用于养殖场的环境监测和控制方法及系统发明专利

专利名称：用于养殖场的环境监测和控制方法及系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410948520.9

专利申请（专利权）人：广安高垭口生态农业有限责任公司
权利人地址：四川省广安市岳池县白庙镇皂角树村3组

专利发明（设计）人：张小林

专利摘要：本发明涉及数据处理领域，公开了用于养殖场的环境监测和控制方法及系统，包括：根据养殖区域信息，云端数据服务器生成对应养殖区域的数据管理容器；养殖环境数据采集装置根据对应养殖区域的数据管理容器中环境控制任务的环境控制目标信息，采集环境控制目标比对数据，根据环境控制目标比对数据，得到环境控制目标比对特征；根据环境控制目标控制数据，得到环境控制目标控制特征；若环境控制目标调节程度不小于预设的调节程度阈值，则完成养殖环境智能调节，否则，继续调节并获取单元采集周期内的环境数据，直到完成养殖环境智能调节。通过本发明的技术方案，可以实现对养殖环境的精准监测、智能调节。

主权利要求：
1.用于养殖场的环境监测和控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，根据养殖区域信息，云端数据服务器生成对应养殖区域的数据管理容器；
步骤二，养殖环境数据采集装置根据对应养殖区域的数据管理容器中环境控制任务的环境控制目标信息，采集环境控制目标比对数据，根据环境控制目标比对数据，得到环境控制目标比对特征；根据预设的环境控制目标控制数据，得到环境控制目标控制特征；
步骤三，根据环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征，得到单元采集周期的环境控制目标调节特征，根据单元采集周期的环境控制目标调节特征，环境控制单元进行环境调节；
步骤四，养殖环境数据采集装置获取单元采集周期的环境数据，得到对应单元采集周期的环境控制目标特征，根据对应单元采集周期的环境控制目标调节特征与对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，若评估通过，则进入步骤五；否则，根据对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，对环境控制单元进行调节，调节完成后，进入步骤五；
步骤五，养殖环境数据采集装置采集下一个单元采集周期内的环境数据，得到对应下一个单元采集周期的环境控制目标特征，并根据前一个对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到环境变化特征，若环境变化特征在预设变化阈值内，则进入步骤六，否则发出预警信息到预警模块，进行设备故障预警；
步骤六，根据对应下一个单元采集周期的环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征进行比对，得到环境控制目标调节程度，若环境控制目标调节程度不小于预设的调节程度阈值，则完成养殖环境智能调节，否则，继续调节并获取单元采集周期内的环境数据，直到完成养殖环境智能调节；
所述的养殖环境数据采集装置根据对应养殖区域的数据管理容器中环境控制任务的环境控制目标信息，采集环境控制目标比对数据，根据环境控制目标比对数据，得到环境控制目标比对特征，包括：其中所述的环境控制目标包括温度、湿度、含氧量中的一种或多种；所述的环境控制目标比对数据为进行环境调节时的环境控制目标数据；所述的环境控制目标比对特征为环境控制目标的标准值；
所述的环境控制目标的标准值为：在设定的环境控制目标数据采集时长内，环境控制目标数据的平均值；
所述的根据预设的环境控制目标控制数据，得到环境控制目标控制特征，包括：
所述的环境控制目标控制数据为环境调节完成时的环境控制目标数据，所述的环境控制目标控制特征为环境控制目标数据的数值；
所述的根据环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征，得到单元采集周期的环境控制目标调节特征，包括：设定单元采集周期，根据环境控制目标比对特征和环境控制目标控制特征的特征差值，和设定的环境控制目标变化率，得到单元采集周期的环境控制目标变化值，所述的环境控制目标变化值为环境控制目标调节特征；
所述的养殖环境数据采集装置获取单元采集周期的环境数据，得到对应单元采集周期的环境控制目标特征，根据对应单元采集周期的环境控制目标调节特征与对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，包括：所述的对应单元采集周期的环境控制目标特征为：根据采集装置获取的单元采集周期的环境数据得到的环境控制目标数据变化值；根据环境控制目标数据变化值得到对应单元采集周期的实际环境控制目标变化率，所述的实际环境控制目标变化率为对应单元采集周期的环境控制目标评估特征；
