基于物联网的鱼类养殖水体环境智能化监测系统和方法

本发明涉及鱼类养殖，具体为基于物联网的鱼类养殖水体环境智能化监测系统和方法。

背景技术：

1、鱼类养殖即鱼的繁殖、饲养和放养；鱼类养殖也称作水产养殖、养鱼和养鱼业，在维持食物的供应、垂钓以及扩大捕鱼区这些方面是重要的，通过鱼类养殖，许多种类被成功地引进新的区域，有一种鱼类养殖是将饲养金鱼和热带鱼作为职业和业余爱好，其他的则包括饲养鲤科小鱼当作诱饵以及在私人水域饲养其他鱼类，世界上很多地方都养殖着大量的鱼类且大多用于商业销售；然而，只有很少的种类可以成功地用于这一用途，包括鲶鱼、鲱、鲤鱼和鲑鱼。

2、公开号为cn115508434a的中国专利公开了一种基于稳定同位素技术示踪鱼类网箱养殖污染的方法，涉及海水养殖污染治理领域，通过明确鱼类网箱养殖规律，设计调查站位和时间，通过采集生态环境样品与稳定同位素样品进行实验室测定分析，并通过环境生态参数及碳、氮稳定同位素特征值的空间插值和主成分分析，示踪近海鱼类网箱养殖投饵对水体的污染状况，填补了国内关于近海鱼类网箱养殖投饵对水体污染进行示踪的方法空白，尤其是投饵型养殖，对于近海鱼类网箱养殖污染的监控及防治提供重要参考，提升有关监管单位在海水养殖环境管理等方面的能力。但是，该专利存在以下缺陷：

3、现有的鱼类养殖时，不能对水体环境进行实时地智能化监测，使得水体环境监测效果差，导致鱼类养殖效果差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于物联网的鱼类养殖水体环境智能化监测系统和方法，可对水体环境进行实时地智能化监测，提升水体环境监测效果及鱼类养殖效果，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于物联网的鱼类养殖水体环境智能化监测系统，包括：

4、环境采集模块，用于实时采集鱼类养殖时的水体温度、溶解氧含量、ph及浊度信息，基于实时采集的水体温度、溶解氧含量、ph及浊度信息，确定出基于物联网的水体环境实时参数；

5、数据处理模块，用于对基于物联网的水体环境实时参数进行基于检索、内部排序、特征提取及计算的综合性处理，确定出基于物联网的水体环境表征数据；

6、监测分析模块，用于对基于物联网的水体环境表征数据进行鱼类养殖水体环境监测分析，确定出基于物联网的鱼类养殖水体环境监测分析结果；

7、智能管控模块，用于对基于物联网的鱼类养殖水体环境监测分析结果进行挖掘分析，确定出基于物联网的鱼类养殖水体环境智能管控方法，基于鱼类养殖水体环境智能管控方法对鱼类养殖水体环境进行智能化管控。

8、优选的，所述环境采集模块包括：

9、ph传感器，用于实时采集鱼类养殖时的水体ph信息；

10、温度传感器，用于实时采集鱼类养殖时的水体温度信息；

11、浊度传感器，用于实时采集鱼类养殖时的水体浊度信息；

12、溶解氧传感器，用于实时采集鱼类养殖时的水体溶解氧信息。

13、优选的，所述数据处理模块包括：

14、数据检索单元，用于对基于物联网的水体环境实时参数进行检索；

15、获取基于物联网的水体环境实时参数，基于顺序检索方法，对基于物联网的水体环境实时参数进行检索，过滤掉水体环境实时参数中包含的重复及缺失的相关数据，确定出对鱼类养殖水体环境智能化监测有价值的水体环境实时参数；

