水体含氧量动态约束处理分层控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水体含氧量控制调节方法，尤其涉及一种水体含氧量动态约束处理分层控制方法。
【背景技术】
[0002]水体含氧量是关系水体水生动植物健康生长的关键指标，水体含氧量大小通常用每升水毫克数溶解氧D0表示。淡水中D0?8?10mg/L。它与诸多因素有关，主要涉及物理指标因素和生化指标因素两方面:其中物理指标因素包括水温、光照强度、水深、水域面积、水流速度、悬浮物固体浓度等；生化指标因素包括水体动植物数量、好氧有机物浓度、盐度、化学需氧量C0D、生化需氧量B0D等。对这些指标因素的测定有比较成熟的传感器供我们采购使用，但普遍价格昂贵，且测得的数据有效性反应的水域面积较小。
[0003]近年来水体的污染使得水资源更加匮乏，与之不相称的是人类对于诸如鱼虾蟹等水产的食用量的增加。因此集约化的整体式多水域分类养殖是现今水产养殖的发展模式，及在湿地或室内环境中将水体划分为诺干个区域，不同区域养殖不同种类的水产。通过控制水体之间水流流通，营养物互换等达到具有一定抗环境波动的生态养殖系统。
[0004]对于这种规模化养殖系统，面临的主要问题是，该系统若采用常规的单个水域单个的控制方案，想要全面准备掌握水体含氧量，对于诸多物理指标因素和生化指标因素，将带来整体传感器数量的增加，势必带来场地投资成本的增加，监控数据复杂，分析耗时长的问题；若仅采取增设曝气头，不间断增氧的被动式方式，势必带来养殖过程中能耗成本的增加。
[0005]因此为了避免上述的成本的提高，并且通过检索查新后我们发现:如何以最小的传感器监控设备建设投入换来可以根据不同区域、不同养殖对象动态化增氧的分层控制途径是现有技术人员在水体含氧量控制中从未发现和试图解决的研究领域。
【发明内容】
[0006]本发明为了解决现有技术问题，提出一种将水体按照层级划分后，对影响水体含氧量信号的因素细分后，通过因素值下传约束、上传约束、时变经验值平滑约束、指标值范围约束等综合约束后得到动态特性参数的分层控制方法。即水体含氧量动态约束处理分层控制方法。
[0007]本发明的具体方法如下:一种水体含氧量动态约束处理分层控制的方法，其特征在于:在多个可以互通的水域的每一块水域中设置一个或多个传感器，其中在每块水域中的所述一个或多个传感器进行对含氧量的一个或多个特性的测量，以使得在水流依次流经的更低层水域中工作的所述一个或多个传感器对与含氧量相关的逐渐更小细分的一个或多个特性的测量，从而获得分层控制所需的对不同层级水域间中调节含氧量的控制对象的动态参数。
[0008]作为一种优选:其中第一即最高层包括对所述的含氧量信号的总体计量的根节点，该根节点的含氧量信号的总体计量对与含氧量相关的逐渐更小细分的一个或多个特性的测量值在设定最终动态参数值波动范围时进行区间上的约束。
[0009]作为一种优选:与含氧量相关的逐渐更小细分包括水体生化指标细分和水体物理指标细分二者之一或全部。
[0010]作为一种优选:生化指标和物理指标之间也可以以其中之一为参照对另一指标在设定最终动态参数值波动范围时进行区间上的约束。
[0011]作为一种优选:设定特定的层级水域对所述含氧量信号的计量而导出的信息在该层水域中被下传到一个或多个更低层级的水域，以便影响在这样层级水域中的传感器信号分析和控制对象的工作。
[0012]作为一种优选:设定特定的更层级水域对所述含氧量信号的计量而导出的信息在该层水域中被上传到一个或多个更高层级的水域，以便影响在这样层级水域中的传感器信号分析和控制对象的工作。