所述的根据对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，对环境控制单元进行调节，包括：根据实际环境控制目标变化率与设定的环境控制目标变化率的比例，对环境控制单元的控制功率进行增大或减小；
所述的养殖环境数据采集装置采集下一个单元采集周期内的环境数据，得到对应下一个单元采集周期的环境控制目标特征，并根据前一个对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到环境变化特征，包括：根据下一个单元采集周期的环境控制目标特征，得到下一个单元采集周期的实际环境控制目标变化率，下一个单元采集周期的实际环境控制目标变化率与前一个对应单元采集周期的实际环境控制目标变化率的差值，为环境变化特征，若环境变化特征不大于设定的环境变化特征阈值，则环境调节设备正常，否则，则设备故障。
2.根据权利要求1所述的用于养殖场的环境监测和控制方法，其特征在于，所述的根据对应下一个单元采集周期的环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征进行比对，得到环境控制目标调节程度，包括：所述的对应下一个单元采集周期的环境控制目标比对特征为：对应下一个单元采集周期结束时的环境控制目标数值；对应下一个单元采集周期结束时的环境控制目标数值与环境控制目标控制特征的比例，即为环境控制目标调节程度。
3.用于养殖场的环境监测和控制系统，其特征在于，应用权利要求1所述的用于养殖场的环境监测和控制方法，包括：环境调节装置、环境数据采集装置、云端数据服务器、通信装置、数据处理模块；
所述的环境调节装置、环境数据采集装置、通信装置分别与所述的数据处理模块连接；
所述的云端数据服务器与所述的数据处理模块连接。 说明书 : 用于养殖场的环境监测和控制方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及数据处理领域，具体是用于养殖场的环境监测和控制方法及系统。背景技术[0002] 随着现代农业的发展，养殖业逐渐向规模化、产业化、智能化方向迈进。然而，传统的大规模养殖业面临着诸多挑战，如人工管理成本高、环境控制不精确等问题。[0003] 人工管理效率低：现有养殖场普遍依赖人工进行环境参数的监测和调控，工作量大且效率低下，难以满足大规模养殖的需求。环境控制不精确：由于人工监测的局限性，往往难以实时、准确地掌握养殖环境的环境参数，导致环境控制不精确。[0004] 现有的养殖环境管理系统多存在以下问题：一是环境监测不够全面和精准，无法实时反映养殖环境的细微变化；二是环境控制手段单一，缺乏智能化、自动化的调节策略；三是数据管理分散，难以实现养殖环境数据的整合与分析。并且应用场景单一，难以满足各种养殖环境的环境数据调节。发明内容[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供用于养殖场的环境监测和控制方法，包括如下步骤：[0006] 步骤一，根据养殖区域信息，云端数据服务器生成对应养殖区域的数据管理容器；[0007] 步骤二，养殖环境数据采集装置根据对应养殖区域的数据管理容器中环境控制任务的环境控制目标信息，采集环境控制目标比对数据，根据环境控制目标比对数据，得到环境控制目标比对特征；根据预设的环境控制目标控制数据，得到环境控制目标控制特征；[0008] 步骤三，根据环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征，得到单元采集周期的环境控制目标调节特征，根据单元采集周期的环境控制目标调节特征，环境控制单元进行环境调节；[0009] 步骤四，养殖环境数据采集装置获取单元采集周期的环境数据，得到对应单元采集周期的环境控制目标特征，根据对应单元采集周期的环境控制目标调节特征与对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，若评估通过，则进入步骤五；否则，根据对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，对环境控制单元进行调节，调节完成后，进入步骤五；[0010] 步骤五，养殖环境数据采集装置采集下一个单元采集周期内的环境数据，得到对应下一个单元采集周期的环境控制目标特征，并根据前一个对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到环境变化特征，若环境变化特征在预设变化阈值内，则进入步骤六，否则发出预警信息到预警模块，进行设备故障预警；[0011] 步骤六，根据对应下一个单元采集周期的环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征进行比对，得到环境控制目标调节程度，若环境控制目标调节程度不小于预设的调节程度阈值，则完成养殖环境智能调节，否则，继续调节并获取单元采集周期内的环境数据，直到完成养殖环境智能调节。