一种基于物联网的罗非鱼制种育苗系统及方法与流程

文档序号：16315233发布日期：2018-12-19 05:26阅读：149来源：国知局

本发明属于育苗技术领域，尤其涉及一种基于物联网的罗非鱼制种育苗系统及方法。

背景技术

罗非鱼，俗称：非洲鲫鱼，非鲫、越南鱼、南洋鲫等。原指以莫桑比克为模式产地的口孵非鲫属鱼类物种：莫桑比克口孵非鲫(学名：oreochromismossambicus)，现为慈鲷科非鲫属及口孵非鲫属等属数种鱼类的共同俗称；英文里统称为tilapia。现在它是世界水产业的重点科研培养的淡水养殖鱼类，且被誉为未来动物性蛋白质的主要来源之一。通常生活于淡水中，也能生活于不同盐份含量的咸水中，也可以存活于湖，河，池塘的浅水中。它有很强的适应能力，在面积狭小之水域中亦能繁殖，甚至在水稻田里能够生长，且对溶氧较少之水有极强之适应性。绝大部分罗非鱼是杂食性，常吃水中植物和碎物。然而，现有罗非鱼育苗相关设备通信方式中，存在传输距离短、兼容性差、配对操作较复杂等缺点；而使用序列号与账号绑定的方式中，对于一台设备对多台终端的情况下，无法正确传输数据到目标终端；同时，现有渔业养殖饵料主要依靠机械式投饵机抛撒，需要凭借养殖经验进行手动设置，存在自动化程度不高、无投饵算法、无智能控制等问题，不能实现渔业养殖生产的精确投饵要求。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有罗非鱼育苗相关设备通信方式中，存在传输距离短、兼容性差、配对操作较复杂等缺点；而使用序列号与账号绑定的方式中，对于一台设备对多台终端的情况下，无法正确传输数据到目标终端；同时，现有渔业养殖饵料主要依靠机械式投饵机抛撒，需要凭借养殖经验进行手动设置，存在自动化程度不高、无投饵算法、无智能控制等问题，不能实现渔业养殖生产的精确投饵要求。

现有技术中，对于温度的测定易受到环境温度的影响，使得温度参数不能准确获得，影响罗非鱼制种育苗中温度参数的获得，阻碍罗非鱼制种育苗的进度；现有技术中，对于制种育苗的数据的存储量不足，常常造成数据的丢失与缺少，不利于获取服务器控制信息的存储；此外显示器不具备低噪、低损和高亮的优点，不能够更为准确地构建出缺陷图像的背景信息，不利于罗非鱼生存环境参数的准确获得。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于物联网的罗非鱼制种育苗系统及方法。

本发明是这样实现的，一种基于物联网的罗非鱼制种育苗系统包括：

温度检测模块、盐度检测模块、氧气含量检测模块、中央控制模块、通信模块、服务器、移动终端、供水模块、消毒模块、投饵模块、显示模块；

温度检测模块，与中央控制模块连接，用于通过温度传感器检测培育罗非鱼水体温度数据信息；

所述温度传感器，输出的温度为tm，外界的环节温度te，而温度漂移即每个测量点的测量误差e可看作tm、te的二元函数，即：

e＝f(tm，te)

将2个自变量tm、te作为训练集输入值的2个分量，因变量e作为训练集的目标值，利用iaga-lssvm进行拟合建模，对正则化参数γ和径向基参数σ进行寻优，利用所得的最优参数求解式：

可得到函数模型最优参数α和b，从而得到建立的温度漂移曲面最优模型函数为：

利用此方法建立的模型函数值对温度传感器的测量值进行补偿，即：

盐度检测模块，与中央控制模块连接，用于通过盐度检测仪检测培育罗非鱼水体盐度数据信息；

氧气含量检测模块，与中央控制模块连接，用于通过氧气测量仪检测培育罗非鱼水体氧气含量数据信息；

中央控制模块，与温度检测模块、盐度检测模块、氧气含量检测模块、通信模块、供水模块、消毒模块、投饵模块、显示模块连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；

通信模块，与中央控制模块连接，用于通过物联网建立与服务器进行通信连接，并通过移动终端无线获取服务器控制信息；

所述物联网，利用云存储数据库的特征分类权重ai的属性值为p，在有效的数据库访问请求下，云计算存储数据库的数据存储数据模型，增加数据存储量，有利于获取服务器控制信息的存储，描述如下：

