本發(fā)明涉及魚類生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)，特別涉及一種外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)影響的監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，養(yǎng)殖環(huán)境的優(yōu)化與調(diào)控成為提高文昌魚生產(chǎn)效益和保障生態(tài)平衡的重要課題。其中，土壤和外覆土在水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸得到重視，外覆土掩埋被認(rèn)為是一種能夠調(diào)節(jié)養(yǎng)殖環(huán)境、促進(jìn)水質(zhì)改善和提供棲息地的有效措施。

2、然而，外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)的影響存在較大的復(fù)雜性，尤其是在不同土壤條件下，外覆土的物質(zhì)釋放路徑、釋放量及其對(duì)水體和生物的影響難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和量化。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法通常依賴人工觀察和單一的環(huán)境參數(shù)，缺乏對(duì)土壤物質(zhì)變化的全面分析和對(duì)生長(zhǎng)影響的綜合評(píng)估。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，雖然有一些關(guān)于土壤物質(zhì)變化的研究，但很少有系統(tǒng)地將外覆土掩埋物理模型與養(yǎng)殖環(huán)境中的物質(zhì)變化進(jìn)行綜合建模和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，更缺乏基于物質(zhì)釋放路徑和釋放量的傳感器布設(shè)和智能調(diào)控方案。因此，亟需一種科學(xué)、精準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)，能夠綜合考慮外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)的影響，并實(shí)現(xiàn)環(huán)境調(diào)控與監(jiān)測(cè)的精確化、自動(dòng)化管理。

4、本發(fā)明的提出，旨在填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)在外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)影響的監(jiān)測(cè)與分析方面的空白，通過(guò)建立外覆土掩埋物理模型、物質(zhì)變化模擬模型和智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境物質(zhì)釋放過(guò)程及其對(duì)文昌魚生長(zhǎng)影響的精準(zhǔn)監(jiān)控與分析，從而為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供更為科學(xué)的環(huán)境調(diào)控和管理手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)影響的監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)影響的監(jiān)測(cè)方法，包括：

3、獲取文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的外覆土掩埋數(shù)據(jù)，根據(jù)所述外覆土掩埋數(shù)據(jù)構(gòu)建外覆土掩埋物理模型，獲取不同土壤條件下外覆土的物質(zhì)變化數(shù)據(jù)，將所述物質(zhì)變化數(shù)據(jù)與所述外覆土掩埋物理模型進(jìn)行整合，構(gòu)建外覆土物質(zhì)變化模擬模型；

4、根據(jù)所述外覆土物質(zhì)變化模擬模型預(yù)測(cè)在不同土壤條件下外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的物質(zhì)釋放路徑和物質(zhì)釋放量；

5、根據(jù)所述物質(zhì)釋放路徑和物質(zhì)釋放量確定文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境中的物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)傳感器布設(shè)位置和每個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器的監(jiān)測(cè)時(shí)間區(qū)間，得到物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)方案；

6、根據(jù)所述物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)方案對(duì)外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的物質(zhì)釋放變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到物質(zhì)釋放變化數(shù)據(jù)，并獲取文昌魚的生長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)，將所述物質(zhì)釋放變化數(shù)據(jù)與所述生長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，確定外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)的影響，得到生長(zhǎng)影響數(shù)據(jù)。

7、本方案中，所述獲取文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的外覆土掩埋數(shù)據(jù)，根據(jù)所述外覆土掩埋數(shù)據(jù)構(gòu)建外覆土掩埋物理模型，獲取不同土壤條件下外覆土的物質(zhì)變化數(shù)據(jù)，將所述物質(zhì)變化數(shù)據(jù)與所述外覆土掩埋物理模型進(jìn)行整合，構(gòu)建外覆土物質(zhì)變化模擬模型，具體為：

8、獲取文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的外覆土掩埋數(shù)據(jù)，所述外覆土掩埋數(shù)據(jù)包括掩埋土層類型、掩埋高度、掩埋土層壓實(shí)度、掩埋土層孔隙度；

9、根據(jù)所述外覆土掩埋數(shù)據(jù)構(gòu)建外覆土掩埋物理模型，將所述外覆土掩埋物理模型按照預(yù)設(shè)大小劃分為n個(gè)小正方體，得到n個(gè)外覆土子區(qū)域；

