一种高容错智能化饲料投放控制方法及系统与流程

本发明涉及一种智能化水产养殖技术，尤其涉及一种智能化水产养殖饲料投放控制技术。

背景技术：

溶氧是水中鱼类赖以生存的生命线。溶解氧不仅是保证对虾正常生理功能和健康生长的必需物质，又是改良水质和底层的必需物质，是维持氮循环顺利进行的关键因素。水生动物生活在水中，要进行新陈代谢，其前提就是水中溶解氧应充足。溶解氧与水生动物的生存、生长关系密切，水中溶氧量高，则水质具有肥、活、爽的特点，池水溶解氧高可以促进养殖动物的食欲，提高饲料的利用率，加快生长发育，反之，水中的溶解氧低，其摄食率和饲料利用率就会受到不同程度的抑制。

具体地说，水体溶氧量的高低直接影响鱼类的摄食量和消化吸收能力的大小。水中的溶氧含量高，鱼类的摄食旺盛消化率高，生长快，饲料利用率也高；水中的溶氧含量低，鱼类由于生理上的不适应，使摄食和消化率降低，并消耗较多的能量。因此生长缓慢，饲料率低下。

本发明的发明人发现，目前，大多养殖户不管水中溶氧情况每天都定时定量投喂。如果水体处于缺氧状态，鱼类摄食量会明显减少，造成饲料浪费严重，饲料系数明显升高，造成养殖成本的升高，养殖效益低下；且造成水环境恶化，严重时水体氨氮、亚硝酸盐超标造成鱼死亡，带来经济损失。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种高容错智能化饲料投放控制方法及系统，能够自动根据鱼塘的溶氧数据，相匹配地进行饲料投放控制，将水产养殖过程中饲料利用率以及水生物生长率均提升到最佳水平，并且即便某个鱼塘的溶氧信息采集设备发生故障，导致监测的溶氧数据缺失，也不会影响该鱼塘的正常管控。

为了解决上述技术问题，本发明部分实施方式提供了一种高容错智能化饲料投放控制方法，包括：

将相近的至少两个鱼塘设置为一个集群，各鱼塘内分别设置有溶氧信息采集设备，保存各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系；

获取待投放饲料的鱼塘的溶氧数据；

如果所获取的溶氧数据达到预设的饱食溶氧标准，则指示对该鱼塘进行饱食投喂，所投喂的饲料量为预设的饱食标准饲料量；如果所获取的溶氧数据低于预设的饱食溶氧标准，则指示对该鱼塘进行非饱食投喂，所投喂的饲料量小于预设的饱食标准饲料量；

如果待投放饲料的鱼塘的溶氧数据缺失，则由各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系确定该鱼塘所对应的集群，根据所对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据的平均值，生成该集群的综合溶氧数据，将该综合溶氧数据作为待投放饲料的鱼塘的溶氧数据。

本发明部分实施方式还提供了一种高容错智能化饲料投放控制系统，将相近的至少两个鱼塘设置为一个集群，各鱼塘内分别设置有溶氧信息采集设备，该系统包括：

第一存储模块，用于保存各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系；

接收模块，用于获取待投放饲料的鱼塘的溶氧数据；

判断模块，用于判断接收模块收到的鱼塘的溶氧数据是否达到预设的饱食溶氧标准；

控制模块，用于在判断模块判定该溶氧数据达到预设的饱食溶氧标准时，指示对该鱼塘进行饱食投喂，所投喂的饲料量为预设的饱食标准饲料量；在判断模块判定该溶氧数据低于预设的饱食溶氧标准时，指示对该鱼塘进行非饱食投喂，所投喂的饲料量小于预设的饱食标准饲料量；

监测模块，用于监测各溶氧信息采集设备的溶氧数据；

查询模块，用于在监测模块监测到至少一个鱼塘的溶氧信息采集设备的溶氧数据缺失时，根据第一存储模块中保存的对应关系确定该鱼塘所对应的集群，查询所对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据；