[0012] 进一步的，所述的养殖环境数据采集装置根据对应养殖区域的数据管理容器中环境控制任务的环境控制目标信息，采集环境控制目标比对数据，根据环境控制目标比对数据，得到环境控制目标比对特征，包括：[0013] 其中所述的环境控制目标包括温度、湿度、含氧量中的一种或多种；所述的环境控制目标比对数据为进行环境调节时的环境控制目标数据；所述的环境控制目标比对特征为环境控制目标的标准值；[0014] 所述的环境控制目标的标准值为：在设定的环境控制目标数据采集时长内，环境控制目标数据的平均值。[0015] 进一步的，所述的根据预设的环境控制目标控制数据，得到环境控制目标控制特征，包括：[0016] 所述的环境控制目标控制数据为环境调节完成时的环境控制目标数据，所述的环境控制目标控制特征为环境控制目标数据的数值。[0017] 进一步的，所述的根据环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征，得到单元采集周期的环境控制目标调节特征，包括：[0018] 设定单元采集周期，根据环境控制目标比对特征和环境控制目标控制特征的特征差值，和设定的环境控制目标变化率，得到单元采集周期的环境控制目标变化值，所述的环境控制目标变化值为环境控制目标调节特征。[0019] 进一步的，所述的养殖环境数据采集装置获取单元采集周期的环境数据，得到对应单元采集周期的环境控制目标特征，根据对应单元采集周期的环境控制目标调节特征与对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，包括：[0020] 所述的对应单元采集周期的环境控制目标特征为：根据采集装置获取的单元采集周期的环境数据得到的环境控制目标数据变化值；根据环境控制目标数据变化值得到对应单元采集周期的实际环境控制目标变化率，所述的实际环境控制目标变化率为对应单元采集周期的环境控制目标评估特征。[0021] 进一步的，所述的根据对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，对环境控制单元进行调节，包括：根据实际环境控制目标变化率与设定的环境控制目标变化率的比例，对环境控制单元的控制功率进行增大或减小。[0022] 进一步的，所述的养殖环境数据采集装置采集下一个单元采集周期内的环境数据，得到对应下一个单元采集周期的环境控制目标特征，并根据前一个对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到环境变化特征，包括：[0023] 根据下一个单元采集周期的环境控制目标特征，得到下一个单元采集周期的实际环境控制目标变化率，下一个单元采集周期的实际环境控制目标变化率与前一个对应单元采集周期的实际环境控制目标变化率的差值，为环境变化特征，若环境变化特征不大于设定的环境变化特征阈值，则环境调节设备正常，否则，则设备故障。[0024] 进一步的，所述的根据对应下一个单元采集周期的环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征进行比对，得到环境控制目标调节程度，包括：[0025] 所述的对应下一个单元采集周期的环境控制目标比对特征为：对应下一个单元采集周期结束时的环境控制目标数值；对应下一个单元采集周期结束时的环境控制目标数值与环境控制目标控制特征的比例，即为环境控制目标调节程度。[0026] 用于养殖场的环境监测和控制系统，应用所述的用于养殖场的环境监测和控制方法，包括：环境调节装置、环境数据采集装置、云端数据服务器、通信装置、数据处理模块；[0027] 所述的环境调节装置、环境数据采集装置、通信装置分别与所述的数据处理模块连接；所述的云端数据服务器与所述的数据处理模块连接。[0028] 本发明的有益效果是：本发明提出了用于养殖场的环境监测和控制方法及系统。该系统通过集成先进的环境数据采集技术、智能化的控制算法和云端数据管理技术，实现了对养殖环境的精准监测、智能调节和高效管理。[0029] 本发明所述的养殖场的环境监测和控制方法及系统，不仅具有高度的自动化和智能化特点，还能根据生长阶段和环境需求进行灵活调整，确保养殖环境始终处于最佳状态。此外，本发明还提供了强大的数据分析和预警功能，帮助养殖户及时发现并解决潜在的环境问题，从而保障养殖环境的安全和稳定。[0030] 并且本发明所提供的技术方案可应用到多种养殖环境，包括陆地养殖和水产养殖。附图说明[0031] 图1为用于养殖场的环境监测和控制方法的流程示意图；[0032] 图2为用于养殖场的环境监测和控制系统的原理示意图。具体实施方式[0033] 下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。[0034] 以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。