CN108375548B - 一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统 - Google Patents

一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，包括鱼塘检测装置、云服务器和移动终端，所述云服务器分别与鱼塘检测装置和移动终端通信连接；鱼塘检测装置包括微处理器以及与微处理器连接的水温检测模块、PH值检测模块、溶解氧检测模块、水深检测模块、池塘图像采集模块。本发明提供的基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，对鱼塘内的环境进行检测以及采集鱼塘内的图像信息，并将检测的环境参数以及图像信息处理，通过生长评估算法得到鱼塘内的环境与鱼生长体重变化的关系，进而为养殖人员在鱼类养殖的过程中提供可靠的参考数据，保证鱼食料的利用率充分，促进鱼的生长，缩短生长周期，大大提高了养殖效益。

Description

一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统
技术领域
本发明属于鱼塘养殖技术领域，涉及到一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统。
背景技术
养殖渔业是弥补全球水产品供给不足，成为世界粮食生产发展最快的部门之一，但养殖渔业的可持续发展主要存在养殖设施陈旧落后、土地资源紧缺、水质资源匮乏、劳动力成本高等制约因子。
在现有的养殖技术下，养殖户往往采用人工喂养的方式对鱼类进行投食。在鱼类投食量的选择上，养殖人员通常是根据鱼类的生存时间长短以及根据肉眼识别鱼类体积的方法来粗略的选择鱼类投食量，此种选择方法存在较多弊端：鱼类的生长速度在不同生长环境下存在不同，难以凭借肉眼对鱼食料进行判断不同；鱼类的体积变化是持续的，在短时间内肉眼难以识别出鱼类体积的变化；再加上池塘内鱼的数量较多，无法有效的识别鱼的生长状况，进而无法总体判断鱼的生长状况，同时无法根据鱼的生长状况对鱼投放合理的食料，一旦投放的鱼食料较多，造成成本的浪费，若投放的食料较少，阻碍鱼的正常生长，为了使鱼食料得利用率高、且促进鱼的生长、缩短生长周期，现设计一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，以提高养殖效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，解决了现有池塘鱼养殖的过程中，无法根据鱼的生长状况合理进行鱼食料的投放问题，进而降低了鱼食料的利用率、增长鱼的生长周期，降低了养殖的效益。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，包括鱼塘检测装置、云服务器和移动终端，所述云服务器分别与鱼塘检测装置和移动终端通信连接；
所述鱼塘检测装置对池塘内的环境进行检测，采集池塘内的水温、PH值、溶氧量、水深，以及采集池塘内的图像信息，将检测的水温、PH值、溶氧量、水深以及采集的池塘内的图像信息发送至云服务器；
所述云服务器接收鱼塘检测装置发送的池塘内水温信息，对接收的池塘内水温与设定的标准水温范围进行对比，得到水温差△T(△t1,△t2,...,△ti),i为水温传感器数量；
云服务器对接收的池塘内的PH值与设定的标准PH值范围进行比较，得到PH值差△P(△p1,△p2,...,△pj)，j为PH传感器的数量；
云服务器接收微处理器发送的池塘图像采集模块采集的图像信息，对采集的图像信息中水的颜色与设定的不同水的颜色图像信息进行一一对比，筛选出与采集的图像信息中水的颜色相匹配的水的颜色图像信息，通过匹配对比，获得池塘内水的颜色状况，另外，对接收的图像信息中的鱼的尺寸与设定的多个标准鱼图像信息进行一一对比，筛选出与接收的池塘内图像信息中鱼所处的位置相匹配的标准鱼图像信息，根据标准鱼图像信息中鱼的位置以及鱼的重量，将池塘图像采集模块采集的图像信息中的鱼重量进行量化，得到池塘内鱼的重量集合Mk(m1,m2,...,mc)，其中，c为每个图像中鱼的数量，
Figure GDA0002456462180000021
Figure GDA0002456462180000022
为每个图像中鱼的平均质量，进而形成新的集合
Figure GDA0002456462180000031
Figure GDA0002456462180000032
为第n次图像采集的鱼的平均重量；
所述云服务器通过生长评估算法判断鱼的生长体重变化与水温差和PH值差的关联度系数Q，通过关联度系数Q计算养殖人员投放的鱼食料的重量Df，Df＝1.2*Q*(1+0.011)f，Df表示第f次投放鱼料的重量，单位为Kg；
