一种基于物联网的新对虾养殖模拟装置及模拟方法与流程

1.本发明涉及新对虾养殖领域，尤其涉及一种基于物联网的新对虾养殖模拟装置及模拟方法。


背景技术：

2.近缘新对虾(metapenaeus affinis)俗称基围虾，属节肢动物门，甲壳纲，十足目，游泳亚目，对虾科，砂虾，新对虾属。它具有杂食性强、广温、广盐和生长迅速、抗病害能力强等优点。基围虾为杂食偏动物食性，幼体以藻类、有机碎屑为食，成虾捕食桡足类、多毛类以及其他有机碎屑和底栖贝类等，也能驯化后摄食人工合成饲料。随着人们生活水平的提高，对基围虾等高档水产品的需求日益增大，近几年价格一路走高，食性广、病害少、适应能力强，成为我国水产养殖的重要品种。作为新兴的养殖品种，近缘新对虾养殖产业中尚有许多问题还未解决，如工厂化循环水养殖模式能够人为地调控水环境，从而保证水质符合对虾的生长需求。通常情况下，技术人员通过检测日常水质数据来调控水质，这种通过发现问题-出现结果-解决问题的控制流程被称为结果控制。然而这种基于结果控制的水质调控方式对养殖环境造成的冲击大，使对虾产生应激反应，水质调控的成本太高；而且无法根据新对虾的生长阶段来调节近缘新对虾的所需要的养殖深度，导致养殖过程中近缘新对虾生长缓慢，而且无法根据近缘新对虾的生长阶段以及数量来预估需要投放的饵料数量，导致养殖成本升高。而且无法得出某一水域的最佳适合的养殖密度，在高密度的养殖虾，饵料的数量显然增多，导致养殖成本进一步提高；而且高密度养殖，容易产生病害，不利于目标区域的生态动态平衡。


技术实现要素：

3.本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于物联网的新对虾养殖模拟装置及模拟方法。
4.为达上述目的，本发明采用的技术方案为：
5.本发明第一方面提供了一种基于物联网的新对虾养殖模拟装置，其特征在于，包括变速模块、模拟模块；
6.所述模拟模块包括模拟箱体，所述模拟箱体分为多个养殖区域，相邻的所述养殖区域之间均通过第一管道相连，每个养殖区域的底部均设置有顶升机构；
7.所述变速模块包括第二管道、第三管道，所述第二管道的一端连接所述模拟箱体，另一端连接变速机构，所述变速机构与溶液箱相连，所述第三管道与第二管道镜像设置于所述模拟箱体上，且所述第三管道连接溶液箱。
8.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述顶升机构设置有顶板、底座，所述顶板与底座平行设置，且所述顶板的四周均设置有导杆。
9.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述底座的四周均设置有直线轴承，所述直线轴承与导杆形成滑动连接，使得顶板做升降运动。
10.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述底座的中心处设置有气缸，所述气缸的输出端连接所述顶板。
11.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述变速机构包括变速腔体，所述变速腔体的顶部设置有气泵，所述变速腔体连接所述第二管道。
12.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述变速腔体连接溶液箱，以供给溶液于变速腔体，实现改变溶液的流速。
13.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第一管道内设置有阀门。
14.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第三管道与所述模拟箱体的接口处至少设置一层过滤网。
15.本发明第二方面提供了一种基于物联网的新对虾养殖模拟装置的模拟方法，应用于任一项所述的基于物联网的新对虾养殖模拟装置，其中包括以下步骤：
