CN112806313B - 一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，包括集成调控中心(1)、含氧量传感模块(2)、增氧机平台(3)、水质清理模块(4)和水质异常报警模块(5)；所述增氧机平台(3)布设于鱼塘(11)，所述含氧量传感模块(2)设置于鱼塘(11)的出水口处，用于检测所述鱼塘(11)的水质；所述增氧机平台(3)包括小型增氧船(6)、增氧机(7)、增氧机控制模块(8)和航行操纵模块(9)、船载含氧测量仪(10)、数据库储存模块(12)。本发明采用概率统计理论进行初步布设增氧机平台的路径设置，一方面可以减小传统鱼塘设置固定式增氧机增氧带来的建设成本，另外一方面，能够比传统移动式增氧机时效更好，能更快完成增氧。
Description
技术领域
本发明涉及养殖技术领域，具体为一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统及调节控制方法。
背景技术
鱼类等海鲜或河鲜是人们喜爱的餐桌食品，每年都需要消耗大量的鱼类和海鲜，依靠传统的养殖方式已经不能满足人们对鱼类的日益增长的需要，而在现代的鱼类养殖中，通常采用鱼塘养殖，而在鱼塘养殖中，由于水域空间狭小，而且通常是不和大型河流进行互通，而鱼塘中通常养殖的鱼类密度都很多，那么大量的鱼类都必然需要消耗大量的氧气，这回导致鱼类缺氧发生翻塘的现象，为此，通常会设置增氧装置为鱼塘增氧。
而在对鱼塘的增氧中，人们对该技术进行了很系统的研究和应用：如，
专利CN1161077A公开了一种基于人工智能的鱼塘控制系统，包括：数据采集端、控制模块、WIFI模块，服务器端、确认端、增氧泵和水泵；数据采集端用于采集：鱼塘的水体溶氧量、鱼塘的水体温度、鱼塘的水体PH值、鱼塘的环境温度和鱼塘的水位高度，并将采集的数据通过WIFI模块传递给服务器端；人工智能模块用于：得到增氧泵和水泵的控制策略表，将控制策略表发送给确认端，确认端用于将控制策略表呈现给用户，接受用户的修改，控制模块根据所述控制策略表控制增氧泵和水泵工作。通过将人工智能生成的控制策略表发送到确认端，通过确认端给用于进行修改，发现人工智能生成的控制策略表存在的错误。该发明主要用于智能控制技术领域。
专利CN2110914U公开一种水产养殖供氧系统，涉及水产养殖设备技术领域，包括压力容器，所述压力容器上连接有第一进气阀、第二进气阀和出气阀，所述第一进气阀的另一端与供氧装置连接，所述第二进气阀的另一端与空气泵连接，所述出气阀通过气管与鱼池内的扩氧装置连接；还包括设置于所述压力容器内的氧浓度传感器，所述氧浓度传感器与设置于所述压力容器外侧的控制主板连接，并通过与所述控制主板连接的液晶屏显示当前氧浓度数值。本系统可以有效提高了鱼虾等水生物的成活率，不仅设备成本低，维护方便，而且使用安全。
专利CN110262598A公开了一种渔业养殖智能控制系统及控制方法，包括主控系统(1)、投料系统(3)以及监测系统(2)，所述监测系统(2)包括监测装置和信号发生装置，所述监测装置包括溶氧传感器22)、PH值传感器(23)、水温传感器(24)、超声波传感器(25)、氨氮传感器(26)、高清摄像头(21)以及重量传感器(27)，所述溶氧传感器(22)、PH值传感器(23)、水温传感器(24)、氨氮传感器(26)置于水下用于检测水质情况；所述超声波传感器(25)设置在水下，用于检测鱼群聚集数量；所述高清摄像头(21)用于监控鱼群；所述重量传感器(27)用于监测饲料数量；所述信号发生装置用于接收传感器信息以及发送信息。
专利CN104782552A公开了一种水产养殖用集中式自动投饲增氧系统，在标准化养殖池塘群内，多个临近的池塘对应设置一个饲料投喂站；组合料仓群作为饲料存储仓库，直接接收饲料运送车的送料；提升上料器将饲料提升，通过分配器自上而下分配进入组合料仓群的各个料仓；高压风机作为动力源，与下料风管连接，下料风管通过气动三通分别与撒料器和曝气管连接；撒料器漂浮在水面上，其上一对撒料喷嘴在气压作用下旋转，并将饲料以环状喷洒在水面上；曝气管位于撒料器撒料区域水下的曝气管对饲料投喂区域水体曝气增氧，提高饲料投喂区域高密集度摄食鱼群的溶氧需求，改善投喂效果；所述称重单元对饲料进行称重，监控饲料投放量；控制单元采用PLC智能控制，对饲料投放、曝气增氧进行集中控制。
专利CN203838537U公开了一种渔业养殖远程增氧智能控制系统，包括终端控制器、分别与终端控制器连接的溶解氧传感器和增氧设备，所述溶解氧传感器和增氧设备置于水中；还包括用于远程控制的无线控制机构，所述无线控制机构包括设于终端控制器的信号发射装置、用于接收信号发射装置所发出信息的信号接收装置，以及与信号接收装置连接的监控服务器；还包括分别与终端控制器连接的PH值检测设备和氨氮含量检测设备，以及供水设备；PH值检测设备和氨氮含量检测设备置于水中，当PH值检测设备和氨氮含量检测设备检测到水质异常时，终端控制器控制供水设备排水及输水。该实用新型的控制系统，在增氧监控过程中，也能有效地对养殖水质进行监控和处理。