所述云服务器将鱼生长的关联度系数与池塘内每次投放鱼食料的重量发送至移动终端，所述移动终端接收云服务器发送的关联度系数以及投放的鱼食的重量，根据接收的信息进行鱼食料的投放。
进一步地，所述鱼塘检测装置包括水温检测模块、PH值检测模块、溶解氧检测模块、水深检测模块、池塘图像采集模块和微处理器，所述微处理器分别与水温检测模块、PH值检测模块、溶解氧检测模块、水深检测模块、池塘图像采集模块连接；
所述水温检测模块用于采集池塘内的水温信息，所述水温检测模块分别安装在池塘内的四周及中部，用于检测池塘内各处的水温信息，并将检测的水温信息发送至微处理器，其中，对水温传感器进行编号，分别为1，2，3，...,水温传感器检测的水温构成集合T(t1,t2,...,ti)，i为水温传感器数量；
所述PH值检测模块用于检测池塘内的PH值，所述PH值检测模块分别安装在池塘内的四周及中部，用于检测池塘内各处的PH值信息，并将检测的PH值信息发送至微处理器，其中，对PH传感器进行编号，分别为1，2，3，...，PH传感器检测的PH值构成集合P(p1,p2,...,pj)，j为PH传感器的数量；
所述溶解氧检测模块采用溶解氧传感器，用于检测池塘水的溶氧量；所述水深检测模块为水深传感器，用于检测池塘内的水深高度；所述池塘图像采集模块分布在池塘内，用于采集池塘内的图像信息；溶解氧检测模块、水深检测模块、池塘图像采集模块分别将检测的池塘内水的溶氧量、水深和图像信息发送至微处理器。
所述微处理器用于接收水温检测模块发送的水温信息、PH值检测模块发送的PH值、溶氧量检测模块发送的溶氧量、水深检测模块发送的池塘水深度以及池塘图像采集模块发送的图像信息，并将接收的水温、PH值、溶氧量、水深以及图像信息发送至云服务器。
进一步地，所述关联度系数为Q,
Figure GDA0002456462180000041
其中，
Figure GDA0002456462180000042
表明后一次图像采集的鱼的平均重量与前一次图像采集的鱼的平均重量的差值，所述关联度系数Q表明鱼在该鱼塘环境内的生长状况。
进一步地，当池塘内水温传感器检测的温度超过设定的标准水温范围中的最高温度时，将检测的水温与最高水温对比，并取绝对值，得到水温差，当池塘内水温传感器检测的温度低于设定的标准水温范围的最低温度时，将检测的水温与最低水温对比，得到水温差，当检测的水温位于设定的标准水温范围内时，该处的水温差为0。
进一步地，当池塘内PH传感器检测的PH值超过设定的标准PH值范围中的最高PH值时，将检测的PH值与最高PH值对比，并取绝对值，得到PH值差，若池塘内PH传感器检测的PH值低于设定的标准PH值范围的最低PH值时，将检测的PH值与最低PH值对比，得到PH值差，若检测的PH值位于设定的标准PH值范围内时，该处的PH值差为0。
本发明的有益效果：
本发明提供的基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，对鱼塘内的环境进行检测以及采集鱼塘内的图像信息，并将检测的环境参数以及图像信息处理，通过生长评估算法得到鱼塘内的环境与鱼生长体重变化的关系，进而为养殖人员在鱼类养殖的过程中提供可靠的参考数据，保证鱼食料的利用率充分，促进鱼的生长，缩短生长周期，大大提高了养殖效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，包括鱼塘检测装置、云服务器和移动终端，所述云服务器分别与鱼塘检测装置和移动终端通信连接。
所述鱼塘检测装置对池塘内的环境进行检测，采集池塘内的水温、PH值、溶氧量、水深，以及采集池塘内的图像信息，将检测的水温、PH值、溶氧量、水深以及采集的池塘内的图像信息发送至云服务器。
鱼塘检测装置包括水温检测模块、PH值检测模块、溶解氧检测模块、水深检测模块、池塘图像采集模块和微处理器，所述微处理器分别与水温检测模块、PH值检测模块、溶解氧检测模块、水深检测模块、池塘图像采集模块连接。
所述水温检测模块为水温传感器，用于采集池塘内的水温信息，所述水温检测模块分别安装在池塘内的四周及中部，用于检测池塘内各处的水温信息，并将检测的水温信息发送至微处理器，其中，对水温传感器进行编号，分别为1，2，3，...,水温传感器检测的水温构成集合T(t1,t2,...,ti)，i为水温传感器数量。
所述PH值检测模块为PH传感器，用于检测池塘内的PH值，所述PH值检测模块分别安装在池塘内的四周及中部，用于检测池塘内各处的PH值信息，并将检测的PH值信息发送至微处理器，其中，对PH传感器进行编号，分别为1，2，3，...，PH传感器检测的PH值构成集合P(p1,p2,...,pj)，j为PH传感器的数量。
