一种基于物联网的无土栽培的分离系统及方法与流程

所属的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等），还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（ram），只读存储器（rom）、可擦式可编程只读存储器（eprom或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（cd-rom）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

背景技术：

1、无土栽培是一门新兴的植物栽培种植技术，无土栽培通过营养液为植物提供养分，突破了土壤栽培的局限性。然而，在无土栽培系统连续运行的过程中，植物根系分泌的毒性物质在长时间的累积后会抑制植物生长，同时，营养液中大量有机物质的存在易滋生病原菌导致植物病害发生。因此，如何及时有效地分离出无土栽培营养液中的有害物质是一个亟待解决的问题。

2、例如在授权公告号为cn219355310u的中国专利中公开了一种基于薄盖灵芝培养液中活性物质的提取分离装置，包括分离壳体、分隔滤板、电控气阀和输料管，所述分离壳体上方设置有电控气阀，所述分离壳体内部活动连接有分隔滤板，所述分隔滤板内部中央贯通固定有塞杆，且塞杆的顶端面与分隔滤板的顶面平齐，所述分离壳体的底部一侧固定连通有输料管。

3、而在授权公告号为cn103814807b的中国专利中公开了一种无土栽培基质消毒系统与方法，该系统包括滴灌系统、基质槽、储液池、储液桶、电解装置；所述滴灌系统布置在基质槽的上方，基质槽底部通过回液管与储液池连接，在储液池内底部设有两个潜水泵，其中一个潜水泵通过过滤器连接储液桶，所述储液桶再通过加压泵与电解装置的入口连接，所述电解装置的阳极出液口通过阳极端回液管与滴灌系统相连接，阴极出液口通过阴极端回液管与储液池连接。

4、以上专利均存在本背景技术提出的问题：现有的无土栽培分离方法无法有针对性地控制曝气时间进而促进微生物分离出营养液中的有害物质。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供一种基于物联网的无土栽培的分离系统及方法，通过有针对性地控制曝气时间，提高了微生物降解分离有害物质的效率。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种基于物联网的无土栽培的分离方法，包括下述步骤：

4、通过多传感器获取营养液的理化环境信息，同时获取营养液中的有害物质含量信息和微生物含量信息；

5、构建有害物质含量预估模型，根据理化环境信息、当前有害物质含量信息和当前微生物含量信息得到营养液中的预估有害物质含量信息；

6、根据营养液中的当前有害物质含量信息和预估有害物质含量信息计算营养液中的有害物质降解指数；

7、当有害物质降解指数小于预设降解阈值时，通过曝气时间计算公式计算曝气装置的曝气时间，利用曝气促进微生物对有害物质进行降解分离。

8、作为优选的技术方案，所述有害物质含量预估模型基于长短期记忆神经网络构建，有害物质含量预估模型包含输入层、隐含层、dropout层、全连接层和输出层，输入层的输入为营养液的理化环境信息、当前有害物质含量信息和当前微生物含量信息，输出层的输出为预估有害物质含量信息。

9、作为优选的技术方案，计算所述有害物质降解指数的具体步骤包括：

10、获取当前有害物质含量信息和预估有害物质含量信息；

11、将当前有害物质含量信息和预估有害物质含量信息代入有害物质降解指数计算公式中计算有害物质降解指数，有害物质降解指数计算公式为：

12、；

13、式中表示当前有害物质含量信息，表示预估有害物质含量信息，表示有害物质降解指数。

14、作为优选的技术方案，计算所述曝气时间的具体步骤包括：

15、获取理化环境信息和当前微生物含量信息，同时获取有害物质降解指数，同时获取历史平均曝气时间；

16、通过理化环境信息和当前微生物含量信息计算微生物活性指数；

17、将有害物质降解指数和微生物活性指数代入曝气时间计算公式中计算曝气时间，曝气时间计算公式为：

18、；

19、式中表示有害物质降解指数，表示微生物活性指数，表示历史平均曝气时间，表示调节因子，表示曝气时间。

20、作为优选的技术方案，计算所述微生物活性指数的具体步骤包括：

21、获取营养液的理化环境信息和当前微生物含量信息；

22、通过理化环境信息计算营养液的理化环境系数；

23、将理化环境系数和当前微生物含量信息代入微生物活性指数计算公式中计算微生物活性指数，微生物活性指数计算公式为：

24、；

25、式中表示理化环境系数，表示当前微生物含量信息，表示微生物活性指数。

26、作为优选的技术方案，计算所述理化环境系数的具体步骤包括：

27、获取营养液的理化环境信息，理化环境信息包括营养液的温度信息、酸碱度信息和溶解氧含量信息以及适宜微生物生长的最佳温度信息、最佳酸碱度信息和最佳溶解氧含量信息；

28、将理化环境信息代入理化环境系数计算公式中计算理化环境系数，理化环境系数计算公式为：

29、；

30、式中表示营养液的温度信息，表示最佳温度信息，表示营养液的酸碱度信息，表示最佳酸碱度信息，表示营养液的溶解氧含量信息，表示最佳溶解氧含量信息，表示理化环境系数，表示温度占比系数，表示酸碱度占比系数，表示溶解氧占比系数，其中，。

31、在此需要说明的是，这里的调节因子、温度占比系数、酸碱度占比系数、溶解氧占比系数和预设降解阈值的取值方式为：获取5000组营养液的理化环境信息、有害物质含量信息和微生物含量信息，对有害物质降解效果进行计算，将营养液的理化环境信息、有害物质含量信息和微生物含量信息代入曝气时间计算公式中计算曝气时间，将有害物质降解效果的计算结果和曝气时间同时导入拟合软件中，输出符合区分结果区分准确率的最优调节因子、温度占比系数、酸碱度占比系数、溶解氧占比系数和预设降解阈值，其中，有害物质降解效果通过有害物质降解差值与降解前有害物质含量的比值进行量化，有害物质降解差值为降解前有害物质含量与降解后有害物质含量的差值。

32、本发明还提供一种基于物联网的无土栽培的分离系统，包括：

33、信息获取模块，用于通过多传感器获取营养液的理化环境信息，同时获取营养液中的有害物质含量信息和微生物含量信息；

34、预估模型构建模块，用于构建有害物质含量预估模型，根据理化环境信息、当前有害物质含量信息和当前微生物含量信息得到营养液中的预估有害物质含量信息；

35、有害物质降解指数计算模块，用于根据营养液中的当前有害物质含量信息和预估有害物质含量信息计算营养液中的有害物质降解指数；

36、曝气时间计算模块，用于在有害物质降解指数小于预设降解阈值时，通过曝气时间计算公式计算曝气装置的曝气时间，利用曝气促进微生物对有害物质进行降解分离；

37、控制模块，用于控制信息获取模块、预估模型构建模块、有害物质降解指数计算模块和曝气时间计算模块的运行。

38、本发明的一种电子设备，包括：处理器和存储器，其中，所述存储器中存储有可供处理器调用的计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的计算机程序，执行一种基于物联网的无土栽培的分离方法。

39、本发明的一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行一种基于物联网的无土栽培的分离方法。

40、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

41、（1）本发明通过量化营养液中的有害物质降解指数进而计算曝气装置的曝气时间，提高了微生物降解分离有害物质的效率。

42、（2）本发明通过计算营养液的理化环境系数进而对营养液中的微生物活性进行量化，有效提升了无土栽培系统的可持续性。