专利CN211091401U公开了本实用新型公开了一种水产养殖供氧系统，涉及水产养殖设备技术领域，包括压力容器，所述压力容器上连接有第一进气阀、第二进气阀和出气阀，所述第一进气阀的另一端与供氧装置连接，所述第二进气阀的另一端与空气泵连接，所述出气阀通过气管与鱼池内的扩氧装置连接；还包括设置于所述压力容器内的氧浓度传感器，所述氧浓度传感器与设置于所述压力容器外侧的控制主板连接，并通过与所述控制主板连接的液晶屏显示当前氧浓度数值。本系统可以有效提高了鱼虾等水生物的成活率，不仅设备成本低，维护方便，而且使用安全。
但目前，现有的水产养殖增氧系统存在如下技术问题：
(1)现有的水产养殖系统的增氧系统中，通常设置固定的增氧装置，只能对固定地点进行增氧，为了给鱼塘进行系统而完全的增氧，必然需要设置更多的增氧装置，这势必为导致增氧成本增加。
(2)现有技术中，对鱼塘的增氧也仅是检测氧气含量或水质的其他参数，但是只是设定在固定地点，只能检测到固定地点的含氧量，而鱼塘实质上，由于水底植物，鱼类的运动和聚集，会导致鱼塘的不同区域含氧量不同，因不利于对鱼塘增氧的精细化管理和增氧工作。
(3)现有技术中，也有设置增氧船进行增氧作业，但是只是增氧船安装规定的路径进行增氧，而且通常是无差异化的增氧工作，这不仅增氧时间长，容易影响鱼类的生活，不利于鱼儿成长，也从未考虑鱼类的生活习性。
面对上述技术问题，人们希望提供一种更加智能化的智能增氧系统进行增氧，而且利用统计水域的含氧量作为增氧船运动轨迹的依据，以便更加智能的管理和增氧作业。但到目前为止，现有技术中并无有效办法解决上述技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统及调节控制方法，以便更加智能化的增氧控制，从而以更快的途径进行增氧，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，包括集成调控中心、含氧量传感模块、增氧机平台、水质清理模块和水质异常报警模块；所述增氧机平台布设于鱼塘，所述含氧量传感模块设置于鱼塘的出水口处，用于检测所述鱼塘的水质；
所述增氧机平台包括小型增氧船、增氧机、增氧机控制模块和航行操纵模块、船载含氧测量仪、数据库储存模块，所述增氧机控制模块分别和所述增氧机、航行操纵模块、船载含氧测量仪和所述数据库存储模块数据通信连接，从而实现控制所述增氧机和航行操纵模块；
所述集成调控中心包括设置于办公室内的集成显示模块和增氧操控平台，所述增氧操控平台和设置于增氧机平台上的增氧机控制模块数据通信连接；所述集成显示模块显示鱼塘水质信息、设定的水质参数阈值和养殖的鱼类和所述小型增氧船的运动轨迹；
包括自动增氧控制模式，在该模式下，在进行鱼塘增氧时，通过所述增氧操控平台设定水质参数阈值和养殖的鱼类，所述增氧操控平台根据输入的养殖鱼类和养殖数量，自动生成所述小型增氧船的运动速度和增氧机的增氧速度、水质参数阈值，并发送至所述增氧机控制模块；所述增氧机控制模块在接到上述信息后开始增氧操作，所述增氧机控制模块获取船载含氧测量仪测量的含氧数据，当测量到的含氧数据值低于规定水质参数阈值时，所述增氧机开始增氧工作，并且所述增氧机的增氧速度与测量的含氧数值成正比关系；所述增氧机控制模块依据存储于所述数据库储存模块内的历史含氧量数据，进行统计分析，形成以鱼塘为水平面、历史平均含氧数据作为高度的含氧数据地形图；并依据所述含氧数据地形图，从所述小型增氧船的当前位置，采用梯度最优算法查找出一个含氧最低的位置，并基于该梯度算的梯度下降轨迹在水平面上的投影形成所述小型增氧船的增氧运动轨迹；所述航行操纵模块依据所述增氧机控制模块生成的增氧运动轨迹控制所述小型增氧船按照生成的一段增氧运动轨迹运动；
当所述小型增氧船已经到达所述含氧数据地形图的一个局部含氧最低点时，所述增氧机控制模块自动生成一个干扰位置，并且依据当前位置和干扰位置生成一条最短运动轨迹作为新的一段增氧运动轨迹，并发送给所述航行操纵模块，所述航行操纵模块操控所述小型增氧船按照该最短运动轨迹进行运动并完成增氧操作；并在完成该增氧操作后，如果该干扰位置为非最低含氧位置，则继续采用梯度最优算法生成新的增氧运动路径，否则所述增氧机控制模块继续自动生成一个新的干扰位置；
而在所述含氧量传感模块检测到所述鱼塘的水含氧量符合要求，且所述船载含氧测量仪在所述小型增氧船的增氧运动路径中最后2段增氧运动轨迹中测量的含氧量都符合要求，并且所述船载含氧测量仪在最后连续产生的2个干扰位置处的含氧量都符合要求，则认为该鱼塘的氧气含量都符合要求，所述小型增氧船停止作业一定时间；
所述含氧数据地形图依据在存储于所述数据库储存模块的测量的历史含氧数据生成，同时，在所述小型增氧船在增氧运动中，所述船载含氧测量仪实时测量的含氧量数据用于对所述历史含氧数据进行更新；