10、獲取每個(gè)子區(qū)域的外覆土掩埋數(shù)據(jù)，引入k均值聚類算法，基于k均值聚類算法對(duì)子區(qū)域的外覆土掩埋數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)據(jù)特征進(jìn)行聚類操作，隨機(jī)選擇每個(gè)數(shù)據(jù)特征的k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作為初始簇中心；

11、計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)特征的數(shù)據(jù)點(diǎn)到達(dá)初始簇中心的歐式距離，將數(shù)據(jù)點(diǎn)分配至距離最近的初始簇中心的所在簇中，計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)分配后每個(gè)簇中所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的均值，將均值作為新的簇中心；

12、計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)到達(dá)新的簇中心的歐式距離，并重新分配至距離最近的簇中心的所在簇中，并重新更新簇中心，直至簇中心不再改變，數(shù)據(jù)子區(qū)域的外覆土掩埋數(shù)據(jù)的聚類結(jié)果；

13、獲取每個(gè)聚類結(jié)果包含的子區(qū)域，對(duì)所述包含的子區(qū)域進(jìn)行聚類標(biāo)簽標(biāo)注，將聚類標(biāo)簽映射至所述外覆土掩埋物理模型中，將具有相同聚類標(biāo)簽且在預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)子區(qū)域進(jìn)行二次聚類，得到二次聚類結(jié)果，隨機(jī)選擇每個(gè)二次聚類結(jié)果中的一個(gè)子區(qū)域作為代表區(qū)域；

14、獲取所述代表區(qū)域在不同土壤條件下的外覆土物質(zhì)變化數(shù)據(jù)，將所述物質(zhì)變化數(shù)據(jù)與所述外覆土掩埋物理模型進(jìn)行整合，構(gòu)建外覆土物質(zhì)變化模擬模型。

15、本方案中，所述根據(jù)所述外覆土物質(zhì)變化模擬模型預(yù)測(cè)在不同土壤條件下外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的物質(zhì)釋放路徑和物質(zhì)釋放量，具體為：

16、根據(jù)所述物質(zhì)變化數(shù)據(jù)獲取不同子區(qū)域中物質(zhì)類型數(shù)據(jù)，根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)搜索獲取不同類型的外覆土物質(zhì)在不同土壤條件下的擴(kuò)散數(shù)據(jù)，所述擴(kuò)散數(shù)據(jù)包括擴(kuò)散速度、擴(kuò)散方向、擴(kuò)散系數(shù)；

17、引入虛擬粒子追蹤方法，基于外覆土物質(zhì)變化模擬模型中的每個(gè)子區(qū)域的物質(zhì)變化數(shù)據(jù)構(gòu)建每個(gè)物質(zhì)類型預(yù)設(shè)物質(zhì)含量占比的虛擬示蹤粒子，將所述不同類型的外覆土物質(zhì)在不同土壤條件下的擴(kuò)散數(shù)據(jù)對(duì)對(duì)應(yīng)物質(zhì)類型的虛擬示蹤粒子進(jìn)行擴(kuò)散條件限定；

18、基于所述虛擬粒子追蹤方法對(duì)擴(kuò)散條件限定后的虛擬示蹤粒子進(jìn)行物質(zhì)擴(kuò)散模擬操作，確定每個(gè)虛擬示蹤粒子在不同土壤條件下在所述外覆土物質(zhì)變化模擬模型中預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的擴(kuò)散路徑；

19、根據(jù)每個(gè)虛擬示蹤粒子在不同土壤條件下的擴(kuò)散路徑預(yù)測(cè)在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的物質(zhì)釋放路徑和物質(zhì)釋放量。

20、本方案中，所述根據(jù)所述物質(zhì)釋放路徑和物質(zhì)釋放量確定文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境中的物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)傳感器布設(shè)位置和每個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器的監(jiān)測(cè)時(shí)間區(qū)間，得到物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)方案，具體為：

21、對(duì)外覆土與文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的鄰接面進(jìn)行繪制，根據(jù)所述物質(zhì)釋放路徑確定外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的物質(zhì)釋放入口，將所述物質(zhì)釋放入口映射至所述鄰接面中，得到物質(zhì)釋放入口分布圖；