16.获取基于物联网的新对虾养殖模拟装置的实验数据，并根据所述实验数据建立区域数据模型；
17.采集目标水域的水体数据，所述水体数据至少包括目标水域的水体温度、水体的盐度、水体的流速、水体的深度；
18.将所述目标水域的水体数据导入所述区域数据模型中匹配，得到分析结果；
19.基于所述分析结果预测当前目标水域的新对虾的分布情况；
20.根据所述分布情况得到该目标水域的新对虾的最佳捕捞深度。
21.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，将所述目标水域的水体数据导入所述区域数据模型中匹配，得到分析结果，具体包括以下步骤：
22.将所述目标水域的水体数据与所述区域数据模型中的数据值相互比较，直至找出最接近的水体数据所对应的数值，所述数值具体为：成熟的新对虾在当前的环境的活动深度范围数值。
23.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：本发明通过利用模拟装置模拟的新对虾的生长环境，探究新对虾的更喜好的生活环境，从而得到各种不同生长阶段的新对虾的喜好的环境，从而预测目标养殖场的最适合养殖的深度、最适合溶液的浓度、最适合的养殖密度等。而且本发明能够智能化水质调控，利用流体力学对第二管道、第三管道进行分析，确定最适合模拟箱体的进水流量，解决了模拟箱内的排污问题，保证了模拟箱体内的溶液环境的清洁。本发明可设置为循环水养殖模拟装置，保证了模拟箱体内的水环境的清洁以及稳定。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
25.图1示出了基于物联网的新对虾模拟装置的整体结构示意图；
26.图2示出了基于物联网的新对虾模拟装置的部分结构示意图；
27.图3示出了模拟模块的部分结构示意图；
28.图4示出了变速模块的部分结构示意图；
29.图5示出了模拟模块的部分结构示意图；
30.图6示出了基于物联网的新对虾模拟装置的模拟方法的具体方法流程图；
31.图中：
32.1.模拟模块，2.变速模块，1-1.模拟箱体，1-2.第一管道，1-3.顶升机构，2-1.第二管道，2-2.第三管道，2-3.变速机构，2-4.溶液箱，3-1.顶板，3-2.底座，3-3.导杆，3-4.直线轴承，3-5.气缸，4-1.变速腔体，4-2.气泵，4-3.溶液箱。
具体实施方式
33.为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.如图1、图2、图5所示，本发明第一方面提供了一种基于物联网的新对虾养殖模拟装置，其特征在于，包括变速模块2、模拟模块1；
37.所述模拟模块包括模拟箱体1-1，所述模拟箱体1-1分为多个养殖区域，相邻的所述养殖区域之间均通过第一管道1-2相连，每个养殖区域的底部均设置有顶升机构1-3；
38.所述变速模块2包括第二管道2-1、第三管道2-2，所述第二管道2-2的一端连接所述模拟箱体1-1，另一端连接变速机构2-3，所述变速机构2-3与溶液箱2-4相连，所述第三管道2-2与第二管道2-1镜像设置于所述模拟箱体1-1上，且所述第三管道2-2连接溶液箱2-4。
39.需要说明的是，在做模拟装置实验时，分为多个养殖区域，而且相邻的每个养殖区域之间均通过第一管道1-2进行相连，在做不同生长阶段的新对虾的最适合的养殖温度之时，通过控制每个模拟箱体的通过的溶液的其他变量保持一致，在模拟箱体1-1上设置温度传感器，调节每个养殖区域的温度值，使得各个养殖区间的温度值保持阈值范围之内，由于每个养殖区域之间是通过第一管道1-2进行相连的，新对虾能够通过第一管道1-2从第一养殖区域进入到另一养殖区域之中。当某个生长阶段的新对虾一直在某一个养殖区域中停留时，说明该养殖区域的温度是该新对虾生长阶段的最适合的生长温度。