所述水质异常报警模块在所述含氧量传感模块或所述船载含氧测量仪检测到水含氧量低于含氧量值的下限时，则认为该鱼塘存在紧急情况，通过所述水质异常报警模块进行报警；同时，所述集成显示模块显示异常报警位置；
当所述增氧机平台在进行增氧一定时间后，鱼塘的水中含氧量仍然不符合要求，则认为所述鱼塘存在紧急情况且不能通过增氧操作解决，此时通过水质异常报警模块进行报警。
优选的，所述增氧操控平台能够设置这样一个区域，该区域为鱼塘管理人员根据该鱼塘特点和鱼儿聚集特点，设置为增氧机平台重点增氧巡航的区域；在该区域，所述增氧机平台每次增氧作业中，至少一个干扰位置处于所述区域。
优选的，所述增氧机控制模块读取所述数据库储存模块中存储的历史增氧数据，同时读取喂食的时间段、鱼儿生活习性，从而提前预估水含氧量或需要消耗氧量，并控制所述航行操纵模块在含氧量低于某一设定值的区域、鱼儿聚集区域和鱼儿习惯活动时间段，所述小型增氧船运动速度低，而其他区域运动快，所述增氧机的增氧速度也同步对应操作。
优选的，鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要，通过所述增氧操控平台利用所述集成显示模块的可视化显示平台，主动设置相应的所述增氧机平台的增氧运动轨迹，并将所述增氧运动轨迹发送给所述增氧机平台实时增氧作业。
优选的，所述干扰位置采用统计学中的分块随机抽样方法生成，所述随机抽样的结构中至少包括以下区域：(1)如果鱼塘管理人员或技术人员设置的位置，则至少包括有一个这样的位置；(2)上次增氧作业中含氧量低于规定的最近含氧量的位置。
优选的，所述增氧机控制模块还读取所述数据库储存模块中存储的历史增氧数据，并将所述船载含氧测量仪两次都测量到含氧量值低于规定的含氧量值的位置记录为重点增氧位置，在每次增氧作业中，所述增氧机平台都需要完成这些重点增氧位置的增氧作业。
优选的，鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要，通过所述增氧操控平台利用所述集成显示模块的可视化显示平台，主动设置相应的所述增氧机平台的禁止进行增氧区域，在这些禁止进行增氧区域，所述增氧机平台在进行增氧作业并运行到该区域边缘时，则认为完成了该段增氧作业路径，并开始搜索新的增氧路径。
优选的，所述增氧机平台在执行完所述鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要主动设定的增氧运动轨迹后，所述增氧机平台利用自动增氧控制模式进行增氧作业，或者在所述增氧机在执行完自动增氧控制模式下增氧作业后执行所述鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要主动设定的增氧运动轨迹的增氧作业。
另外一方面，本申请还提供一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节方法，包括基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，具体增氧控制调节方法如下：
步骤S1，在自动增氧控制模式下，在进行鱼塘增氧时，通过所述增氧操控平台设定水质参数阈值和养殖的鱼类，所述增氧操控平台根据输入的养殖鱼类和养殖数量，自动生成所述小型增氧船的运动速度和增氧机的增氧速度、水质参数阈值，并发送至所述增氧机控制模块；
步骤S2，所述增氧机控制模块在接到上述信息后开始增氧操作，所述增氧机控制模块获取船载含氧测量仪测量的含氧数据，当测量到的含氧数据值低于规定水质参数阈值时，所述增氧机开始增氧工作，并且所述增氧机的增氧速度与测量的含氧数值成正比关系；
步骤S3，所述增氧机控制模块依据存储于所述数据库储存模块内的历史含氧量数据，进行统计分析，形成以鱼塘为水平面、历史平均含氧数据作为高度的含氧数据地形图；并依据所述含氧数据地形图，从所述小型增氧船的当前位置，采用梯度最优算法查找出一个含氧最低的位置，并基于该梯度算的梯度下降轨迹在水平面上的投影形成所述小型增氧船的增氧运动轨迹；所述航行操纵模块依据所述增氧机控制模块生成的增氧运动轨迹控制所述小型增氧船按照生成的一段增氧运动轨迹运动；
步骤S4，当所述小型增氧船已经到达所述含氧数据地形图的一个局部含氧最低点时，所述增氧机控制模块自动生成一个干扰位置，并且依据当前位置和干扰位置生成一条最短运动轨迹作为新的一段增氧运动轨迹，并发送给所述航行操纵模块，所述航行操纵模块操控所述小型增氧船按照该最短运动轨迹进行运动并完成增氧操作；并在完成该增氧操作后，如果该干扰位置为非最低含氧位置，则继续采用梯度最优算法生成新的增氧运动路径，否则所述增氧机控制模块继续自动生成一个新的干扰位置；
