一种蟹类立体养殖环境调控方法、系统及设备

本发明涉及养殖环境调控领域，特别是涉及一种蟹类立体养殖环境调控方法、系统及设备。

背景技术：

1、温度、溶解氧、ph、氨氮、盐度等是养殖水体环境最重要的几个环境参数，当养殖水体环境参数处于一个最适范围内时，蟹类生长发育才会处于一个更好的状态。随着信息技术的发展，基于计算智能的水体环境精准调控是确保养殖蟹类健康生长，提升养殖效益的关键。

2、养殖蟹环境调控主要有两个方面的需求：一是确保养殖水体环境参数含量始终维持在一个蟹类最适生长的范围内；二是在确保养殖水体环境参数水平适宜的情况下尽可能节约能源。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种蟹类立体养殖环境调控方法、系统及设备，可实现养殖环境的精准稳定调控，并同时可以减少能源的浪费。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种蟹类立体养殖环境调控方法包括：

4、利用采集装置获取t时刻的采集环境参数；

5、将t时刻的采集环境参数输入至系统物理模型中，得到t+1时刻的控制参数；

6、获取t时刻的优化后控制参数和t时刻的执行器输出；

7、将t时刻的优化后控制参数输入至预测模型中，得到t时刻的优化后控制参数对应的预测环境参数；

8、将t时刻的预测输出和t时刻的参考轨迹输入至优化模型中，得到t+1时刻的优化参数；t时刻的预测输出根据t时刻的优化后控制参数对应的预测环境参数、t时刻的执行器输出和t时刻的采集环境参数得到；t时刻的参考轨迹根据目标环境参数和t时刻的采集环境参数得到；

9、将t+1时刻的优化参数和t+1时刻的控制参数输入至环境控制模型中，得到t+1时刻的优化后控制参数；

10、基于t+1时刻的优化后控制参数对执行器进行控制。

11、可选地，利用采集装置获取t时刻的采集环境参数，之前还包括：

12、利用传感器数据分析处理模型对采集装置进行分类、标记和采集数据范围设定。

13、可选地，系统物理模型是基于神经网络构建的；系统物理模型用于表征t时刻的采集环境参数和t+1时刻的控制参数的关系。

14、可选地，所述t时刻的参考轨迹的计算公式为：

15、yr(t)＝m1ysp(t)+m2y(t)；

16、其中，yr(t)表示t时刻的参考轨迹；m1表示目标环境参数的权重系数；ysp(t)表示目标环境参数；m2表示t时刻的采集环境参数的权重系数；y(t)表示t时刻的采集环境参数。

17、可选地，所述t时刻的预测输出的计算公式为：

18、yc(t)＝γ1ym(t)+γ2ymz(t)；

19、

20、其中，yc(t)表示t时刻的预测输出；γ1表示预测环境参数的权重；ym(t)表示t时刻的优化后控制参数对应的预测环境参数；γ2表示预测模型耦合值的权重；ymz(t)表示t时刻的预测模型耦合值；表示预测权重系数；yzo(t)表示t时刻的执行器输出；表示t时刻的采集环境参数的权重系数；y(t)表示t时刻的采集环境参数。

21、可选地，所述环境控制模型为：

22、f(yo(t),u(t+1),y(k))＝αzo(t+1)+βu(t+1)；

23、其中，f(yo(t),u(t+1),y(k))表示环境控制模型；α表示t+1时刻的优化参数的权重系数；zo(t+1)表示t+1时刻的优化参数；β表示t+1时刻的控制参数的权重系数；u(t+1)表示t+1时刻的控制参数。

24、可选地，所述优化模型为：

25、zo(t+1)＝u(k1yr(t)+k2yc(t))；

26、其中，zo(t+1)表示t+1时刻的优化参数；k1表示参考轨迹的权重分量；yr(t)表示t时刻的参考轨迹；k2表示预测模型的轨迹的权重分量；yc(t)表示t时刻的预测模型偏差；u(k1yr(t)+k2yc(t))表示t+1时刻的控制参数调整模型。