40.需要说明的是，所述模拟箱体1-1可设置成单位体积容量的容积，在做养殖密度的实验之时，可在第一管道1-2内设置控制阀门，将每个养殖区域断开连通，在每个养殖区域间放入不同养殖密度的新对虾，对每个养殖区域的生长情况进行观察。当某一养殖区域在短时间内迅速生长时，说明这是新对虾的最佳的养殖密度，确定养殖密度能够使得估算出
目标区域的养殖密度，从而一方面避免了在高密度的养殖环境中水环境的恶化导致成活率下降，另一方面避免了高密度养殖环境之下的养殖成本增高，进而实现养殖成本与产出的最优化。
41.需要说明的是，本装置能够通过模拟目标区域的水环境来预测出该目标区域最适合的新对虾养殖密度、养殖温度，而且能够模拟不同生长阶段的新对虾的适合的生长环境，为新对虾的繁殖、生长提供了有效的实验数据，实现合理化养殖。
42.需要说明的是，本发明通过利用模拟装置模拟的新对虾的生长环境，探究新对虾的更喜好的生活环境，从而得到各种不同生长阶段的新对虾的喜好的环境，从而预测目标养殖场的最适合养殖的深度、最适合溶液的浓度、最适合的养殖密度等。
43.需要说明的是，本发明能够智能化水质调控，利用流体力学对第二管道、第三管道进行分析，确定最适合模拟箱体的进水流量，解决了模拟箱内的排污问题，保证了模拟箱体内的溶液环境的清洁。本发明可设置为循环水养殖模拟装置，保证了模拟箱体内的水环境的清洁以及稳定。
44.如图3所示，本图示出了模拟模块的部分结构示意图，即顶升机构1-3的结构示意图；
45.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述顶升机构1-3设置有顶板3-1、底座3-2，所述顶板3-1与底座3-2平行设置，且所述顶板3-1的四周均设置有导杆3-3。
46.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述底座3-2的四周均设置有直线轴承3-4，所述直线轴承3-4与导杆3-3形成滑动连接，使得顶板3-1做升降运动。
47.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述底座3-2的中心处设置有气缸3-5，所述气缸3-5的输出端连接所述顶板3-1。
48.需要说明的是，在模拟不同生长阶段的新对虾的适应养殖深度时，第一管道1-2为柔性材料，通过气缸3-5带动顶板3-1，在导杆3-3以及直线轴承3-4的作用之下，从而使得顶板3-1推动养殖箱体中的各个养殖区域，每个养殖区域就呈一个梯度，每个养殖区间的水溶液的深度为从低到高进行排列，从而模拟不同养殖深度对新对虾的影响。在研究不同养殖深度对同一生长阶段的，通过气缸3-5带动顶板3-1从而推动养殖箱体1-1，从而使得养殖箱体1-1中的每个养殖区域都重新处于一个相同的高度，从第二管道2-1注入溶液，使得每个养殖区域所注入的溶液高度不一致，从而利用多次对比模拟实验得到不同生长阶段的新对虾适合养殖的深度，以便养殖用户根据新对虾的平均生长阶段做出不一致的水源深度的调控。所述顶板3-1上设置有质量传感器，以根据质量传感器反馈的质量信息调节每个养殖区域的高度，以实现模拟不同生长阶段的新对虾的在目标水域中的活动深度，从而得到新对虾的各生长阶段的最佳养殖深度，养殖用户可根据该养殖深度做出适应性调整。
49.如图4所示，进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述变速机构2-3包括变速腔体4-1，所述变速腔体4-1的顶部设置有气泵4-2，所述变速腔体4-1连接所述第二管道2-1。
50.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述变速腔体4-1连接溶液箱4-3，以供给溶液于变速腔体4-1，实现改变溶液的流速。
51.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第一管道1-2内设置有阀门。