步骤S5，而在所述含氧量传感模块检测到所述鱼塘的水含氧量符合要求，且所述船载含氧测量仪在所述小型增氧船的增氧运动路径中最后2段增氧运动轨迹中测量的含氧量都符合要求，并且所述船载含氧测量仪在最后连续产生的2个干扰位置处的含氧量都符合要求，则认为该鱼塘的氧气含量都符合要求，所述小型增氧船停止作业一定时间；
步骤S6，所述含氧数据地形图依据在存储于所述数据库储存模块的测量的历史含氧数据生成，同时，在所述小型增氧船在增氧运动中，所述船载含氧测量仪实时测量的含氧量数据用于对所述历史含氧数据进行更新；
步骤S7，所述水质异常报警模块在所述含氧量传感模块或所述船载含氧测量仪检测到水含氧量低于含氧量值的下限时，则认为该鱼塘存在紧急情况，通过所述水质异常报警模块进行报警；同时，所述集成显示模块显示异常报警位置；
步骤S8，当所述增氧机平台在进行增氧一定时间后，鱼塘的水中含氧量仍然不符合要求，则认为所述鱼塘存在紧急情况且不能通过增氧操作解决，此时通过水质异常报警模块进行报警。
优选的，鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要，通过所述增氧操控平台利用所述集成显示模块的可视化显示平台，主动设置相应的所述增氧机平台的禁止进行增氧区域，在这些禁止进行增氧区域，所述增氧机平台在进行增氧作业并运行到该区域边缘时，则认为完成了该段增氧作业路径，并开始搜索新的增氧路径。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，采用概率统计理论进行初步布设增氧机平台的路径设置，一方面可以减小传统鱼塘设置固定式增氧机增氧带来的建设成本，另外一方面，能够比传统移动式增氧机时效更好，能更快完成增氧。
2、本发明的基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，采用概率统计的方法进行增氧管理，可以减少增氧的使用时间，节省电力和减小增氧机不断运动带来的影响，特别对喜欢安静的鱼类提供一个更加舒适的养殖环境。
3、本发明的基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，能够基于初次增氧机平台运转中检测的水质，进行复查，从而更好的保护水质，提供更好的养殖环境。
4、本发明的基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，不需要设置GPS，自动生成路径，并且和概率统计路径相结合的增氧方式，实现更加有效的增氧效果。
5、本发明的基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，采用人工控制增氧，从而诱导鱼类自动去含氧高的地方，这样以便捕鱼或其他目的，如清理池塘。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的集成中控平台的结构示意图；
图3为本发明的集成控制中心的结构示意图。
图中：1、集成调控中心；2、含氧量传感模块；3、增氧机平台；4、水质清理模块；5、水质异常报警模块；6、小型增氧船；7、增氧机；8、增氧机控制模块；9、航行操纵模块；10、船载含氧测量仪；11、鱼塘；12、数据库储存模块；13、集成显示模块；14、增氧操控平台。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施例一：
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：1.一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，包括集成调控中心1、含氧量传感模块2、增氧机平台3、水质清理模块4和水质异常报警模块5；所述增氧机平台3布设于鱼塘11，所述含氧量传感模块2设置于鱼塘11的出水口处，用于检测所述鱼塘11的水质；
所述增氧机平台3包括小型增氧船6、增氧机7、增氧机控制模块8和航行操纵模块9、船载含氧测量仪10、数据库储存模块12，所述增氧机控制模块8分别和所述增氧机7、航行操纵模块9、船载含氧测量仪10和所述数据库存储模块12数据通信连接，从而实现控制所述增氧机7和航行操纵模块9；
所述集成调控中心1包括设置于办公室内的集成显示模块13和增氧操控平台14，所述增氧操控平台14和设置于增氧机平台3上的增氧机控制模块8数据通信连接；所述集成显示模块13显示鱼塘水质信息、设定的水质参数阈值和养殖的鱼类和所述小型增氧船6的运动轨迹；