27、一种蟹类立体养殖环境调控系统应用于上述所述的蟹类立体养殖环境调控方法，所述蟹类立体养殖环境调控系统包括：

28、采集模块，用于利用采集装置获取t时刻的采集环境参数；

29、系统物理模型模块，用于将t时刻的采集环境参数输入至系统物理模型中，得到t+1时刻的控制参数；

30、获取模块，用于获取t时刻的优化后控制参数和t时刻的执行器输出；

31、预测模块，用于将t时刻的优化后控制参数输入至预测模型中，得到t时刻的优化后控制参数对应的预测环境参数；

32、优化参数确定模块，用于将t时刻的预测输出和t时刻的参考轨迹输入至优化模型中，得到t+1时刻的优化参数；t时刻的预测输出根据t时刻的优化后控制参数对应的预测环境参数、t时刻的执行器输出和t时刻的采集环境参数得到；t时刻的参考轨迹根据目标环境参数和t时刻的采集环境参数得到；

33、优化模块用于将t+1时刻的优化参数和t+1时刻的控制参数输入至环境控制模型中，得到t+1时刻的优化后控制参数；

34、控制模块，用于基于t+1时刻的优化后控制参数对执行器进行控制。

35、一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述的蟹类立体养殖环境调控方法。

36、可选地，所述存储器为非暂态计算机可读存储介质。

37、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

38、本发明公开一种蟹类立体养殖环境调控方法、系统及设备，通过t时刻的采集环境参数得到t+1时刻的控制参数，并基于t时刻的执行器偏差和t时刻的参考轨迹对t+1时刻的控制参数进行优化，得到t+1时刻的优化后控制参数；基于t+1时刻的优化后控制参数对执行器进行控制，实现养殖环境的精准稳定调控，并同时可以减少能源的浪费。

技术特征：

1.一种蟹类立体养殖环境调控方法，其特征在于，所述蟹类立体养殖环境调控方法包括：

2.根据权利要求1所述的蟹类立体养殖环境调控方法，其特征在于，利用采集装置获取t时刻的采集环境参数，之前还包括：

3.根据权利要求1所述的蟹类立体养殖环境调控方法，其特征在于，系统物理模型是基于神经网络构建的；系统物理模型用于表征t时刻的采集环境参数和t+1时刻的控制参数的关系。

4.根据权利要求1所述的蟹类立体养殖环境调控方法，其特征在于，所述t时刻的参考轨迹的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的蟹类立体养殖环境调控方法，其特征在于，所述t时刻的预测输出的计算公式为：

6.根据权利要求1所述的蟹类立体养殖环境调控方法，其特征在于，所述环境控制模型为：

7.根据权利要求1所述的蟹类立体养殖环境调控方法，其特征在于，所述优化模型为：

8.一种蟹类立体养殖环境调控系统，其特征在于，所述蟹类立体养殖环境调控系统应用于所述权利要求1-7中任意一项所述的蟹类立体养殖环境调控方法，所述蟹类立体养殖环境调控系统包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的蟹类立体养殖环境调控方法。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述存储器为非暂态计算机可读存储介质。

技术总结本发明公开一种蟹类立体养殖环境调控方法、系统及设备，涉及养殖环境调控领域；将t时刻的采集环境参数输入至系统物理模型中，得到t+1时刻的控制参数；获取t时刻的优化后控制参数和t时刻的执行器输出；将t时刻的优化后控制参数输入至预测模型中，得到t时刻的优化后控制参数对应的预测环境参数；将t时刻的预测输出和t时刻的参考轨迹输入至优化模型中，得到t+1时刻的优化参数；将t+1时刻的优化参数和t+1时刻的控制参数输入至环境控制模型中，得到t+1时刻的优化后控制参数；基于t+1时刻的优化后控制参数对执行器进行控制。本发明可实现养殖环境的精准稳定调控，并同时可以减少能源的浪费。技术研发人员：李道亮,徐先宝,王聪,杜壮壮,王柄雄,白壮壮受保护的技术使用者：中国农业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20