一种水产养殖监控系统的监测数据校准方法及系统与流程

本发明涉及一种智能化水产养殖监控技术，尤其涉及一种智能化水产养殖监控数据自检技术。

背景技术：

在鱼塘的养殖作业中，尤其是对于鱼苗，鱼塘的水质环境对鱼苗的生长起着至关重要的作用。有些指标如鱼塘温度、水中含氧量、以及酸碱度(PH值)如果不达标，则会造成鱼儿的发育不良，严重的还会导致死亡。不同的鱼类对鱼塘温度、含氧量等要素也均有它自己严格的要求。

目前传统的养殖方式，包括调节水温、氧气供给等都需要人工判断然后进行操作，由于测试点多，人工监测容易形成漏检，并且在夜间无人值守期间，就无法了解鱼塘的水质情况，以致水温不稳，影响养殖鱼类的生长；另外水体溶解氧监测不到位，也会影响鱼类同化作用的进行，造成水体危害，可能直接导致鱼类死亡，从而降低了经济效益。

现代化的鱼塘环境控制技术，是促进鱼类生产，实现优质、高产的基本条件和关键手段之一。通过综合应用生物工程技术和物联网技术，对鱼塘水质进行实时监控，根据指标的变化规律做出实时的调整，可以为鱼类生长提供适宜的环境条件，以便充分发挥其生长潜力，提高生产效率。并且，通过在监控过程中及时发现异常并报警，可以最大程度避免环境变化对鱼类造成的不利影响。

现有技术中，一般通过在鱼塘内设置传感器，来对鱼塘的水质环境进行监测， 如设置温度传感器、溶氧量传感器、PH值传感器来监测鱼塘的水温、溶氧量、PH值等，并通过监测数据判断是否超出所设阈值，进而进行相应的操作，如控制增氧泵打开进行增氧，或者简单告警。然而本发明的发明人发现，现有技术中没有考虑到传感器本身损坏，数据上报错误的情况，一旦发生类似情况，很容易产生恶劣影响，特别是在夜间无人值守时，完全靠系统自动工作，出现此类问题，可能造成该打开增氧泵时而没有打开，或者没有及时调整水体的PH值，直接导致鱼批量死亡，造成农民财产损失。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种水产养殖监控系统及其监控方法，能够在传感器异常，数据缺失情况下，自动判断鱼塘溶氧信息，确保鱼塘溶氧量在安全范围内。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水产养殖监控系统的监测数据校准方法，包含以下步骤：

A保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系，以及各鱼塘与水质监测设备的对应关系；

B计算鱼塘所对应的各周边鱼塘的水质监测设备的监测数据的平均值，作为该鱼塘的基准数据；

C将该鱼塘的水质监测设备的实时监测数据与该基准数据相比较，如果比较结果超出预设阈值，则判定该鱼塘对应的水质监测设备数据异常，进行监测数据异常校准处理。

作为进一步改进，一般以第一周期定期执行步骤B，以第二周期定期执行步骤C，其中，第一周期大于第二周期。

作为进一步改进，上述监测数据异常校准处理包含以下步骤：

生成该水质监测设备监测数据异常告警信息，通知人工监测校准；和/或

将该鱼塘的基准数据替换该实时监测数据，根据替换后的基准数据进行该鱼塘的水质管控。

作为进一步改进，上述水质监测设备可以为溶氧传感器或者PH值传感器；上述水质监测设备的监测数据可以为溶氧量或者PH值；

上述水质管控的方式可以为：补氧管控、或者PH值调控。

本发明各实施方式还提供了一种水产养殖监控系统的监测数据校准系统，包含：

存储模块，用于保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系，以及各鱼塘与水质监测设备的对应关系；