包括自动增氧控制模式，在该模式下，在进行鱼塘增氧时，通过所述增氧操控平台14设定水质参数阈值和养殖的鱼类，所述增氧操控平台14根据输入的养殖鱼类和养殖数量，自动生成所述小型增氧船6的运动速度和增氧机7的增氧速度、水质参数阈值，并发送至所述增氧机控制模块8；所述增氧机控制模块8在接到上述信息后开始增氧操作，所述增氧机控制模块8获取船载含氧测量仪10测量的含氧数据，当测量到的含氧数据值低于规定水质参数阈值时，所述增氧机7开始增氧工作，并且所述增氧机7的增氧速度与测量的含氧数值成正比关系；所述增氧机控制模块8依据存储于所述数据库储存模块12内的历史含氧量数据，进行统计分析，形成以鱼塘为水平面、历史平均含氧数据作为高度的含氧数据地形图；并依据所述含氧数据地形图，从所述小型增氧船6的当前位置，采用梯度最优算法查找出一个含氧最低的位置，并基于该梯度算的梯度下降轨迹在水平面上的投影形成所述小型增氧船6的增氧运动轨迹；所述航行操纵模块9依据所述增氧机控制模块8生成的增氧运动轨迹控制所述小型增氧船6按照生成的一段增氧运动轨迹运动；
当所述小型增氧船6已经到达所述含氧数据地形图的一个局部含氧最低点时，所述增氧机控制模块8自动生成一个干扰位置，并且依据当前位置和干扰位置生成一条最短运动轨迹作为新的一段增氧运动轨迹，并发送给所述航行操纵模块9，所述航行操纵模块9操控所述小型增氧船6按照该最短运动轨迹进行运动并完成增氧操作；并在完成该增氧操作后，如果该干扰位置为非最低含氧位置，则继续采用梯度最优算法生成新的增氧运动路径，否则所述增氧机控制模块8继续自动生成一个新的干扰位置；
而在所述含氧量传感模块2检测到所述鱼塘的水含氧量符合要求，且所述船载含氧测量仪10在所述小型增氧船6的增氧运动路径中最后2段增氧运动轨迹中测量的含氧量都符合要求，并且所述船载含氧测量仪10在最后连续产生的2个干扰位置处的含氧量都符合要求，则认为该鱼塘的氧气含量都符合要求，所述小型增氧船6停止作业一定时间；
所述含氧数据地形图依据在存储于所述数据库储存模块12的测量的历史含氧数据生成，同时，在所述小型增氧船6在增氧运动中，所述船载含氧测量仪10实时测量的含氧量数据用于对所述历史含氧数据进行更新；
所述水质异常报警模块5在所述含氧量传感模块2或所述船载含氧测量仪10检测到水含氧量低于含氧量值的下限时，则认为该鱼塘11存在紧急情况，通过所述水质异常报警模块5进行报警；同时，所述集成显示模块13显示异常报警位置；
当所述增氧机平台3在进行增氧一定时间后，鱼塘的水中含氧量仍然不符合要求，则认为所述鱼塘存在紧急情况且不能通过增氧操作解决，此时通过水质异常报警模块5进行报警。
优选的，所述增氧操控平台14能够设置这样一个区域，该区域为鱼塘管理人员根据该鱼塘特点和鱼儿聚集特点，设置为增氧机平台3重点增氧巡航的区域；在该区域，所述增氧机平台3每次增氧作业中，至少一个干扰位置处于所述区域。
优选的，所述增氧机控制模块8读取所述数据库储存模块12中存储的历史增氧数据，同时读取喂食的时间段、鱼儿生活习性，从而提前预估水含氧量或需要消耗氧量，并控制所述航行操纵模块9在含氧量低于某一设定值的区域、鱼儿聚集区域和鱼儿习惯活动时间段，所述小型增氧船10运动速度低，而其他区域运动快，所述增氧机的增氧速度也同步对应操作。
优选的，鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要，通过所述增氧操控平台14利用所述集成显示模块9的可视化显示平台，主动设置相应的所述增氧机平台3的增氧运动轨迹，并将所述增氧运动轨迹发送给所述增氧机平台3实时增氧作业。
优选的，所述干扰位置采用统计学中的分块随机抽样方法生成，所述随机抽样的结构中至少包括以下区域：(1)如果鱼塘管理人员或技术人员设置的位置，则至少包括有一个这样的位置；(2)上次增氧作业中含氧量低于规定的最近含氧量的位置。
优选的，所述增氧机控制模块8还读取所述数据库储存模块12中存储的历史增氧数据，并将所述船载含氧测量仪10两次都测量到含氧量值低于规定的含氧量值的位置记录为重点增氧位置，在每次增氧作业中，所述增氧机平台3都需要完成这些重点增氧位置的增氧作业。
优选的，鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要，通过所述增氧操控平台14利用所述集成显示模块13的可视化显示平台，主动设置相应的所述增氧机平台3的禁止进行增氧区域，在这些禁止进行增氧区域，所述增氧机平台3在进行增氧作业并运行到该区域边缘时，则认为完成了该段增氧作业路径，并开始搜索新的增氧路径。
优选的，所述增氧机平台3在执行完所述鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要主动设定的增氧运动轨迹后，所述增氧机平台3利用自动增氧控制模式进行增氧作业，或者在所述增氧机在执行完自动增氧控制模式下增氧作业后执行所述鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要主动设定的增氧运动轨迹的增氧作业。