52.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第三管道2-2与所述模拟箱体1-1的接口处至少设置一层过滤网。
53.需要说明的是，本发明还可以探究水流速度对新对虾的影响，通过气泵4-2供应压力，使得变速腔体4-1内的溶液从变速腔体4-1通过第二管道2-1转移到养殖箱体1-1之内，在从第三管道2-2转移回溶液箱4-3中，流回溶液箱4-3的溶液经过滤处理后，可以流回变速腔体之中，使得整个系统为循环养殖系统；当改变气泵4-2的压强时，变速腔体4-1内的溶液受到压强的变化，从而使得第二管道2-1的流速发生改变，进而能够探究养殖循坏系统中的水溶液的流速对新对虾的影响情况，从而能够探究某一海域或者河流水域中新对虾的可能分布在何一深度的水域之中，提高在某一水域或者海域中捕捞的新对虾苗种的成功率。
54.需要说明的是，利用所述第三管道2-2与所述模拟箱体1-1的接口处至少设置一层过滤网，防止新对虾进入到溶液箱2-4之中。所述变速腔体4-1上设置有流速传感器，可通过流速传感器反馈的水的流速于远程控制终端，远程控制终端即可控制气泵的运作，进而控制第三管道以及第二管道的流速，使得实现某水域或者循环养殖系统适合的更换养殖系统水溶液的时间点。
55.如图6所示，本发明第二方面提供了一种基于物联网的新对虾养殖模拟装置的模拟方法，应用于任一项所述的基于物联网的新对虾养殖模拟装置，其中包括以下步骤：
56.s102:获取基于物联网的新对虾养殖模拟装置的实验数据，并根据所述实验数据建立区域数据模型；
57.s104:采集目标水域的水体数据，所述水体数据至少包括目标水域的水体温度、水体的盐度、水体的流速、水体的深度、水体的深度；
58.s106:将所述目标水域的水体数据导入所述区域数据模型中匹配，得到分析结果；
59.s108:基于所述分析结果预测当前目标水域的新对虾的分布情况；
60.s110:根据所述分布情况得到该目标水域的新对虾的最佳捕捞深度；
61.需要说明的是，所述实验数据具体至少包括不同生长阶段的新对虾的日常活动深度范围、新对虾的最佳生长温度，根据实验数据建立回归方程模型，不同生长阶段的新对虾的日常活动深度范围、新对虾的最佳生长温度作为变量，所述分析结果为该目标区域的新对虾的平均生长阶段，通过多次采集目标区域的图像，经过图像的锐化处理得出该目标区域的新对虾的平均生长阶段。不同生长阶段的新对虾的日常活动深度范围是不一致的，从而根据平均生长阶段来得到新对虾的在该目标水域的在竖直方向上的分布情况，从而根据该分布情况来得到最佳的捕捞深度，该捕捞深度为成熟的新对虾最喜爱活动的范围，从而能够有效地指引养殖用户对新对虾进行有效的区域性捕捞。
62.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，将所述目标水域的水体数据导入所述区域数据模型中匹配，得到分析结果，具体包括以下步骤：
63.将所述目标水域的水体数据与所述区域数据模型中的数据值相互比较，直至找出最接近的水体数据所对应的数值，所述数值具体为：成熟的新对虾在当前的环境的活动深度范围数值。
64.需要说明的是，当找出相接近的朱提数据所对应的数值时，该数值即为当前水域或者海域之中的成熟的新对虾的活动深度范围值。
65.此外，本发明还包括：
66.通过图像处理技术提取目标水域中的新对虾图像中的眼球作为特征点并从特征点中提取眼球长轴长度；
67.获取新对虾的历史眼球长轴长度数据；
68.基于神经网络构建眼球回归模型，将所述新对虾的历史眼球长轴长度数据导入所述眼球回归模型中训练；
69.将所述眼球长轴长度导入所述眼球回归模型中进行评估，进而得到评估数据，所述评估数据具体为新对虾所处于的生长阶段、目标水域中的所拍摄的图像中是否存在新对虾；
70.构建基于机器学习的目标水域的养殖系统中的对虾识别以及数量检测模型；