其中，云计算存储数据库中罗非鱼制种育苗系统的数据初始调度网格赋值表示为；

u×a→v

采用自适应信道加权方法进行云存储数据库的网格分布区域拟合，得到数据库分布的网格结构为：

式中：an(t)是第n条数据存储通道上的时间-频率联合特征分析；

τn(t)为第n条数据存储路径扩展时延；

fc为云计算存储数据库中的数据属性权重；

设定模糊算子映射到综合评价矩阵，进行初始化网格调度，得到云计算存储数据库数据存储节点的传递路径的映射关系为：

式中：ai和τi分别是云计算存储数据库中罗非鱼制种育苗系统的数据的传播损失和传递时延。

供水模块，与中央控制模块连接，用于通过水泵进行抽水给罗非鱼培育供水操作；

消毒模块，与中央控制模块连接，用于通过喷洒器喷洒消毒药物对培育罗非鱼水体进行消毒操作；

投饵模块，与中央控制模块连接，用于通过投饵算法控制投饵机进行投放鱼料；

显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示检测罗非鱼制种育苗生存环境参数；

所述显示器，采用液晶显示器，针对液晶显示器斑痕(lcd-mura)缺陷背景抑制检测中重建的背景存在引入性噪声干扰和目标缺损，本发明提出在理想情况下可简单概括为无噪、无损和增强，使得显示器具有降噪，无损、增强的效果，有利于罗非鱼生存环境参数的准确获得；无噪是指重建的背景不能引入新的噪声干扰，其量化值l通过与标准背景的平均灰度差值定义为：

其中：isb为标准背景，即同一图像采集条件下拍摄的正常lcd图像；num为统计的灰度非零像素个数；无损是指经重建背景抑制后缺陷图像不损失mura缺陷信息，一般从得出的mura缺陷区域面积a进行评价：

其中：s(x，y)是单元像素的面积；d代表满足缺陷区域内差值不为0的像素域；而增强则是指背景抑制后的mura缺陷更加明显，可视性更高，则可以通过定义缺陷与背景的平均对比度来定义该数据量c：

其中：lm是原图像中缺陷区域的平均亮度，lb是重建的背景图像中对应缺陷区域处的平均亮度；通过分析式(1)～(3)可知在理想状态下各量化值应为：l＝0，a＝amura，c→∞；由于实际重建过程会受到各种因素的干扰，此时得出的各量化值相比理想值存在误差，因此针对某种背景重建方法计算出的l越小、a和c越大便可以认定该方法重建的背景质量越高。

本发明的另一目的在于提供一种基于物联网的罗非鱼制种育苗方法包括以下步骤：

步骤一，通过温度检测模块利用温度传感器检测培育罗非鱼水体温度数据信息；通过盐度检测模块利用盐度检测仪检测培育罗非鱼水体盐度数据信息；通过氧气含量检测模块利用氧气测量仪检测培育罗非鱼水体氧气含量数据信息；