具体实施例二：另外一方面，本申请还提供一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节方法，包括权利要求1-8中任意一项的基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，具体增氧控制调节方法如下：
步骤S1，在自动增氧控制模式下，在进行鱼塘增氧时，通过所述增氧操控平台14设定水质参数阈值和养殖的鱼类，所述增氧操控平台14根据输入的养殖鱼类和养殖数量，自动生成所述小型增氧船6的运动速度和增氧机7的增氧速度、水质参数阈值，并发送至所述增氧机控制模块8；
步骤S2，所述增氧机控制模块8在接到上述信息后开始增氧操作，所述增氧机控制模块8获取船载含氧测量仪10测量的含氧数据，当测量到的含氧数据值低于规定水质参数阈值时，所述增氧机7开始增氧工作，并且所述增氧机7的增氧速度与测量的含氧数值成正比关系；
步骤S3，所述增氧机控制模块8依据存储于所述数据库储存模块12内的历史含氧量数据，进行统计分析，形成以鱼塘为水平面、历史平均含氧数据作为高度的含氧数据地形图；并依据所述含氧数据地形图，从所述小型增氧船6的当前位置，采用梯度最优算法查找出一个含氧最低的位置，并基于该梯度算的梯度下降轨迹在水平面上的投影形成所述小型增氧船6的增氧运动轨迹；所述航行操纵模块9依据所述增氧机控制模块8生成的增氧运动轨迹控制所述小型增氧船6按照生成的一段增氧运动轨迹运动；
步骤S4，当所述小型增氧船6已经到达所述含氧数据地形图的一个局部含氧最低点时，所述增氧机控制模块8自动生成一个干扰位置，并且依据当前位置和干扰位置生成一条最短运动轨迹作为新的一段增氧运动轨迹，并发送给所述航行操纵模块9，所述航行操纵模块9操控所述小型增氧船6按照该最短运动轨迹进行运动并完成增氧操作；并在完成该增氧操作后，如果该干扰位置为非最低含氧位置，则继续采用梯度最优算法生成新的增氧运动路径，否则所述增氧机控制模块8继续自动生成一个新的干扰位置；
步骤S 5，而在所述含氧量传感模块2检测到所述鱼塘的水含氧量符合要求，且所述船载含氧测量仪10在所述小型增氧船6的增氧运动路径中最后2段增氧运动轨迹中测量的含氧量都符合要求，并且所述船载含氧测量仪10在最后连续产生的2个干扰位置处的含氧量都符合要求，则认为该鱼塘的氧气含量都符合要求，所述小型增氧船6停止作业一定时间；
步骤S6，所述含氧数据地形图依据在存储于所述数据库储存模块12的测量的历史含氧数据生成，同时，在所述小型增氧船6在增氧运动中，所述船载含氧测量仪10实时测量的含氧量数据用于对所述历史含氧数据进行更新；
步骤S7，所述水质异常报警模块5在所述含氧量传感模块2或所述船载含氧测量仪10检测到水含氧量低于含氧量值的下限时，则认为该鱼塘11存在紧急情况，通过所述水质异常报警模块5进行报警；同时，所述集成显示模块13显示异常报警位置；
步骤S8，当所述增氧机平台3在进行增氧一定时间后，鱼塘的水中含氧量仍然不符合要求，则认为所述鱼塘存在紧急情况且不能通过增氧操作解决，此时通过水质异常报警模块5进行报警。
优选的，鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要，通过所述增氧操控平台14利用所述集成显示模块13的可视化显示平台，主动设置相应的所述增氧机平台3的禁止进行增氧区域，在这些禁止进行增氧区域，所述增氧机平台3在进行增氧作业并运行到该区域边缘时，则认为完成了该段增氧作业路径，并开始搜索新的增氧路径。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语″包括″、″包含″或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，包括集成调控中心(1)、含氧量传感模块(2)、增氧机平台(3)、水质清理模块(4)和水质异常报警模块(5)；所述增氧机平台(3)布设于鱼塘(11)，所述含氧量传感模块(2)设置于鱼塘(11)的出水口处，用于检测所述鱼塘(11)的水质；
所述增氧机平台(3)包括小型增氧船(6)、增氧机(7)、增氧机控制模块(8)和航行操纵模块(9)、船载含氧测量仪(10)、数据库储存模块(12)，所述增氧机控制模块(8)分别和所述增氧机(7)、航行操纵模块(9)、船载含氧测量仪(10)和所述数据库储存模块(12)数据通信连接，从而实现控制所述增氧机(7)和航行操纵模块(9)；
所述集成调控中心(1)包括设置于办公室内的集成显示模块(13)和增氧操控平台(14)，所述增氧操控平台(14)和设置于增氧机平台(3)上的增氧机控制模块(8)数据通信连接；所述集成显示模块(13)显示鱼塘水质信息、设定的水质参数阈值和养殖的鱼类和所述小型增氧船(6)的运动轨迹；
其特征在于：