所述溶解氧检测模块采用溶解氧传感器，用于检测池塘水的溶氧量；所述水深检测模块为水深传感器，用于检测池塘内的水深高度；池塘图像采集模块分布在池塘内，用于采集池塘内的图像信息；溶解氧检测模块、水深检测模块、池塘图像采集模块分别将检测的池塘内水的溶氧量、水深和图像信息发送至微处理器。
所述微处理器用于接收水温检测模块发送的水温信息、PH值检测模块发送的PH值、溶氧量检测模块发送的溶氧量、水深检测模块发送的池塘水深度以及池塘图像采集模块发送的图像信息，并将接收的水温、PH值、溶氧量、水深以及图像信息发送至云服务器。
所述云服务器接收微处理器发送的池塘内水温信息，对接收的池塘内水温与设定的标准水温范围进行对比，得到水温差△T(△t1,△t2,...,△ti),i为水温传感器数量，若池塘内某处水温传感器检测的温度超过设定的标准水温范围中的最高温度时，将检测的水温与最高水温对比，并取绝对值，得到水温差，若池塘内某处水温传感器检测的温度低于设定的标准水温范围的最低温度时，将检测的水温与最低水温对比，得到水温差，若检测的水温位于设定的标准水温范围内时，该处的水温差为0；
对接收的池塘内的PH值与设定的标准PH值范围进行比较，得到PH值差△P(△p1,△p2,...,△pj)，j为PH传感器的数量，若池塘内某处PH传感器检测的PH值超过设定的标准PH值范围中的最高PH值时，将检测的PH值与最高PH值对比，并取绝对值，得到PH值差，若池塘内某处PH传感器检测的PH值低于设定的标准PH值范围的最低PH值时，将检测的PH值与最低PH值对比，得到PH值差，若检测的PH值位于设定的标准PH值范围内时，该处的PH值差为0。
云服务器接收微处理器发送的池塘图像采集模块采集的图像信息，对采集的图像信息中水的颜色与设定的不同水的颜色图像信息进行一一对比，筛选出与采集的图像信息中水的颜色相匹配的水的颜色图像信息，通过匹配对比，可了解池塘内水的颜色状况，另外，对接收的图像信息中的鱼的尺寸与设定的多个标准鱼图像信息进行一一对比，筛选出与接收的池塘内图像信息中鱼所处的位置相匹配的标准鱼图像信息，所述标准鱼图像信息为不同重量的鱼分布在离摄像头不同距离的图像信息，根据标准鱼图像信息中鱼的位置以及鱼的重量，将池塘图像采集模块采集的图像信息中的鱼重量进行量化，得到池塘内鱼的重量集合Mk(m1,m2,...,mc)，其中，c为每个图像中鱼的数量，
Figure GDA0002456462180000081
Figure GDA0002456462180000082
为每个图像中鱼的平均质量，进而形成新的集合
Figure GDA0002456462180000083
Figure GDA0002456462180000084
为第n次图像采集的鱼的平均重量，且每次采集的图像信息的间隔时间为2-5天。
云服务器通过生长评估算法判断鱼的生长体重变化与水温差和PH值差的关联度，所述关联度系数为Q,
Figure GDA0002456462180000085
其中，
Figure GDA0002456462180000086
表明后一次图像采集的鱼的平均重量与前一次图像采集的鱼的平均重量的差值，所述关联度系数Q表明鱼在该鱼塘环境内的生长状况；
根据鱼在该鱼塘环境内的生长状况判断养殖人员投放的鱼食料的重量Df＝1.2*Q*(1+0.011)f，Df表示第f次投放鱼料的重量，单位为Kg，云服务器将鱼生长的关联度系数与池塘内每次投放鱼食料的重量发送至移动终端，所述移动终端接收云服务器发送的关联度系数以及投放的鱼食的重量，根据接收的信息进行鱼食料的投放，提高了鱼食料的利用率，同时加快了鱼的生长，缩短生长周期。
本发明提供的基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，对鱼塘内的环境进行检测以及采集鱼塘内的图像信息，并将检测的环境参数以及图像信息处理，通过生长评估算法得到鱼塘内的环境与鱼生长体重变化的关系，进而为养殖人员在鱼类养殖的过程中提供可靠的参考数据，保证鱼食料的利用率充分，促进鱼的生长，缩短生长周期，大大提高了养殖效益。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，其特征在于：包括鱼塘检测装置、云服务器和移动终端，所述云服务器分别与鱼塘检测装置和移动终端通信连接；
所述鱼塘检测装置对池塘内的环境进行检测，采集池塘内的水温、PH值、溶氧量、水深，以及采集池塘内的图像信息，将检测的水温、PH值、溶氧量、水深以及采集的池塘内的图像信息发送至云服务器；
所述云服务器接收鱼塘检测装置发送的池塘内水温信息，对接收的池塘内水温与设定的标准水温范围进行对比，得到水温差△T(△t1,△t2,...,△ti),i为水温传感器数量；
云服务器对接收的池塘内的PH值与设定的标准PH值范围进行比较，得到PH值差△P(△p1,△p2,...,△pj)，j为PH传感器的数量；