71.以评估数据、对虾识别以及数量检测模型作为基础，计算目标水域的养殖系统内的养殖量。
72.所述通过图像处理技术提取目标水域中的新对虾图像中的眼球作为特征点并从特征点中提取眼球长轴长度具体为：
73.通过图像处理技术对所采集的图像进行灰度化处理以及滤波处理，提取出新对虾的眼球轮廓像素点，具体为：
74.其中眼轴长度由任意的像素点相连接形成的线段长度通过任意的两个像素点就可以得到，具体满足：
[0075][0076]
其中，d为两个像素点之间的欧式距离，为新对虾眼轴实际长度，式中的(xi，yi)，(xn，yn)为任意的两个像素；h为水平方向上的比例因子，图像水平方向像素个数与被抓拍的新对虾所占体宽的比值；s为垂直方向上的比例因子，图像垂直方向像素个数与被抓拍的新对虾所占体长的比值。
[0077]
需要说明的是，当识别出图像中含有新对虾时，通过计算新对虾的眼轴长度，从而确定新对虾处于何种生长阶段，进而进一步通过多次的图像采集，确定该目标水域的新对虾是否已经达到的捕捞的时间段，使得捕捞的时间段更加准确，一方面维持了目标区域的新对虾的养殖动态平衡，另一方面提高了经济效益，而且通过计算出目标水域的养殖量，能够提供给用户一个清晰以及精准的喂食量。
[0078]
另外，还包括：对目标区域的新对虾的产量进行预测，通过收集历史数据，所述历史数据为在该水质指标环境下爆发病害的情况，可以获得在该水质环境之下爆发病害出现的多个时间段，养殖户可以在该时间段内采取措施，使得水质指标保持在稳定的范围之内，减低病害的发生概率，根据水质指标数据、日常投喂量、新对虾的生长数据、新对虾的养殖密度作为依据，来预测该目标区域的新对虾的产量，从而实现指导实际生产中饵料投喂量的目的。根据水质指标数据、日常投喂量、新对虾的生长数据、新对虾的养殖密度作为依据，具体为：采用多元性回归方程将水质指标数据、日常投喂量、新对虾的生长数据、新对虾的养殖密度作为变量，建立数学函数表达式，具体为如下关系式：
[0079]
q＝b0+b1z1+b2z2+
…
+b
nzn
[0080]
其中b0代表修正常数，q表示新对虾的产量，z1、z2…zn
代表水质指标数据、日常投喂量、新对虾的生长数据、新对虾的养殖密度等变量；b1、b2…bn
为回归系数。
[0081]
需要说明的是，利用水质指标数据、日常投喂量、新对虾的生长数据、新对虾的养殖密度等变量来预测出新对虾的产量。如当某一个时间点或者时间段的新对虾产量无法跟
上预设产量阀值时，则进行报警提示，从而提醒养殖户对水质指标数据进行评估并采取调控措施，保证水质的健康度、养殖密度的可靠、投喂量的精准。其中不同变量的大小对应着不同的回归系数，在达到最适的变量之前，变量越大其回归系数越大；在达到最适的变量之后，变量越大其回归系数就越小。如水质指标数据，根据不同的生长阶段，新对虾对应的最适水质指标数据有所不同，但当某水域达到最适的水质指标数据之前，水质指标数据越大，水质指标数据对应的回归系数就越大；在某水域达到最适的水质指标数据之后，水质指标数据越大，水质指标数据对应的回归系数就越小。
[0082]
另外，本发明还设置有对某一水域的病害种类的分析预警，当病害发生时，对于整一片水域而言，新对虾的密度为定值，新对虾的所占的死亡率在一定程度上反应了病害的种类，根据不同病害发生的死亡率作为判别依据，利用图像识别检测技术识别出新对虾的死亡数量，通过死亡的产生的症状，如新对虾的虾体颜色、新对虾的形态学指标来对病害种类的分析，归纳为具体的病害种类类型，结合大数据网络的大数据分析，构建病害种类预警平台。当病害发生时，为养殖用户提供帮助指引，可通过远程对用户进行指导，实现智慧新对虾业的发展。
[0083]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0084]
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术。