技术特征：
1.一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：采集罗非鱼工厂化养殖场的水质溶解氧数据，建立溶解氧含量原始数据集；步骤二：对溶解氧含量原始数据集进行归一化处理，获取标准化数据集；步骤三：采用经验模态分解算法emd将标准化数据集分解成n个固有模态函数imf以及剩余量r，获得门控单元网络gru模型的训练样本数据；步骤四：利用训练样本数据分别训练n+1个门控单元网络gru模型，并采用麻雀优化算法搜索门控单元网络gru模型最优超参数组合，以获取最优门控单元网络gru模型；步骤五：累加所有门控单元网络gru模型的预测值得到水质溶解氧预测值。2.根据权利要求1所述的一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于：所述步骤二采用公式(1)对溶解氧含量原始数据集进行归一化处理，获取标准化数据集；其中x
i
为溶解氧含量原始数据集序列的第i个数据，x
min
为溶解氧含量原始数据集的最小值，x
max
为溶解氧含量原始数据集的最大值，x
′
i
为归一化后的标准化数据集。3.根据权利要求1所述的一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于：所述步骤三中，经验模态分解算法emd的分解步骤如下：步骤a：将标准化数据集作为经验模态分解算法emd的原始数据x(t)；计算x(t)的极值；步骤b：采用三次样条插值法和极大值极小值构造上包络线emax(t)和下包络线emin(t)；步骤c：利用公式(2)计算包络均值m(t)；m(t)＝(emax(t)+emin(t))/2
ꢀꢀꢀꢀ
(2)；步骤d：利用公式(3)计算中间剩余量h(t)；h(t)＝x(t)
‑
m(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)；步骤e：重复步骤(d)直到h(t)为固有模态函数imf；imf定义为：极大值和极小值的个数差异不超过1；上包络线emax(t)与下包络线emin(t)的均值为0；步骤f：利用公式(4)获取剩余量r
i
(t)；r
i
(t)＝x(t)
‑
h(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)。4.根据权利要求3所述的一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于：还包括步骤g；步骤g：把当前剩余量r
i
(t)设置为经验模态分解算法emd的原始数据x(t)；重复(b)
‑
(f)继续提取固有模态函数imf，直至剩余量r
i
(t)单调或者为常数。5.根据权利要求1所述的一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于：所述步骤三中，将70％的训练样本数据作为训练样本，将30％的训练样本数据作为测试样本。6.根据权利要求1所述的一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在
于：所述步骤四中，利用所述训练样本数据分别训练n+1个门控单元网络gru模型，并采用麻雀优化算法搜索模型最优超参数组合，以获取最优门控单元网络gru模型；n+1个门控单元网络gru模型分别为model1，model2，
…
，model
k
；门控单元网络gru模型包括两个输出门，分别是重置门r和更新门z；r＝σ(w
r
·
[h(t
‑
1)，x(t)])
ꢀꢀꢀꢀ
(5)z＝σ(w
z
·
[h(t
‑
1)，x(t)])
ꢀꢀꢀꢀ
(6)其中x(t)为t时刻的输入，即训练样本数据，h(t
‑
1)为t
‑
1时刻的输出，σ为sigmoid函数，w
r
为重置门r的待更新参数矩阵；w
z
为更新门z的待更新参数矩阵；参数h
′
用于决定是否记住x(t)，可以通过重置门r获取：h
′
＝tanh(w
h
·
[r*h(t
‑
1)，x(t)])
ꢀꢀꢀꢀ
(7)；w
h
为参数h’的待更新参数矩阵；而t时刻的隐状态h(t)以及输出y(t)分别可以通过公式(8)和(9)计算：h(t)＝(1
‑
z)*h(t
‑
1)+z*h
′ꢀꢀꢀꢀ
(8)y(t)＝σ(w
′
·
h(t))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)；w为待更新参数矩阵。7.根据权利要求6所述的一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，其特征在于：所述步骤五根据公式(13)累加所有模型的预测值得到水质溶解氧预测值；prediction＝model1+model2+
…
+model
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)；公式(13)中，k＝n+1。
技术总结
本发明公开了一种罗非鱼工厂化养殖水质溶解氧变化预测方法，包括如下步骤：采集罗非鱼工厂化养殖场的水质溶解氧数据，建立溶解氧含量原始数据集；对溶解氧含量原始数据集进行归一化处理，获取标准化数据集；采用经验模态分解算法EMD将标准化数据集分解成n个固有模态函数IMF以及剩余量R，获得n种门控单元网络GRU模型的训练样本数据；利用训练样本数据分别训练n+1个门控单元网络GRU模型，并采用麻雀优化算法搜索门控单元网络GRU模型最优超参数组合，以获取最优门控单元网络GRU模型；累加所有最优门控单元网络GRU模型的预测值得到水质溶解氧预测值。本发明用于实现罗非鱼工厂化养殖过程中水质溶解氧含量变化的快速准确预测。殖过程中水质溶解氧含量变化的快速准确预测。殖过程中水质溶解氧含量变化的快速准确预测。
技术研发人员：刘双印 黄跃 黄建德 徐龙琴 周冰
受保护的技术使用者：仲恺农业工程学院
技术研发日：2021.06.11
技术公布日：2021/9/6