包括自动增氧控制模式，在该模式下，在进行鱼塘增氧时，通过所述增氧操控平台(14)设定水质参数阈值和养殖的鱼类，所述增氧操控平台(14)根据输入的养殖鱼类和养殖数量，自动生成所述小型增氧船(6)的运动速度和增氧机(7)的增氧速度、水质参数阈值，并发送至所述增氧机控制模块(8)；所述增氧机控制模块(8)在接到上述信息后开始增氧操作，所述增氧机控制模块(8)获取船载含氧测量仪(10)测量的含氧数据，当测量到的含氧数据值低于规定水质参数阈值时，所述增氧机(7)开始增氧工作，并且所述增氧机(7)的增氧速度与测量的含氧数值成正比关系；所述增氧机控制模块(8)依据存储于所述数据库储存模块(12)内的历史含氧量数据，进行统计分析，形成以鱼塘为水平面、历史平均含氧数据作为高度的含氧数据地形图；并依据所述含氧数据地形图，从所述小型增氧船(6)的当前位置，采用梯度最优算法查找出一个含氧最低的位置，并基于该梯度算的梯度下降轨迹在水平面上的投影形成所述小型增氧船(6)的增氧运动轨迹；所述航行操纵模块(9)依据所述增氧机控制模块(8)生成的增氧运动轨迹控制所述小型增氧船(6)按照生成的一段增氧运动轨迹运动；
当所述小型增氧船(6)已经到达所述含氧数据地形图的一个局部含氧最低点时，所述增氧机控制模块(8)自动生成一个干扰位置，并且依据当前位置和干扰位置生成一条最短运动轨迹作为新的一段增氧运动轨迹，并发送给所述航行操纵模块(9)，所述航行操纵模块(9)操控所述小型增氧船(6)按照该最短运动轨迹进行运动并完成增氧操作；并在完成该增氧操作后，如果该干扰位置为非最低含氧位置，则继续采用梯度最优算法生成新的增氧运动路径，否则所述增氧机控制模块(8)继续自动生成一个新的干扰位置；
而在所述含氧量传感模块(2)检测到所述鱼塘的水含氧量符合要求，且所述船载含氧测量仪(10)在所述小型增氧船(6)的增氧运动路径中最后2段增氧运动轨迹中测量的含氧量都符合要求，并且所述船载含氧测量仪(10)在最后连续产生的2个干扰位置处的含氧量都符合要求，则认为该鱼塘的氧气含量都符合要求，所述小型增氧船(6)停止作业一定时间；
所述含氧数据地形图依据在存储于所述数据库储存模块(12)的测量的历史含氧量数据生成，同时，在所述小型增氧船(6)在增氧运动中，所述船载含氧测量仪(10)实时测量的含氧量数据用于对所述历史含氧量数据进行更新；
所述水质异常报警模块(5)在所述含氧量传感模块(2)或所述船载含氧测量仪(10)检测到水含氧量低于含氧量值的下限时，则认为该鱼塘(11)存在紧急情况，通过所述水质异常报警模块(5)进行报警；同时，所述集成显示模块(13)显示异常报警位置；
当所述增氧机平台(3)在进行增氧一定时间后，鱼塘的水中含氧量仍然不符合要求，则认为所述鱼塘存在紧急情况且不能通过增氧操作解决，此时通过水质异常报警模块(5)进行报警。
2.根据权利要求1所述的一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，其特征在于：所述增氧操控平台(14)能够设置这样一个区域，该区域为鱼塘管理人员根据该鱼塘特点和鱼儿聚集特点，设置为增氧机平台(3)重点增氧巡航的区域；在该区域，所述增氧机平台(3)每次增氧作业中，至少一个干扰位置处于所述区域。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，其特征在于：所述增氧机控制模块(8)读取所述数据库储存模块(12)中存储的历史含氧量数据，同时读取喂食的时间段、鱼儿生活习性，从而提前预估水含氧量或需要消耗氧量，并控制所述航行操纵模块(9)在含氧量低于某一设定值的区域、鱼儿聚集区域和鱼儿习惯活动时间段，所述小型增氧船(6)运动速度低，而其他区域运动快，所述增氧机的增氧速度也同步对应操作。
4.根据权利要求1所述的一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，其特征在于：鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要，通过所述增氧操控平台(14)利用所述集成显示模块(13)的可视化显示平台，主动设置相应的所述增氧机平台(3)的增氧运动轨迹，并将所述增氧运动轨迹发送给所述增氧机平台(3)实时增氧作业。
5.根据权利要求1所述的一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，其特征在于：所述增氧机控制模块(8)还读取所述数据库储存模块(12)中存储的历史增氧数据，并将所述船载含氧测量仪(10)两次都测量到含氧量值低于规定的含氧量值的位置记录为重点增氧位置，在每次增氧作业中，所述增氧机平台(3)都需要完成这些重点增氧位置的增氧作业。
6.根据权利要求1所述的一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，其特征在于：鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要，通过所述增氧操控平台(14)利用所述集成显示模块(13)的可视化显示平台，主动设置相应的所述增氧机平台(3)的禁止进行增氧区域，在这些禁止进行增氧区域，所述增氧机平台(3)在进行增氧作业并运行到该区域边缘时，则认为完成了该段增氧作业路径，并开始搜索新的增氧路径。