22、根據(jù)所述物質(zhì)釋放入口分布圖確定所述鄰接面每個(gè)區(qū)域內(nèi)的物質(zhì)釋放概率，根據(jù)所述物質(zhì)釋放概率確定每個(gè)區(qū)域內(nèi)的物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)傳感器的布設(shè)位置和布設(shè)數(shù)量；

23、根據(jù)所述布設(shè)位置和布設(shè)數(shù)量在外覆土與文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的鄰接水域布設(shè)物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)傳感器，得到物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)；

24、獲取預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度的歷史外覆土土壤條件變化數(shù)據(jù)，基于lstm算法構(gòu)建土壤條件變化預(yù)測(cè)模型，將所述歷史外覆土土壤條件變化數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述土壤條件變化預(yù)測(cè)模型中進(jìn)行訓(xùn)練；

25、實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前監(jiān)測(cè)時(shí)間段的外覆土土壤條件變化數(shù)據(jù)導(dǎo)入訓(xùn)練完整的土壤條件變化預(yù)測(cè)模型中對(duì)未來(lái)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的外覆土土壤條件變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到外覆土土壤條件變化預(yù)測(cè)結(jié)果；

26、根據(jù)所述外覆土土壤條件變化預(yù)測(cè)結(jié)果和不同土壤條件下的外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的物質(zhì)釋放量確定未來(lái)預(yù)設(shè)時(shí)間段的物質(zhì)釋放量變化；

27、預(yù)設(shè)物質(zhì)釋放量監(jiān)測(cè)閾值，根據(jù)所述物質(zhì)釋放量變化將未來(lái)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的物質(zhì)釋放量大于所述物質(zhì)釋放量監(jiān)測(cè)閾值所在位置的監(jiān)測(cè)傳感器標(biāo)定為工作傳感器；

28、根據(jù)所述工作傳感器進(jìn)行物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)，并根據(jù)所述物質(zhì)釋放量變化確定工作傳感器的監(jiān)測(cè)時(shí)間區(qū)間；

29、實(shí)時(shí)獲取工作傳感器的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性數(shù)據(jù)，根據(jù)所述監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性數(shù)據(jù)對(duì)工作傳感器進(jìn)行調(diào)整，得到物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)方案。

30、本方案中，所述實(shí)時(shí)獲取工作傳感器的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性數(shù)據(jù)，根據(jù)所述監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性數(shù)據(jù)對(duì)工作傳感器進(jìn)行調(diào)整，具體為：

31、獲取物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器的外覆土顆粒附著程度數(shù)據(jù)，根據(jù)所述外覆土顆粒附著程度數(shù)據(jù)確定外覆土顆粒對(duì)所述監(jiān)測(cè)傳感器的遮擋程度，根據(jù)所述遮擋程度評(píng)估所述監(jiān)測(cè)傳感器的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性；

32、預(yù)設(shè)第一監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性閾值和第二監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性閾值，獲取物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)量需求信息，根據(jù)所述監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性確定監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性大于第一監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性閾值的工作傳感器，標(biāo)定為一類工作傳感器，并獲取一類工作傳感器的數(shù)量，標(biāo)定為第一數(shù)量；

33、根據(jù)所述監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性確定監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性小于第一監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性閾值且大于第二監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性閾值的工作傳感器，標(biāo)定為二類工作傳感器，其余工作傳感器則標(biāo)定為三類工作傳感器，并獲取二類工作傳感器的數(shù)量，標(biāo)定為第二數(shù)量；

34、若第一數(shù)量大于所述監(jiān)測(cè)數(shù)量需求，根據(jù)一類工作傳感器進(jìn)行物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)；

35、若第一數(shù)量小于所述監(jiān)測(cè)數(shù)量需求，根據(jù)二類工作傳感器的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性判斷物質(zhì)釋放的監(jiān)測(cè)誤差，根據(jù)所述監(jiān)測(cè)誤差對(duì)二類工作傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)校正操作，將數(shù)據(jù)校正后的二類工作傳感器數(shù)量與第一數(shù)量進(jìn)行累加，若累加之和大于監(jiān)測(cè)數(shù)量需求，則根據(jù)一類工作傳感器和數(shù)據(jù)校正后的二類工作傳感器進(jìn)行物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)；