云服务器接收微处理器发送的池塘图像采集模块采集的图像信息，对采集的图像信息中水的颜色与设定的不同水的颜色图像信息进行一一对比，筛选出与采集的图像信息中水的颜色相匹配的水的颜色图像信息，通过匹配对比，获得池塘内水的颜色状况，另外，对接收的图像信息中的鱼的尺寸与设定的多个标准鱼图像信息进行一一对比，筛选出与接收的池塘内图像信息中鱼所处的位置相匹配的标准鱼图像信息，根据标准鱼图像信息中鱼的位置以及鱼的重量，将池塘图像采集模块采集的图像信息中的鱼重量进行量化，得到池塘内鱼的重量集合Mk(m1,m2,...,mc)，其中，c为每个图像中鱼的数量，
Figure FDA0002456462170000011
Figure FDA0002456462170000012
为每个图像中鱼的平均质量，进而形成新的集合
Figure FDA0002456462170000013
Figure FDA0002456462170000014
为第n次图像采集的鱼的平均重量；
所述云服务器通过生长评估算法判断鱼的生长体重变化与水温差和PH值差的关联度系数Q，通过关联度系数Q计算养殖人员投放的鱼食料的重量Df，Df＝1.2*Q*(1+0.011)f，Df表示第f次投放鱼料的重量，单位为Kg；
所述云服务器将鱼生长的关联度系数与池塘内每次投放鱼食料的重量发送至移动终端，所述移动终端接收云服务器发送的关联度系数以及投放的鱼食的重量，根据接收的信息进行鱼食料的投放。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，其特征在于：所述鱼塘检测装置包括水温检测模块、PH值检测模块、溶解氧检测模块、水深检测模块、池塘图像采集模块和微处理器，所述微处理器分别与水温检测模块、PH值检测模块、溶解氧检测模块、水深检测模块、池塘图像采集模块连接；
所述水温检测模块用于采集池塘内的水温信息，所述水温检测模块分别安装在池塘内的四周及中部，用于检测池塘内各处的水温信息，并将检测的水温信息发送至微处理器，其中，对水温传感器进行编号，分别为1，2，3，...,水温传感器检测的水温构成集合T(t1,t2,...,ti)，i为水温传感器数量；
所述PH值检测模块用于检测池塘内的PH值，所述PH值检测模块分别安装在池塘内的四周及中部，用于检测池塘内各处的PH值信息，并将检测的PH值信息发送至微处理器，其中，对PH传感器进行编号，分别为1，2，3，...，PH传感器检测的PH值构成集合P(p1,p2,...,pj)，j为PH传感器的数量；
所述溶解氧检测模块采用溶解氧传感器，用于检测池塘水的溶氧量；所述水深检测模块为水深传感器，用于检测池塘内的水深高度；所述池塘图像采集模块分布在池塘内，用于采集池塘内的图像信息；溶解氧检测模块、水深检测模块、池塘图像采集模块分别将检测的池塘内水的溶氧量、水深和图像信息发送至微处理器；
所述微处理器用于接收水温检测模块发送的水温信息、PH值检测模块发送的PH值、溶氧量检测模块发送的溶氧量、水深检测模块发送的池塘水深度以及池塘图像采集模块发送的图像信息，并将接收的水温、PH值、溶氧量、水深以及图像信息发送至云服务器。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，其特征在于：所述关联度系数为Q,
Figure FDA0002456462170000031
其中，
Figure FDA0002456462170000032
表明后一次图像采集的鱼的平均重量与前一次图像采集的鱼的平均重量的差值，所述关联度系数Q表明鱼在该鱼塘环境内的生长状况。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，其特征在于：当池塘内水温传感器检测的温度超过设定的标准水温范围中的最高温度时，将检测的水温与最高水温对比，并取绝对值，得到水温差，当池塘内水温传感器检测的温度低于设定的标准水温范围的最低温度时，将检测的水温与最低水温对比，得到水温差，当检测的水温位于设定的标准水温范围内时，该处的水温差为0。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的鱼塘养殖投料评估系统，其特征在于：当池塘内PH传感器检测的PH值超过设定的标准PH值范围中的最高PH值时，将检测的PH值与最高PH值对比，并取绝对值，得到PH值差，若池塘内PH传感器检测的PH值低于设定的标准PH值范围的最低PH值时，将检测的PH值与最低PH值对比，得到PH值差，若检测的PH值位于设定的标准PH值范围内时，该处的PH值差为0。
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