计算模块，用于根据查询模块查找到的对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据的平均值，生成该集群的综合溶氧数据，将该综合溶氧数据作为该缺失溶氧数据的鱼塘当前的溶氧数据，判断模块根据替换后的综合溶氧数据判断该鱼塘的溶氧数据是否达到预设的饱食溶氧标准。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：将相近的至少两个鱼塘设置为一个集群，各鱼塘内分别设置有溶氧信息采集设备，保存各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系；获取待投放饲料的鱼塘的溶氧数据；如果所获取的溶氧数据达到预设的饱食溶氧标准，则指示对该鱼塘进行饱食投喂；如果所获取的溶氧数据低于预设的饱食溶氧标准，则指示对该鱼塘进行非饱食投喂；如果待投放饲料的鱼塘的溶氧数据缺失，则确定该鱼塘所对应的集群，根据所对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据的平均值，生成该集群的综合溶氧数据，将该综合溶氧数据作为待投放饲料的鱼塘的溶氧数据。从而能够自动根据鱼塘的溶氧数据，相匹配地进行饲料投放控制，将水产养殖过程中饲料利用率以及水生物生长率均提升到最佳水平，并且即便某个鱼塘的溶氧信息采集设备发生故障，导致监测的溶氧数据缺失，也不会影响该鱼塘的正常管控。

作为进一步改进，预先保存鱼塘不同溶氧范围与投放的饲料量的对应关系；指示对鱼塘进行非饱食投喂时：根据不同溶氧范围与投放的饲料量的对应关系，确定该鱼塘当前的溶氧数据对应的饲料量，指示向该鱼塘投放对应的饲料量。

作为进一步改进，饱食溶氧标准为大于5毫克/升；

不同溶氧范围与投放的饲料量的对应关系包括：

溶氧数据在0.6毫克/升至3毫克/升范围内时，禁止投喂饲料；

溶氧数据在3毫克/升至4毫克/升范围内时，投放的饲料量为饱食标准饲料量的60％至85％；

溶氧数据在4毫克/升至饱食溶氧标准范围内时，投放的饲料量为饱食标准饲料量的85％至95％；

溶氧数据达到饱食溶氧标准时，投放的饲料量为饱食标准饲料量。

通过该对应关系，能够将鱼塘的水质溶氧数据与饲料投放比例进行最合理高效的匹配。

作为进一步改进，如果该鱼塘的溶氧数据低于预设的饱食溶氧标准，还包括：指示对该鱼塘进行补氧。

作为进一步改进，该方法还可以包括：定期计算各集群的综合溶氧数据；

在判断鱼塘的溶氧数据是否达到预设的饱食溶氧标准之前，将所获取的待投放饲料的鱼塘的溶氧数据与该鱼塘所属集群的综合溶氧数据相比较，如果比较结果超出预设阈值，则判定该鱼塘对应的溶氧信息采集设备数据异常，将该集群的综合溶氧数据替换该鱼塘的实时溶氧数据，根据替换后的综合溶氧数据判断该鱼塘的溶氧数据是否达到预设的饱食溶氧标准。从而即便某个鱼塘的溶氧信息采集设备异常，导致监测数据跳变，也不会影响该鱼塘的正常管控，不会因不可控的设备故障而造成农民财产损失，提高整个饲料投放控制系统的安全可靠性。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的高容错智能化水产养殖饲料投放控制方法流程图；

图2是本发明第三实施方式的高容错智能化水产养殖饲料投放控制系统结构图。

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高容错智能化水产养殖饲料投放控制方法。由农业养殖信息管理及服务平台针对分布于不同区域的鱼塘进行饲料投放管控，各鱼塘内分别设置有溶氧信息采集设备，各溶氧信息采集设备通过路由和网关定期将采集到的鱼塘的溶氧数据上报到农业养殖信息管理及服务平台。

具体流程如图1所示。

步骤101中，农业养殖信息管理及服务平台根据鱼塘分布位置，将位置相邻或相近的各鱼塘设置为一个集群，保存各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系，以及不同溶氧范围与投放的饲料量的对应关系。