计算模块，计算鱼塘所对应的各周边鱼塘的水质监测设备的监测数据的平均值，作为该鱼塘的基准数据；

比较模块，用于将该鱼塘的水质监测设备的实时监测数据与该基准数据相比较，确定比较结果是否超出预设阈值；

异常校准处理模块，用于在比较模块确定比较结果超出预设阈值时，对该鱼塘对应的水质监测设备进行数据异常校准处理。

作为进一步改进，该计算模块一般以第一周期定期计算各鱼塘的基准数据，比较模块一般以第二周期定期对实时监测数据与基准数据进行比较，其中第一周期大于第二周期。

作为进一步改进，上述异常校准处理模块可以进一步包含以下子模块：

告警子模块，用于生成该水质监测设备监测数据异常告警信息，通知人工监测校准。

作为进一步改进，上述异常校准处理模块可以进一步包含以下子模块：

自校准子模块，用于根据鱼塘的基准数据校准其实时监测数据；

处理子模块，用于根据自校准子模块校准后的基准数据进行该鱼塘的水质管控。

作为进一步改进，该校准系统还可以包含：

原数据库，用于保存各鱼塘的水质监测设备定期上报的实时监测数据；

校准数据库，用于保存自校准子模块对原数据库监测数据校准后的结果。

作为进一步改进，上述水质监测设备一般可以为溶氧传感器或者PH值传感器；上述水质监测设备的监测数据一般可以为溶氧量或者PH值；处理子模块一般根据自校准子模块校准后的基准数据对该鱼塘进行补氧管控、或者PH值调控。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系，以及各鱼塘与水质监测设备的对应关系；计算鱼塘所对应的各周边鱼塘的水质监测设备的监测数据的平均值，作为该鱼塘的基准数 据；将该鱼塘的水质监测设备的实时监测数据与该基准数据相比较，如果比较结果超出预设阈值，则判定该鱼塘对应的水质监测设备数据异常，进行监测数据异常校准处理。从而即便某个鱼塘的水质监测设备发生故障，导致监测数据跳变，也不会影响该鱼塘的正常水质管控，如补氧控制、PH值控制等，确保鱼塘的水质(如溶氧量、PH值)始终保持在安全范围内，不会因不可控的设备故障而造成农民财产损失，提高整个监控系统的安全可靠性。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的水产养殖监控系统整体架构示意图；

图2是本发明第一实施方式的水产养殖监控系统的监测数据校准方法流程图；

图3是本发明第二实施方式的水产养殖监控系统的监测数据校准系统结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种水产养殖监控系统的监测数据校准方法。该水产养殖监控系统包含多个鱼塘，每个鱼塘设置有各类水质信息采集设备(即水质监测设备)，其监控系统整体架构如图1所示，包含：前端的水质监测设备、水质控制设备，网关，通信网络，以及远程的农业养殖信息管理及服务平台。

其中，前端的水质监测设备主要完成水质信息的监测采集、信息汇聚、 设备控制等功能，主要包括溶氧量传感器、PH值传感器、温度传感器等。水质控制设备主要包括增氧泵、PH值调控设备、水温加热设备等等。水质监测设备直接或者通过路由节点接入网关，将监测到的各种数据、事件信息发送至网关。同时，可以接受网关发送的指令，接受网关的控制。其中，增氧泵可以直接由溶氧传感器控制系统直接控制，也可以由农业养殖信息及服务平台进行远程控制。

网关是接入农业养殖信息管理及服务平台的统一接口，完成对前端的水质监测设备、水质控制设备的管控，以及对监测信息(水质监测数据、事件信息)的存储和处理，并完成无线传感网通信协议到通信网络协议的转换。

通信网络可以包含GSM、IS-95等2G网络，TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX等3G网络，及其它如WIFI、LTE、4G、5G等能够提供无线通信服务的移动通信网络，以及现有的有线通信网络，等等。

农业养殖信息管理及服务平台是提供水产养殖信息服务的综合管理平台。主要完成各类信息存储、用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警通知、远程控制和用户设置远程管理等多种相关增值业务，并能够完成对网关的控制，进而通过网关实现对前端的监测设备、水质控制设备的管控。

本实施方式主要针对水产养殖监控系统的监测数据校准方法，具体流程如图2所示。

步骤201中，农业养殖信息管理及服务平台保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系表，以及各鱼塘与水质监测设备(溶氧传感器/PH值传感器)的对应关系表。

步骤202中，水质监测设备(溶氧传感器/PH值传感器)定期对水质进行监测，获取监测数据(溶氧量/PH值)，上报到农业养殖信息管理及服务平台。农业养殖信息管理及服务平台将各水质监测设备上报的实时监测数据(溶氧量/PH值)保存在原数据库中。

步骤203中，农业养殖信息管理及服务平台定期(如每半天或每两小时)计算每个鱼塘所对应的一个或多个周边鱼塘的水质监测设备的监测数据(溶氧量/PH值)的平均值，作为该鱼塘的(溶氧量/PH值)基准数据。