16、数据排序单元，用于对检索后的水体环境实时参数进行排序；

17、获取对鱼类养殖水体环境智能化监测有价值的水体环境实时参数，基于内部排序方法，对水体环境实时参数进行有序排列，确定出具有排列次序的水体环境实时参数；

18、特征提取单元，用于对排序后的水体环境实时参数进行特征提取；

19、获取具有排列次序的水体环境实时参数，对水体环境实时参数进行特征提取，确定出水体环境特征数据；

20、数据计算单元，用于对特征提取后的水体环境特征数据进行计算；

21、获取水体环境特征数据，对水体环境特征数据进行计算，确定出基于物联网的水体环境表征数据。

22、优选的，数据检索单元，包括：

23、第一数据信息提取模块，用于提取过滤后获得的所述实时参数中包含的重复及缺失的相关数据；

24、重复数据判断模块，用于判断缺失的相关数据所相邻数据是否为除了缺失的相关数据以外的其他数据的重复数据；

25、第一数据替换执行模块，用于当所述缺失的相关数据所相邻数据不是除了缺失的相关数据以外的其他数据的重复数据时，则按照所述缺失的相关数据的同类型数据获取所述缺失数据的第一补充数据，并将所述第一补充数据对所述缺失的相关数据进行替换；

26、第二数据信息提取模块，用于当所述缺失的相关数据所相邻数据是除了缺失的相关数据以外的其他数据的重复数据时，则调取所述重复数据对应的数据值；

27、第二数据替换执行模块，用于利用所述重复数据对应的数据集值获取所述缺失数据的第二补充数据，并将所述第二补充数据对所述缺失的相关数据进行替换；其中，所述第二补充数据通过如下公式获取：

28、

29、其中，xb02表示所述缺失数据的第二补充数据；x表示所述缺失的相关数据所相邻数据为了缺失的相关数据以外的其他数据的重复数据时，与所述缺失的相关数据所相邻的重复数据对应的数据值；n表示过滤后获得的所述实时参数中包含的重复数据组的组数；xi表示第i组重复数据对应的数据值；xei和xhi表示第i组重复数据相邻在前的数据对应的数据值和相邻在前的数据对应的数据值；xp表示过滤后获得的所述实时参数中包含的n组重复数据的数据平均值。

30、优选的，第一数据替换执行模块，包括：

31、数据值信息提取模块，用于所述缺失的相关数据所相邻数据不是除了缺失的相关数据以外的其他数据的重复数据时，则提取所述缺失的相关数据的同类型数据对应的数据值；

32、数据量信息提取模块，用于提取所述缺失的相关数据的同类型数据中的重复数据的数据量；

33、第一数据参变量获取模块，用于利用所述缺失的相关数据的同类型数据对应的数据值获取第一数据参变量；其中，所述第一数据参变量通过如下公式获取：

34、

35、其中，xc表示第一数据参变量；xe和xh表示所述缺失的相关数据的相邻在前的数据对应的数据值和相邻在前的数据对应的数据值；m表示所述缺失的相关数据的同类型数据的数据个数；xj表示第j个同类型数据对应的数据值；

36、第二数据参变量获取模块，用于利用所述缺失的相关数据的同类型数据中的重复数据的数据量获取第二数据参变量；其中，所述第二数据参变量通过如下公式获取：

37、

38、其中，x表示第二数据参变量；ci表示第i组重复数据对应的数据量；cz表示缺失的相关数据的同类型数据的总数据量；

39、第一补充数据获取模块，用于利用所述第一数据参变量和第二数据参变量获取所述第一补充数据，其中，所述第一补充数据通过如下公式获取：

40、

41、其中，xb01表示所述缺失数据的第二补充数据；cmax表示n组重复数据对应的数据量最大值；

42、数据替换执行模块，用于将所述第一补充数据对所述缺失的相关数据进行替换。

43、优选的，所述监测分析模块包括：

44、数据存储单元，用于存储预先设定的多个水体环境标准数据，其中，多个水体环境标准数据包括但不限于水体温度标准数据、水体溶解氧标准数据、水体ph标准数据、水体浊度标准数据；