7.根据权利要求1所述的一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，其特征在于：所述增氧机平台(3)在执行完鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要主动设定的增氧运动轨迹后，所述增氧机平台(3)利用自动增氧控制模式进行增氧作业，或者在所述增氧机在执行完自动增氧控制模式下增氧作业后执行所述鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要主动设定的增氧运动轨迹的增氧作业。
8.一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节方法，包括权利要求1-7中任意一项的基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节系统，具体增氧控制调节方法如下：
步骤S1，在自动增氧控制模式下，在进行鱼塘增氧时，通过所述增氧操控平台(14)设定水质参数阈值和养殖的鱼类，所述增氧操控平台(14)根据输入的养殖鱼类和养殖数量，自动生成所述小型增氧船(6)的运动速度和增氧机(7)的增氧速度、水质参数阈值，并发送至所述增氧机控制模块(8)；
步骤S2，所述增氧机控制模块(8)在接到上述信息后开始增氧操作，所述增氧机控制模块(8)获取船载含氧测量仪(10)测量的含氧数据，当测量到的含氧数据值低于规定水质参数阈值时，所述增氧机(7)开始增氧工作，并且所述增氧机(7)的增氧速度与测量的含氧数值成正比关系；
步骤S3，所述增氧机控制模块(8)依据存储于所述数据库储存模块(12)内的历史含氧量数据，进行统计分析，形成以鱼塘为水平面、历史平均含氧数据作为高度的含氧数据地形图；并依据所述含氧数据地形图，从所述小型增氧船(6)的当前位置，采用梯度最优算法查找出一个含氧最低的位置，并基于该梯度算的梯度下降轨迹在水平面上的投影形成所述小型增氧船(6)的增氧运动轨迹；所述航行操纵模块(9)依据所述增氧机控制模块(8)生成的增氧运动轨迹控制所述小型增氧船(6)按照生成的一段增氧运动轨迹运动；
步骤S4，当所述小型增氧船(6)已经到达所述含氧数据地形图的一个局部含氧最低点时，所述增氧机控制模块(8)自动生成一个干扰位置，并且依据当前位置和干扰位置生成一条最短运动轨迹作为新的一段增氧运动轨迹，并发送给所述航行操纵模块(9)，所述航行操纵模块(9)操控所述小型增氧船(6)按照该最短运动轨迹进行运动并完成增氧操作；并在完成该增氧操作后，如果该干扰位置为非最低含氧位置，则继续采用梯度最优算法生成新的增氧运动路径，否则所述增氧机控制模块(8)继续自动生成一个新的干扰位置；
步骤S5，而在所述含氧量传感模块(2)检测到所述鱼塘的水含氧量符合要求，且所述船载含氧测量仪(10)在所述小型增氧船(6)的增氧运动路径中最后2段增氧运动轨迹中测量的含氧量都符合要求，并且所述船载含氧测量仪(10)在最后连续产生的2个干扰位置处的含氧量都符合要求，则认为该鱼塘的氧气含量都符合要求，所述小型增氧船(6)停止作业一定时间；
步骤S6，所述含氧数据地形图依据在存储于所述数据库储存模块(12)的测量的历史含氧量数据生成，同时，在所述小型增氧船(6)在增氧运动中，所述船载含氧测量仪(10)实时测量的含氧量数据用于对所述历史含氧量数据进行更新；
步骤S7，所述水质异常报警模块(5)在所述含氧量传感模块(2)或所述船载含氧测量仪(10)检测到水含氧量低于含氧量值的下限时，则认为该鱼塘(11)存在紧急情况，通过所述水质异常报警模块(5)进行报警；同时，所述集成显示模块(13)显示异常报警位置；
步骤S8，当所述增氧机平台(3)在进行增氧一定时间后，鱼塘的水中含氧量仍然不符合要求，则认为所述鱼塘存在紧急情况且不能通过增氧操作解决，此时通过水质异常报警模块(5)进行报警。
9.根据权利要求8所述的一种基于概率统计的鱼塘增氧量智能控制调节方法，其特征在于：鱼塘管理人员或技术人员依据自身需要，通过所述增氧操控平台(14)利用所述集成显示模块(13)的可视化显示平台，主动设置相应的所述增氧机平台(3)的禁止进行增氧区域，在这些禁止进行增氧区域，所述增氧机平台(3)在进行增氧作业并运行到该区域边缘时，则认为完成了该段增氧作业路径，并开始搜索新的增氧路径。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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