步骤204中，农业养殖信息管理及服务平台定期(如每隔30分钟)将原数据库中鱼塘的水质监测设备的实时监测数据与其基准数据相比较，如果比较得到的偏差超出预设阈值，则判定该鱼塘对应的水质监测设备数据异常，进入步骤205；反之则进入步骤207。

步骤205中，将该鱼塘的基准数据替换该实时监测数据，写入校准数据库。接着进入步骤206。

步骤206中，生成该水质监测设备监测数据异常告警信息，直接通知人工进行数据监测校准，对水质监测设备(溶氧传感器/PH值传感器)进行检修。或者，也可以在多次发现该设备监测数据异常的情况下，再通知人工进行数据监测校准，对水质监测设备进行检修。

步骤207中，将该鱼塘的实时监测数据(即原数据)写入校准数据库中。

步骤208中，根据校准数据库中的数据进行鱼塘的水质判断和水质管控。水质管控的方式主要包括补氧管控、或者PH值调控。如判断该校准数据库中该鱼塘的溶氧量是否低于预设的溶氧量安全阈值，如果低于溶氧量安全阈 值，则启动该鱼塘的增氧泵，对该鱼塘进行补氧；又比如判断该校准数据库中该鱼塘的PH值数据是否在预设的安全范围内，如果超出预设的安全范围，则对该鱼塘的PH值进行调整。

需要说明的是，本实施方式中，可以根据具体的需求和实际检验情况实时调各鱼塘与其周边鱼塘的对应关系，如将同一个鱼种的鱼塘设置为周边鱼塘，保存其对应关系，以达到更好的水质监测数据校验效果。并且，需要定期对鱼塘与其周边鱼塘的对应关系表，以及各鱼塘与水质监测设备(溶氧传感器/PH值传感器)的对应关系表进行更新，以确保校准数据的正确性。

通过本实施方式，即便某个鱼塘的监测设备(如溶氧传感器、PH值传感器)发生故障，导致监测数据跳变，也不会影响该鱼塘正常的水质管控，如补氧控制、PH值控制等，确保鱼塘水质(如溶氧量、PH值)始终保持在安全范围内，不会因不可控的设备故障而造成农民财产损失，提高整个监控系统的安全可靠性。该方法很好地解决了溶氧传感器、PH值传感器故障不能正确上报数据的情况下(特别是在夜间无人值守时)可能造成该打开增氧泵时而没有打开、未及时调整水体PH值，造成鱼死亡，引起农民财产损失的问题。

本发明第二实施方式涉及一种水产养殖监控系统的监测数据校准系统，一般包含在水产养殖监控系统的管理及服务平台内。如图3所示，该系统具体包含：

存储模块，用于保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系，以及各鱼塘与水质监测设备(如溶氧传感器、PH值传感器)的对应关系。

计算模块，以第一周期定期计算每个鱼塘所对应的各周边鱼塘的水质监测 设备的监测数据(如溶氧量、PH值)的平均值，作为该鱼塘的基准数据。

比较模块，用于以第二周期定期将该鱼塘的水质监测设备的实时监测数据(如实时溶氧量、PH值)与该基准数据相比较，确定比较得到的差值是否超出预设阈值。其中第一周期大于第二周期。

异常校准处理模块，用于在比较模块确定比较结果超出预设阈值时，对该鱼塘对应的水质监测设备进行数据异常校准处理。其中，异常校准处理模块可以进一步包含以下子模块：告警子模块，用于生成该水质监测设备监测数据异常告警信息，通知人工进行数据校准或设备检修。自校准子模块，用于根据鱼塘的基准数据校准其实时监测数据。处理子模块，用于根据自校准子模块校准后的基准数据进行该鱼塘的水质管控，如根据自校准子模块校准后的基准数据对该鱼塘进行补氧管控、或者PH值调控。

原数据库，用于保存各鱼塘的水质监测设备定期上报的实时监测数据。

校准数据库，用于保存自校准子模块对原数据库监测数据校准后的结果。

通过本实施方式的水产养殖监控系统的监测数据校准系统，即便某个鱼塘的水质监测设备发生故障，导致监测数据跳变，也不会影响该鱼塘的正常水质管控，如补氧控制、PH值控制等，确保鱼塘的水质(如溶氧量、PH值)始终保持在安全范围内，不会因不可控的设备故障而造成农民财产损失，提高整个监控系统的安全可靠性。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。