步骤102中，农业养殖信息管理及服务平台实时接收各鱼塘溶氧信息采集设备上报的各鱼塘当前溶氧数据，并在数据库内保存所收到的各鱼塘的溶氧数据。

在检测到某个鱼塘的溶氧信息采集设备的溶氧数据缺失时，进入步骤103，生成该缺失溶氧数据的溶氧信息采集设备异常的告警信息。查询各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系，确定该溶氧信息采集设备所对应的集群，以及该集群中对应的其他溶氧信息采集设备的溶氧数据。计算该集群中对应的其他溶氧信息采集设备的溶氧数据的平均值，作为该集群的综合溶氧数据，将该综合溶氧数据作为该缺失溶氧数据的鱼塘当前的溶氧数据。

用户在需要投喂饲料时，向客户端(以手机app为例)发出饲料投放指令，如触发app界面上的饲料投放按键。客户端收到饲料投放指令后，向农业养殖信息管理及服务平台发送投放饲料的请求。

农业养殖信息管理及服务平台收到投放饲料的请求后，进入步骤104，农业养殖信息管理及服务平台确定该用户所拥有的鱼塘，从数据库中获取该鱼塘当前的溶氧数据。如果该鱼塘当前的溶氧数据缺失，则用步骤102中计算得到的该集群综合溶氧数据作为该缺失溶氧数据的鱼塘当前的溶氧数据。

步骤105中，农业养殖信息管理及服务平台将该鱼塘的溶氧数据与预设的饱食溶氧标准相比较，如果判定该鱼塘的溶氧数据达到(高于或等于)预设的饱食溶氧标准，则进入步骤106；如果判定鱼塘的溶氧数据低于预设的饱食溶氧标准，则进入步骤107。饱食溶氧标准一般大于或等于5毫克/升，一般为5毫克/升。

步骤106中，农业养殖信息管理及服务平台向用户指示对该鱼塘进行饱食投喂，即可以进行饲料投放且投放量可以达到饱食标准饲料量。具体可以向对应app的指定账号(该鱼塘所属养殖用户的账号)发送对该鱼塘进行饱食投喂的指示消息。app根据收到的指示消息，指示用户可以进行饱食投喂，即可以进行饲料投放且投放量可以达到饱食标准饲料量。具体的指示方式可以是在用户查看app时在界面显示，或者，也可以是app自动跳出界面进行语音提示，或者，也可以拨打用户手机号码进行语音提示。

之后，等待接收用户的投喂指令，如用户触发app界面上的投喂按键。

步骤107中，农业养殖信息管理及服务平台根据预先保存的不同溶氧范围与投放的饲料量的对应关系，确定该鱼塘当前的溶氧数据对应的饲料量。

不同溶氧范围与投放的饲料量的对应关系包括：

溶氧数据在0.6毫克/升至3毫克/升范围内时，禁止投喂饲料；

溶氧数据在3毫克/升至4毫克/升范围内时，投放的饲料量为饱食标准饲料量的60％至85％；

溶氧数据在4毫克/升至饱食溶氧标准范围内时，投放的饲料量为饱食标准饲料量的85％至95％；

溶氧数据达到饱食溶氧标准时，投放的饲料量为饱食标准饲料量。

接着进入步骤108。

步骤108中，农业养殖信息管理及服务平台向用户指示对该鱼塘进行非饱食投喂，在指示中包含其溶氧数据对应的饲料量，并指示对该鱼塘进行补氧。具体可以向对应app的指定账号(该鱼塘所属养殖用户的账号)发送对该鱼塘进行非饱食投喂及补氧的指示消息。app根据收到的指示消息，指示用户可以进行非饱食投喂，并告知用户对应的饲料量，同时提示用户对鱼塘进行补氧。具体的指示方式可以是在用户查看app时在界面显示，或者，也可以是app自动跳出界面进行语音提示，或者，也可以拨打用户手机号码进行语音提示。