步骤二，中央控制模块通过通信模块利用物联网建立与服务器进行通信连接，并通过移动终端无线获取服务器控制信息；

步骤三，通过供水模块利用水泵进行抽水给罗非鱼培育供水操作；通过消毒模块利用喷洒器喷洒消毒药物对培育罗非鱼水体进行消毒操作；

步骤四，通过投饵模块利用投饵算法控制投饵机进行投放鱼料；

步骤五，通过显示模块利用显示器显示检测罗非鱼制种育苗生存环境参数。

进一步，所述通信模块包括请求模块、生成模块、上传模块、绑定模块；

请求模块，用于通过测量设备向服务器发送生成动态唯一编码的请求；

生成模块，服务器响应所述请求，生成动态唯一编码；

上传模块，用于通过移动终端将所述动态唯一编码上传给所述服务器；

绑定模块，用于由所述服务器将发送请求的测量设备与上传动态唯一编码的移动终端进行绑定，以使两者建立一对一的通信连接。

进一步，所述投饵模块投饵方法如下：

(1)系统控制中心通过通信模块与移动终端建立网络联接；

(2)唤醒模块定时唤醒正在深度休眠的控制中心与控制电路；

(3)初次使用，通过移动终端进行原始养殖参数的设定，如鱼的种类、规格、数目和饲料的规格等；

(4)再次使用时，自动进入自控模式，控制中心读取传感器采集的投饵环境参数，并在移动终端上显示；

(5)控制中心将传感器参数和存储器中的养殖数据库进行比对，由投饵算法生成投饵量，并控制电磁推拉门的开闭时间；

(6)投饵机中的饵料通过气流输送，进料口的特殊结构设计，使输送气流在进料口下方形成局部负压，吸入并携带饵料向出料口加速运动；

(7)出料口的平滑导向结构设计使得匀速直线运动的颗粒饲料调整方向，最终均匀喷撒到投饵机正前方的扇形区域；

(8)控制中心依据传感器参数、季节月份、养殖数据库等计算投饵量，并根据投饵机的投饵速率对投饵时间进行控制，实现精准投饵；

(9)投饵结束后，控制中心将本次投饵数据记录在存储器数据库中，电源自动关闭，系统进入深度休眠状态并等待下一个时间节点被唤醒。

进一步，所述控制中心将传感器参数和存储器中的养殖数据库进行比对，由投饵算法生成投饵量，并控制电磁推拉门的开闭时间。

进一步，所述投饵机中的饵料通过气流输送，进料口的特殊结构设计，使输送气流在进料口下方形成局部负压，吸入并携带饵料向出料口加速运动。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过通信模块使用动态的唯一编码将测量设备与移动终端相绑定，从而使两者建立一对一的通信连接，取代了原先的设备与控制终端之间直接通信的方式。这样，使得绑定操作更简单快捷，无需要设备与终端直接通信配对，无距离限制，兼容性好；更加方便对罗非鱼制种育苗的管理；同时，通过投饵模块可以自动进行投饵，自动化程度高，可以实现渔业养殖精确投饵要求，操作简单、方便。

本发明通过对温度传感器的测量值进行补偿，获得准确的温度参数，可及时记录、调节温度，有利于在罗非鱼制种育苗中获得准确无误的温度信息；本发明利用云计算存储数据库的数据存储数据模型，增加数据存储量，有利于获取服务器控制信息的存储；本发明针对液晶显示器斑痕(lcd-mura)缺陷背景抑制检测中重建的背景存在引入性噪声干扰和目标缺损，使得显示器具有低噪、低损和高亮的优点，能够更为准确地构建出缺陷图像的背景信息，有利于罗非鱼生存环境参数的准确获得。

附图说明

图1是本发明实施提供的基于物联网的罗非鱼制种育苗方法流程图。

图2是本发明实施提供的基于物联网的罗非鱼制种育苗系统结构框图。

图2中：1、温度检测模块；2、盐度检测模块；3、氧气含量检测模块；4、中央控制模块；5、通信模块；6、服务器；7、移动终端；8、供水模块；9、消毒模块；10、投饵模块；11、显示模块；。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明提供的一种基于物联网的罗非鱼制种育苗方法包括以下步骤：

步骤s101，通过温度检测模块利用温度传感器检测培育罗非鱼水体温度数据信息；通过盐度检测模块利用盐度检测仪检测培育罗非鱼水体盐度数据信息；通过氧气含量检测模块利用氧气测量仪检测培育罗非鱼水体氧气含量数据信息；

步骤s102，中央控制模块通过通信模块利用物联网建立与服务器进行通信连接，并通过移动终端无线获取服务器控制信息；

步骤s103，通过供水模块利用水泵进行抽水给罗非鱼培育供水操作；通过消毒模块利用喷洒器喷洒消毒药物对培育罗非鱼水体进行消毒操作；

步骤s104，通过投饵模块利用投饵算法控制投饵机进行投放鱼料；

步骤s105，通过显示模块利用显示器显示检测罗非鱼制种育苗生存环境参数。

如图2所示，本发明提供的基于物联网的罗非鱼制种育苗系统包括：温度检测模块1、盐度检测模块2、氧气含量检测模块3、中央控制模块4、通信模块5、服务器6、移动终端7、供水模块8、消毒模块9、投饵模块10、显示模块11。

温度检测模块1，与中央控制模块4连接，用于通过温度传感器检测培育罗非鱼水体温度数据信息；

盐度检测模块2，与中央控制模块4连接，用于通过盐度检测仪检测培育罗非鱼水体盐度数据信息；

氧气含量检测模块3，与中央控制模块4连接，用于通过氧气测量仪检测培育罗非鱼水体氧气含量数据信息；

中央控制模块4，与温度检测模块1、盐度检测模块2、氧气含量检测模块3通信模块5、供水模块8、消毒模块9、投饵模块10、显示模块11连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；

通信模块5，与中央控制模块4连接，用于通过物联网建立与服务器6进行通信连接，并通过移动终端7无线获取服务器6控制信息；

供水模块8，与中央控制模块4连接，用于通过水泵进行抽水给罗非鱼培育供水操作；

消毒模块9，与中央控制模块4连接，用于通过喷洒器喷洒消毒药物对培育罗非鱼水体进行消毒操作；

投饵模块10，与中央控制模块4连接，用于通过投饵算法控制投饵机进行投放鱼料；

显示模块11，与中央控制模块4连接，用于通过显示器显示检测罗非鱼制种育苗生存环境参数。