據綜合評價系數的取值區間，執行對應的溫度調控方式，具體的過程如下：

27、當綜合評價系數，土壤預測溫度不適合蚯蚓養殖，則需要大幅度調控當前時刻的土壤溫度，如大量增加通風時間、噴灑水霧以降溫或大量增加加熱設備、加熱時間以升溫；

28、當綜合評價系數，土壤預測溫度略高或略低，則需要小幅度調控當前時刻的土壤溫度，如少量增加水霧、通風次數以降溫或少量增加加熱設備、加熱時間以升溫；

29、當綜合評價系數，土壤預測溫度適合蚯蚓養殖，則保持當前時刻的土壤溫度不變。

30、為實現上述目的，本發明還提供如下技術方案：

31、一種基于蚯蚓養殖環境溫度預測的溫度調控方法，所述調控方法基于上述任一所述的一種基于蚯蚓養殖環境溫度預測的溫度調控系統生成，具體步驟包括：

32、s1.等時間間隔連續采集t個歷史時刻的土壤溫度和影響蚯蚓養殖土壤溫度的環境參數，并采集當前時刻的土壤溫度、土壤特征參數和環境參數，環境參數包括空氣濕度、風速和光照強度，土壤特征參數包括土壤濕度、土壤的鹽分濃度和土壤密度；

33、s2.將t個歷史時刻和當前時刻的環境參數歸一化處理，獲取t個歷史時刻和當前時刻的空氣濕度、風速和光照強度的歸一化值，利用同一時刻的土壤溫度及歸一化處理的環境參數，構建同一時刻的特征矩陣；

34、s3.構建環境影響模型，將前一時刻的特征矩陣作為輸入，后一時刻的土壤溫度作為標簽，以對環境影響模型進行訓練，將當前時刻的特征矩陣輸入至訓練完成后的環境影響模型中，以得到土壤預測溫度；

35、s4.將土壤特征參數進行數據處理和相關性分析，生成用于評估土壤環境適宜蚯蚓生存程度的土壤影響系數，根據土壤預測溫度和蚯蚓養殖的最佳土壤溫度范圍，計算土壤溫度的適宜系數；

36、s5.將土壤溫度的適宜系數和土壤影響系數進行數據處理，生成用于綜合評估蚯蚓養殖的土壤溫度適宜程度的綜合評價系數，根據綜合評價系數的取值區間，執行對應的溫度調控方式。

37、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

38、本發明通過將t個歷史時刻和當前時刻的環境參數歸一化處理，獲取t個歷史時刻和當前時刻的空氣濕度、風速和光照強度的歸一化值，利用同一時刻的土壤溫度及歸一化處理的環境參數，構建同一時刻的特征矩陣，構建環境影響模型，將前一時刻的特征矩陣作為輸入，輸出土壤預測溫度，將土壤特征參數進行數據處理，生成土壤影響系數，根據土壤預測溫度和蚯蚓養殖的最佳土壤溫度范圍，計算土壤溫度的適宜系數，接著將土壤溫度的適宜系數和土壤影響系數進行數據處理，生成綜合評價系數，用于綜合評估蚯蚓養殖的土壤溫度適宜程度，從而通過綜合評價系數，真實反映環境和土壤特征變化對土壤溫度的影響，提高土壤溫度預測精度。