[0035] 如图1所示，用于养殖场的环境监测和控制方法，包括如下步骤：[0036] 步骤一，根据养殖区域信息，云端数据服务器生成对应养殖区域的数据管理容器；[0037] 步骤二，养殖环境数据采集装置根据对应养殖区域的数据管理容器中环境控制任务的环境控制目标信息，采集环境控制目标比对数据，根据环境控制目标比对数据，得到环境控制目标比对特征；根据预设的环境控制目标控制数据，得到环境控制目标控制特征；[0038] 步骤三，根据环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征，得到单元采集周期的环境控制目标调节特征，根据单元采集周期的环境控制目标调节特征，环境控制单元进行环境调节；[0039] 步骤四，养殖环境数据采集装置获取单元采集周期的环境数据，得到对应单元采集周期的环境控制目标特征，根据对应单元采集周期的环境控制目标调节特征与对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，若评估通过，则进入步骤五；否则，根据对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，对环境控制单元进行调节，调节完成后，进入步骤五；[0040] 步骤五，养殖环境数据采集装置采集下一个单元采集周期内的环境数据，得到对应下一个单元采集周期的环境控制目标特征，并根据前一个对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到环境变化特征，若环境变化特征在预设变化阈值内，则进入步骤六，否则发出预警信息到预警模块，进行设备故障预警；[0041] 步骤六，根据对应下一个单元采集周期的环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征进行比对，得到环境控制目标调节程度，若环境控制目标调节程度不小于预设的调节程度阈值，则完成养殖环境智能调节，否则，继续调节并获取单元采集周期内的环境数据，直到完成养殖环境智能调节。[0042] 所述的养殖环境数据采集装置根据对应养殖区域的数据管理容器中环境控制任务的环境控制目标信息，采集环境控制目标比对数据，根据环境控制目标比对数据，得到环境控制目标比对特征，包括：[0043] 其中所述的环境控制目标包括温度、湿度、含氧量中的一种或多种；所述的环境控制目标比对数据为进行环境调节时的环境控制目标数据；所述的环境控制目标比对特征为环境控制目标的标准值；[0044] 所述的环境控制目标的标准值为：在设定的环境控制目标数据采集时长内，环境控制目标数据的平均值。[0045] 所述的根据环境控制目标控制数据，得到环境控制目标控制特征，包括：[0046] 所述的环境控制目标控制数据为环境调节完成时的环境控制目标数据，所述的环境控制目标控制特征为环境控制目标数据的数值。[0047] 所述的根据环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征，得到单元采集周期的环境控制目标调节特征，包括：[0048] 设定单元采集周期，根据环境控制目标比对特征和环境控制目标控制特征的特征差值，和设定的环境控制目标变化率，得到单元采集周期的环境控制目标变化值，所述的环境控制目标变化值为环境控制目标调节特征。[0049] 所述的养殖环境数据采集装置获取单元采集周期的环境数据，得到对应单元采集周期的环境控制目标特征，根据对应单元采集周期的环境控制目标调节特征与对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，包括：[0050] 所述的对应单元采集周期的环境控制目标特征为：根据采集装置获取的单元采集周期的环境数据得到的环境控制目标数据变化值；根据环境控制目标数据变化值得到对应单元采集周期的实际环境控制目标变化率，所述的实际环境控制目标变化率为对应单元采集周期的环境控制目标评估特征。[0051] 所述的根据对应单元采集周期的环境控制目标评估特征，对环境控制单元进行调节，包括：根据实际环境控制目标变化率与设定的环境控制目标变化率的比例，对环境控制单元的控制功率进行增大或减小。[0052] 所述的养殖环境数据采集装置采集下一个单元采集周期内的环境数据，得到对应下一个单元采集周期的环境控制目标特征，并根据前一个对应单元采集周期的环境控制目标特征，得到环境变化特征，包括：[0053] 根据下一个单元采集周期的环境控制目标特征，得到下一个单元采集周期的实际环境控制目标变化率，下一个单元采集周期的实际环境控制目标变化率与前一个对应单元采集周期的实际环境控制目标变化率的差值，为环境变化特征，若环境变化特征不大于设定的环境变化特征阈值，则环境调节设备正常，否则，则设备故障。