之后，等待接收用户的投喂指令和补氧指令，如用户触发app界面上的投喂按键或补氧按键。

在app收到用户的投喂指令后，将指示投放饲料的指令发送到农业养殖信息管理及服务平台，接着进入步骤109。

步骤109中，农业养殖信息管理及服务平台将指示投放饲料的指令和投放的饲料量发送到该鱼塘对应的饲料投喂设备，由饲料投喂设备进行自动投喂。对于饱食投喂的鱼塘，其投喂的饲料量即为预设的饱食标准饲料量，对于非饱食投喂的鱼塘，其投喂的饲料量为该鱼塘当前溶氧数据对应的饲料量。

在app收到用户的补氧指令后，将指示补氧的指令发送到农业养殖信息管理及服务平台，接着进入步骤110。

步骤110中，农业养殖信息管理及服务平台向该鱼塘对应的补氧设备发送补氧指令，远程控制该鱼塘对应的补氧设备开启。

步骤110之后，农业养殖信息管理及服务平台可以接收该鱼塘后续的溶氧数据，判断后续的溶氧数据是否达到预设的安全标准，该安全标准可以是饱食溶氧标准，也可以另设标准，如果未达到，则继续接收新的溶氧数据并判断；如果达到预设的饱食溶氧标准，则农业养殖信息管理及服务平台向该鱼塘对应的补氧设备发送停止补氧指令，相应的补氧设备关闭。

通过本实施方式，能够自动根据鱼塘的溶氧数据，相匹配地进行饲料投放控制，将水产养殖过程中饲料利用率以及水生物生长率均提升到最佳水平，并且即便某个鱼塘的溶氧信息采集设备发生故障，导致监测的溶氧数据缺失，也不会影响该鱼塘的正常管控。

值得一提的是，本实施方式可以同时包含手动模式、半自动模式、或者全自动模式，由用户在app上自行选择设置。或者，也可以仅包含手动模式、半自动模式、或者全自动模式中的一种、或两种。

在半自动模式下，饲料投放控制流程如步骤101-步骤110所示。

对于未设置饲料投喂设备或不能远程控制补氧设备的用户，可以使用手动模式，在手动模式下，省略步骤109及110，步骤106之后，app通知用户可以进行饱食投喂，之后由用户根据app的指示，手动在对应的鱼塘投放相应分量的饲料。步骤108之后，app向用户提示该鱼塘当前溶氧数据过低，需要进行补氧，并且，指示用户可以进行非饱食投喂，之后由用户自行进行投喂和补氧。不再执行后续步骤109及步骤110。

在全自动模式下，在步骤106和步骤108之后，app及农业养殖信息管理及服务平台也可以不再等待接收用户的投喂指令及补氧指令，在步骤106之后，直接进入步骤109，由农业养殖信息管理及服务平台直接远程控制对鱼塘进行饱食投喂；在步骤108之后，直接进入步骤109及110，由农业养殖信息管理及服务平台直接远程控制对鱼塘进行非饱食投喂，并控制补氧设备开启。通过该方式，使得系统可以全自动控制鱼塘的饲料投喂，即便用户有事耽搁，也不会影响饲料的正常投喂，同时保障补氧的及时性。

本发明第二实施方式涉及一种高容错智能化水产养殖饲料投放控制方法，本实施方式在第一实施方式的基础上，进行了进一步改进。对于溶氧信息采集设备(溶氧传感器)数据跳变情况下的处理方式进行了补充。

本实施方式中，定期计算各集群的综合溶氧数据；在判断鱼塘的溶氧数据是否达到预设的饱食溶氧标准之前，将所获取的待投放饲料的鱼塘的溶氧数据与该鱼塘所属集群的综合溶氧数据相比较，如果比较结果超出预设阈值，则判定该鱼塘对应的溶氧信息采集设备数据异常，将该集群的综合溶氧数据替换该鱼塘的实时溶氧数据，根据替换后的综合溶氧数据判断该鱼塘的溶氧数据是否达到预设的饱食溶氧标准。从而即便某个鱼塘的溶氧信息采集设备发生异常，导致监测数据跳变，也不会影响该鱼塘的正常管控，不会因不可控的设备故障而造成农民财产损失，提高整个饲料投放控制系统的安全可靠性。