[0013]作为一种优选:每一层级水域的含氧量信号的总体计量被含氧量时变经验值曲线平滑后修正。
[0014]作为一种优选:传感器和控制对象采用远程无线传输方式，将信号送到远程监控中心。
[0015]作为一种优选:控制对象是水域间水体交换的阀门开度、增氧栗运行时长。
[0016]综上所述，本发明的有益效果是:水体按照层级划分后，对影响水体含氧量信号的因素细分后，通过因素值下传、上传、可以明显减少传感器监控设备建设投入，成本减少；指标值范围约束等综合约束后得到动态特性参数保证该水域所需的含氧量调整稳定性，以及保证水体整体调控的稳定性。又利用时变经验值平滑约束实现了放置水体含氧量控制信号的异常波动带来的控制对象寿命的减少，达到减少维护成本的作用。
【附图说明】
[0017]图1:多层级水域的水体含氧量动态约束处理分层控制过程框图。
[0018]图2:以某1小时水体总体溶解氧计量值增益图为约束参照下，某水域生化指标值和物理指标值对应的溶解氧增益值范围约束示例图。
[0019]图3:以某1小时某水域生化指标值溶解氧增益图为约束参照下，另一层级水域物理指标值对应的溶解氧增益值范围约束示例图。
[0020]图4:以24小时水体溶解氧时变经验值曲线平滑约束波动控制曲线得到平滑溶解氧控制曲线示意图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示:一种水体含氧量动态约束处理分层控制的方法:在多个可以互通的水域1-1，1-2，1-3...1-N的每一块水域中设置一个或多个传感器，其中在每块水域中的一个或多个传感器进行对含氧量的一个或多个特性的测量，这些特性是从【背景技术】所已知的水体含氧量的指标主要涉及物理指标因素和生化指标因素两方面进行传感器测量:其中物理指标因素包括水温、光照强度、水深、水域面积、水流速度、悬浮物固体浓度等；生化指标因素包括水体动植物数量、好氧有机物浓度、盐度、化学需氧量C0D、生化需氧量B0D等。本发明中这些特性的测量在不同的水域中的数量和种类是不一样的。这主要依靠不同层级间水域中生化指标和物理指标的传递性，这就实现了水流依次流经的更低层的水域中工作的一个或多个传感器对与含氧量相关的逐渐更小细分就包括水体生化指标细分和水体物理指标细分二者之一或全部来确定对不同层级水域间中调节含氧量的控制对象的动态参数。
[0022]这里的“逐渐更小细分”的进一步解释就是选取水体生化指标和水体物理指标的二者之一中更多种特性的测量值来综合评判，或是两者中各获取部分特性的测量值来综合评判，或是对某一指标中的某一特性的测量值在水流依次流经的更低层的水域中设置更为细致分布的传感器进行精细化监测。
[0023]图中生化指标的信息可从2-1到2-2到2-3到…到2_N ;物理指标的信息可从3_1到3-2到3-3到…到3-N。例如:水域1-1、1-2和1_3分别的物理指标3_1、3_2和3_3中由于水域间隔近，光照强度和水深的特性测量值是相等的则就可只在水域1-ι中安装感光度传感器和液位传感器，减少水域1-2和1-3的传感器安装成本。1-2中可设置与含氧量相关的逐渐更小细分，即物理指标的一个或多个特性的测量，即对物理指标中的水域面积与水温这两个指标进行传感器监测，补充来自水域1-1中感光度传感器和液位传感器这两样与含氧量相关的因素，将含氧量的分析因素细分到四项，必然分析更为全面。
[0024]进一步的举例:当水域1-1、1-2和1-3可共享物理指标中的光照强度和水深的特性测量值时，水域1-3可以只增加化学指标中的因素测量传感器，实现水体生化指标和水体物理指标两者中各获取部分特性的测量值来综合评判。如此的“逐渐更小细分”能使数据分析结论，彼此有参考对比，对含氧量信息的