[0054] 所述的根据对应下一个单元采集周期的环境控制目标比对特征与环境控制目标控制特征进行比对，得到环境控制目标调节程度，包括：[0055] 所述的对应下一个单元采集周期的环境控制目标比对特征为：对应下一个单元采集周期结束时的环境控制目标数值；对应下一个单元采集周期结束时的环境控制目标数值与环境控制目标控制特征的比例，即为环境控制目标调节程度。[0056] 如图2所示，用于养殖场的环境监测和控制系统，应用所述的用于养殖场的环境监测和控制方法，包括：环境调节装置、环境数据采集装置、云端数据服务器、通信装置、数据处理模块；[0057] 所述的环境调节装置、环境数据采集装置、通信装置分别与所述的数据处理模块连接；所述的云端数据服务器与所述的数据处理模块连接。[0058] 具体的，本方法主要包括以下六个步骤：[0059] 数据管理容器的生成：首先，根据养殖区域的具体信息，云端数据服务器会生成一个对应的数据管理容器。这个容器不仅用于存储养殖区域的环境数据，还负责管理和调度各种环境控制任务。[0060] 环境数据采集与处理：养殖环境数据采集装置会根据数据管理容器中设定的环境控制任务，采集相应的环境数据。这些数据主要包括温度、湿度、含氧量等关键环境指标。采集到的数据会经过处理，提取出环境控制目标的比对特征和控制特征。其中的含氧量为调节养殖水体的含氧量。[0061] 环境控制目标调节：根据提取出的环境控制目标比对特征和控制特征，系统会计算出单元采集周期内环境控制目标的调节特征。环境控制单元会依据这些特征进行相应的环境调节。[0062] 环境控制目标评估：在单元采集周期结束后，系统会获取该周期内的环境数据，并据此评估环境控制的效果。如果评估通过，则进入下一个步骤；否则，系统会根据评估结果对环境控制单元进行进一步的调节。[0063] 环境变化监测与预警：在进入下一个单元采集周期后，系统会继续监测环境的变化。如果环境变化超出了预设的阈值，系统会发出预警信息，提示可能存在设备故障。[0064] 环境控制目标调节程度判断：在每个单元采集周期结束时，系统都会比对当前周期的环境控制目标特征与前一个周期的特征，从而判断环境控制的调节程度。如果调节程度达到预设的阈值，则视为完成了养殖环境的智能调节。[0065] 云端数据服务器根据养殖区域的具体信息，如地理位置、气候条件、养殖类型等，生成一个定制化的数据管理容器。这个容器能够存储和管理大量的养殖环境数据，为后续的环境控制提供数据支持。[0066] 养殖环境数据采集装置会实时采集养殖区域内的环境数据。这些数据包括但不限于温度、湿度和含氧量等关键指标。采集到的数据会经过一系列的处理和分析，最终提取出环境控制目标的比对特征和控制特征。其中，比对特征主要反映了环境控制目标的标准值，而控制特征则代表了环境控制目标的实际数值。[0067] 在处理过程中，系统会计算设定采集时长内环境控制目标数据的平均值，以此作为比对特征。同时，系统还会记录环境调节完成时的环境控制目标数据，作为控制特征。[0068] 根据比对特征和控制特征，系统会计算出单元采集周期内环境控制目标的调节特征。这个调节特征主要反映了环境控制目标的变化值。系统会根据这个变化值来调整环境控制单元的工作状态，以实现环境的精准调节。[0069] 在每个单元采集周期结束后，系统会获取该周期内的环境数据，并据此评估环境控制的效果。评估的主要依据是实际环境控制目标的变化率与设定的变化率的比较。如果实际变化率与设定变化率相符，则说明环境控制效果良好；否则，系统会根据评估结果对环境控制单元进行进一步的调节。[0070] 在进入下一个单元采集周期后，系统会继续监测养殖区域的环境变化。如果环境变化超出了预设的阈值，比如温度突然升高或湿度突然降低等异常情况，系统会立即发出预警信息。这些信息会及时通知养殖管理人员注意可能存在的设备故障或其他潜在问题。[0071] 在每个单元采集周期结束时，系统都会比对当前周期的环境控制目标特征与前一个周期的特征。通过计算两者的比例关系来判断环境控制的调节程度。如果调节程度达到了预设的阈值则说明系统已经成功地完成了养殖环境的智能调节任务。[0072] 为了实现上述的智能养殖管理控制方法，我们设计了一套完整的智能养殖管理控制系统。该系统主要由环境调节装置、环境数据采集装置、云端数据服务器、通信装置以及数据处理模块等部分组成。[0073] 其中环境调节装置负责根据数据处理模块发出的指令对养殖环境进行实时调节；环境数据采集装置则负责采集养殖区域内的各种环境数据；云端数据服务器用于存储和管理这些数据；通信装置则保证了各个部分之间的顺畅通信；而数据处理模块则是整个系统的核心部分它负责接收和分析环境数据并根据分析结果发出相应的控制指令。[0074] 通过这套系统我们可以实现对养殖环境的精准控制和高效管理从而提升养殖效率和动物健康水平。同时该系统还具有高度的可扩展性和灵活性可以根据不同的养殖需求和环境条件进行定制化的优化和调整。[0075] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

专利地区：四川

专利申请日期：2024-07-16

专利公开日期：2024-09-13

专利公告号：2024-09-13