本发明第三实施方式涉及一种高容错智能化水产养殖饲料投放控制系统，将相近多个鱼塘设置为一个集群，各鱼塘内分别设置有溶氧信息采集设备，系统如图2所示，包括：

第一存储模块，用于保存各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系；

第二存储模块，用于保存鱼塘不同溶氧范围与投放的饲料量的对应关系；

接收模块，用于获取待投放饲料的鱼塘的溶氧数据；

判断模块，用于判断接收模块收到的鱼塘的溶氧数据是否达到预设的饱食溶氧标准；

控制模块，用于在判断模块判定该溶氧数据达到预设的饱食溶氧标准时，指示对该鱼塘进行饱食投喂，所投喂的饲料量为预设的饱食标准饲料量；在判断模块判定该溶氧数据低于预设的饱食溶氧标准时，根据第二存储模块保存的不同溶氧范围与投放的饲料量的对应关系，确定该鱼塘当前的溶氧数据对应的饲料量，指示向该鱼塘投放对应的饲料量，进行非饱食投喂(所指示的饲料量小于饱食标准饲料量)；并指示对该鱼塘进行补氧。

监测模块，用于监测各溶氧信息采集设备的溶氧数据；

查询模块，用于在监测模块监测到至少一个鱼塘的溶氧信息采集设备的溶氧数据缺失时，根据第一存储模块中保存的对应关系确定该鱼塘所对应的集群，查询所对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据；

计算模块，用于根据查询模块查找到的对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据的平均值，生成该集群的综合溶氧数据，将该综合溶氧数据作为该缺失溶氧数据的鱼塘当前的溶氧数据，判断模块根据替换后的综合溶氧数据判断该鱼塘的溶氧数据是否达到预设的饱食溶氧标准。

通过本实施方式，将相近的鱼塘设置为一个集群，各鱼塘内分别设置有溶氧信息采集设备，保存各集群、鱼塘及溶氧信息采集设备的对应关系；获取待投放饲料的鱼塘的溶氧数据；如果所获取的溶氧数据达到预设的饱食溶氧标准，则指示对该鱼塘进行饱食投喂；如果所获取的溶氧数据低于预设的饱食溶氧标准，则指示对该鱼塘进行非饱食投喂；如果待投放饲料的鱼塘的溶氧数据缺失，则确定该鱼塘所对应的集群，根据所对应集群中其它溶氧信息采集设备的溶氧数据的平均值，生成该集群的综合溶氧数据，将该综合溶氧数据作为待投放饲料的鱼塘的溶氧数据。从而能够自动根据鱼塘的溶氧数据，相匹配地进行饲料投放控制，将水产养殖过程中饲料利用率以及水生物生长率均提升到最佳水平，并且即便某个鱼塘的溶氧信息采集设备发生故障，导致监测的溶氧数据缺失，也不会影响该鱼塘的正常管控。

作为进一步改进，计算模块还用于定期计算各所述集群的综合溶氧数据；该系统还可以包括：

校准模块，用于将接收模块收到的溶氧数据与该鱼塘所属集群的综合溶氧数据相比较，如果比较结果超出预设阈值，则判定该待投喂饲料鱼塘对应的溶氧信息采集设备数据异常，将该集群的综合溶氧数据替换接收模块收到的溶氧数据；指示判断模块根据替换后的综合溶氧数据判断该鱼塘的溶氧数据是否达到预设的饱食溶氧标准。从而即便某个鱼塘的溶氧信息采集设备异常，导致监测数据跳变，也不会影响该鱼塘的正常管控，不会因不可控的设备故障而造成农民财产损失，提高整个饲料投放控制系统的安全可靠性。

不难发现，本发明第三实施方式为与第一第二实施方式相对应的系统实施例，本发明第三实施方式可与第一第二实施方式互相配合实施。第一第二实施方式中提到的相关技术细节在本发明第三实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本发明第三实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一第二实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑模块可以是一个物理模块，也可以是一个物理模块的一部分，还可以以多个物理模块的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的模块或设备引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的模块或设备。

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。