45、数据索引单元，用于根据水体环境表征数据索引出水体环境标准数据；

46、获取基于物联网的水体环境表征数据，基于水体环境表征数据，从存储的多个水体环境标准数据中索引出与水体环境表征数据相对应的水体环境标准数据；

47、数据调用单元，用于对索引出的水体环境标准数据进行调用；

48、获取索引出的水体环境标准数据，且对索引出的水体环境标准数据进行调用，便于对水体环境表征数据进行鱼类养殖水体环境监测分析；

49、监测分析单元，用于对水体环境表征数据进行监测分析；

50、获取水体环境表征数据及水体环境标准数据，基于水体环境标准数据，对水体环境表征数据进行鱼类养殖水体环境监测分析，确定出基于物联网的鱼类养殖水体环境监测分析结果。

51、优选的，所述智能管控模块包括：

52、挖掘分析单元，用于对鱼类养殖水体环境监测分析结果进行挖掘分析；

53、获取基于物联网的鱼类养殖水体环境监测分析结果进行挖掘分析，且对鱼类养殖水体环境监测分析结果进行挖掘分析，确定出基于物联网的鱼类养殖水体环境智能管控方法；

54、智能管控单元，用于对鱼类养殖水体环境进行智能化管控；

55、获取基于物联网的鱼类养殖水体环境智能管控方法，基于鱼类养殖水体环境智能管控方法对鱼类养殖水体环境进行智能化管控。

56、根据本发明的另一个方面，提供了基于物联网的鱼类养殖水体环境智能化监测方法，基于如上述所述的基于物联网的鱼类养殖水体环境智能化监测系统实现，包括如下步骤：

57、s1：实时采集鱼类养殖时的水体温度、溶解氧含量、ph及浊度信息，基于实时采集的水体温度、溶解氧含量、ph及浊度信息，确定出基于物联网的水体环境实时参数；

58、s2：对基于物联网的水体环境实时参数进行基于检索、内部排序、特征提取及计算的综合性处理，确定出基于物联网的水体环境表征数据；

59、s3：对基于物联网的水体环境表征数据进行鱼类养殖水体环境监测分析，确定出基于物联网的鱼类养殖水体环境监测分析结果；

60、s4：对基于物联网的鱼类养殖水体环境监测分析结果进行挖掘分析，确定出基于物联网的鱼类养殖水体环境智能管控方法，基于鱼类养殖水体环境智能管控方法对鱼类养殖水体环境进行智能化管控。

61、优选的，所述s3中，对基于物联网的水体环境表征数据进行鱼类养殖水体环境监测分析，执行以下操作：

62、获取水体环境表征数据及水体环境标准数据，基于水体环境标准数据，对水体环境表征数据进行鱼类养殖水体环境监测分析；

63、针对水体环境表征数据在水体环境标准数据范围内的情况，则基于物联网的鱼类养殖水体环境监测分析结果为鱼类养殖水体环境监测正常；

64、针对水体环境表征数据不在水体环境标准数据范围内的情况，则基于物联网的鱼类养殖水体环境监测分析结果为鱼类养殖水体环境监测异常。

65、优选的，所述s4中，基于鱼类养殖水体环境智能管控方法对鱼类养殖水体环境进行智能化管控，执行以下操作：

66、针对鱼类养殖水体环境监测正常的情况，则鱼类养殖水体环境智能管控方法为持续地对鱼类养殖水体环境进行智能化监测；

67、针对鱼类养殖水体环境监测异常的情况，则鱼类养殖水体环境智能管控方法为对鱼类养殖水体环境进行及时地预警，且智能化管控增氧机、过滤设备、ph调节设备及加热设备，并向管理人员传输管控报告。

68、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

69、本发明通过实时采集鱼类养殖时的水体温度、溶解氧含量、ph及浊度信息，确定出水体环境实时参数，对水体环境实时参数进行综合性处理，确定出水体环境表征数据，对水体环境表征数据进行鱼类养殖水体环境监测分析，确定出鱼类养殖水体环境监测分析结果，对鱼类养殖水体环境监测分析结果进行挖掘分析，确定出鱼类养殖水体环境智能管控方法，基于鱼类养殖水体环境智能管控方法对鱼类养殖水体环境进行智能化管控，可对水体环境进行实时地智能化监测，提升水体环境监测效果及鱼类养殖效果。