36、若累加之和仍小于監(jiān)測(cè)數(shù)量需求，根據(jù)所述監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性從非工作傳感器中選擇監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性大于第一監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性閾值的監(jiān)測(cè)傳感器對(duì)三類工作傳感器進(jìn)行工作調(diào)整。

37、本方案中，所述根據(jù)所述物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)方案對(duì)外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的物質(zhì)釋放變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到物質(zhì)釋放變化數(shù)據(jù)，并獲取文昌魚的生長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)，將所述物質(zhì)釋放變化數(shù)據(jù)與所述生長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，確定外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)的影響，得到生長(zhǎng)影響數(shù)據(jù)，具體為：

38、根據(jù)所述物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)方案對(duì)外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的物質(zhì)釋放變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到物質(zhì)釋放變化數(shù)據(jù)；

39、獲取文昌魚的生長(zhǎng)變化圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)所述生長(zhǎng)變化圖像數(shù)據(jù)識(shí)別文昌魚的生長(zhǎng)情況變化，得到生長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)；

40、獲取文昌魚的標(biāo)準(zhǔn)生長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)，將所述物質(zhì)釋放變化數(shù)據(jù)、生長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)生長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)按照時(shí)間序列進(jìn)行對(duì)齊操作，構(gòu)建相關(guān)性分析矩陣；

41、根據(jù)所述相關(guān)性分析矩陣確定外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)的影響，得到生長(zhǎng)影響數(shù)據(jù)。

42、本發(fā)明第二方面還提供了一種外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)影響的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：存儲(chǔ)器、處理器，所述存儲(chǔ)器中包括外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)影響的監(jiān)測(cè)方法程序，所述外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)影響的監(jiān)測(cè)方法程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如下步驟：

43、獲取文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的外覆土掩埋數(shù)據(jù)，根據(jù)所述外覆土掩埋數(shù)據(jù)構(gòu)建外覆土掩埋物理模型，獲取不同土壤條件下外覆土的物質(zhì)變化數(shù)據(jù)，將所述物質(zhì)變化數(shù)據(jù)與所述外覆土掩埋物理模型進(jìn)行整合，構(gòu)建外覆土物質(zhì)變化模擬模型；

44、根據(jù)所述外覆土物質(zhì)變化模擬模型預(yù)測(cè)在不同土壤條件下外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的物質(zhì)釋放路徑和物質(zhì)釋放量；

45、根據(jù)所述物質(zhì)釋放路徑和物質(zhì)釋放量確定文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境中的物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)傳感器布設(shè)位置和每個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器的監(jiān)測(cè)時(shí)間區(qū)間，得到物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)方案；

46、根據(jù)所述物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)方案對(duì)外覆土對(duì)文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境的物質(zhì)釋放變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到物質(zhì)釋放變化數(shù)據(jù)，并獲取文昌魚的生長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)，將所述物質(zhì)釋放變化數(shù)據(jù)與所述生長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，確定外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)的影響，得到生長(zhǎng)影響數(shù)據(jù)。

47、本發(fā)明公開(kāi)了一種外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)影響的監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。首先，獲取文昌魚養(yǎng)殖環(huán)境中的外覆土掩埋數(shù)據(jù)，構(gòu)建物理模型，并結(jié)合不同土壤條件下的物質(zhì)變化數(shù)據(jù)，建立外覆土物質(zhì)變化模擬模型?；谠撃Ｐ停A(yù)測(cè)物質(zhì)釋放路徑和釋放量。接著，確定監(jiān)測(cè)傳感器的位置與監(jiān)測(cè)時(shí)間，制定物質(zhì)釋放監(jiān)測(cè)方案。按照方案監(jiān)測(cè)外覆土對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境中物質(zhì)釋放變化，并收集文昌魚的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)。最后，進(jìn)行物質(zhì)釋放數(shù)據(jù)與生長(zhǎng)數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，評(píng)估外覆土掩埋對(duì)文昌魚生長(zhǎng)的影響。該方法通過(guò)物理模型與數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，能夠科學(xué)評(píng)估外覆土對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境及文昌魚生長(zhǎng)的影響，為養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控提供依據(jù)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。