基于大数据的智慧渔业环境感知与自适应智能调节方法与流程

本发明涉及智慧渔业，尤其涉及基于大数据的智慧渔业环境感知与自适应智能调节方法。

背景技术：

1、随着水产养殖规模化发展及智慧渔业建设需求不断提升，针对养殖水体环境状态的连续感知、风险辨识和设备自适应调节技术受到广泛关注。现有智慧渔业环境调控系统主要依据单点传感数据和固定阈值触发增氧、换水及循环设备，但是在实际应用中存在以下问题：

2、养殖区域内溶解氧、温度、酸碱度及水体交换数据采集时刻不一致，区域间水体流动具有传导时延，现有处理方式难以对环境状态与设备运行状态进行准确配准，容易造成异常传播位置和到达时间判断偏差；水体环境状态具有连续演化、分裂迁移和汇合转化特征，传统证据融合方法通常将环境焦元之间的冲突统一分配至焦元并集，难以区分时延冲突、转化冲突和不可达冲突，容易丢失相态继承关系及水体传导关系；现有设备控制方式主要依据单项指标超限结果直接确定调节动作，缺少环境焦元、动作可达结果与安全域之间的联合分析，难以评估调节动作使养殖环境进入安全域的有效性，导致设备控制精度不足及环境调节连续性较差。

3、因此，如何提供基于大数据的智慧渔业环境感知与自适应智能调节方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出基于大数据的智慧渔业环境感知与自适应智能调节方法，本发明通过水体传导图、相态谱系映射和改进型dubois-prade算法融合养殖环境数据，区分时延冲突、转化冲突和不可达冲突，并依据控制同效商框架确定目标动作，具备环境辨识准确、冲突处理合理、设备调节及时和控制结果可解释的优点。

2、根据本发明实施例的基于大数据的智慧渔业环境感知与自适应智能调节方法，包括如下步骤：

3、步骤一：采集养殖环境数据及设备运行数据，获取控制阈值，按区域及时序关联形成环境数据集；

4、步骤二：对环境数据集执行时空配准，生成环境状态记录和水体交换记录，按控制阈值建立安全域；

5、步骤三：依据环境状态记录生成相态单元和环境焦元，生成基本概率分配，构建时相辨识框架及相态谱系映射；

6、步骤四：依据水体交换记录构建水体传导图，按相态谱系映射迁移环境焦元概率质量；

7、步骤五：按水体传导图将概率质量分成到达质量、在途质量和滞留质量，按在途质量生成含到达时窗的在途焦元；

8、步骤六：构建改进型dubois-prade算法，将时延冲突质量写入在途焦元，转化冲突质量写入最小传导包络，不可达冲突质量写入焦元并集，生成融合结果；

9、步骤七：由设备运行数据形成动作集，按环境焦元在动作集作用下进入安全域的可达结果构建控制同效商框架，结合融合结果生成联合基本概率分配；

10、步骤八：依据联合基本概率分配确定目标动作，控制设备运行，将运行结果并入环境数据集。

11、可选的，所述步骤一具体为：

12、为养殖区域配置区域标识，采集携带区域标识、采集时刻和环境指标标识的养殖环境数据，按区域标识和采集时刻整理养殖环境数据，生成环境采集记录；

13、采集携带设备标识、区域标识和运行时刻的设备运行数据，按设备标识和运行时刻整理设备运行数据，生成设备运行记录，读取与区域标识和环境指标标识对应的阈值数据，生成控制阈值；

14、按区域标识关联环境采集记录和设备运行记录，按采集时刻与运行时刻建立时序对应关系，将控制阈值与环境采集记录关联，汇集环境采集记录、设备运行记录和控制阈值，形成环境数据集。

15、可选的，所述步骤二具体为：

16、按照区域标识归集环境数据集，分别计算采集时刻和运行时刻与配准时刻之间的时间差，将养殖环境数据及设备运行数据写入时间差最小的配准时刻，形成配准数据单元；

17、从配准数据单元读取环境指标标识及指标值，按照环境指标标识排列指标值，形成环境状态向量，将环境状态向量与区域标识及配准时刻绑定，生成环境状态记录；

18、从配准数据单元中的养殖环境数据提取水体流向及水体交换量，按照水体流向确定流出区域和流入区域，将流出区域、流入区域、水体交换量及配准时刻关联，生成水体交换记录；

19、按照环境指标标识将控制阈值转换为指标允许区间，将环境状态向量中指标值均处于对应指标允许区间的状态范围确定为安全域。

20、可选的，所述步骤三具体为：

21、按照区域标识和配准时刻排列环境状态记录，提取同一环境指标在相邻配准时刻的变化方向，将变化方向一致且配准时刻连续的环境状态记录归并，生成记录区域标识、起止时刻和指标值范围的相态单元；

22、按照配准时刻汇集相态单元构建时相辨识框架，将区域标识一致且指标值范围存在交叠的相态单元进行组合，生成环境焦元；

23、统计环境状态记录中落入环境焦元指标值范围的环境指标数量，计算环境指标数量与环境状态记录中环境指标总数的比值，将比值归一化，生成环境焦元对应的基本概率分配；

24、比较相邻时相辨识框架中的相态单元，将区域标识一致且指标值范围存在交叠的相态单元建立继承关系，按照单源继承、分裂继承和汇合继承记录相态单元之间的对应关系，生成相态谱系映射。

25、可选的，所述步骤四具体为：

26、读取水体交换记录，将区域标识映射为传导节点，按照流出区域指向流入区域建立传导边，将水体交换量和配准时刻写入传导边，构建水体传导图；

27、按照区域标识和配准时刻将环境焦元映射至传导节点，比较相邻时相辨识框架中的相态单元，依据相态谱系映射确定环境焦元继承关系；

28、针对单源继承关系，将前一时相环境焦元概率质量迁移至后一时相环境焦元，针对分裂继承关系，按照指标值范围交叠长度占交叠长度总和的比例分配前一时相环境焦元概率质量；

29、针对汇合继承关系，将前一时相环境焦元概率质量累加至后一时相环境焦元，依据传导边限定概率质量迁移方向，完成环境焦元概率质量迁移。

30、可选的，所述步骤五具体为：

31、从水体传导图中提取环境焦元对应的传导节点和传导边，沿传导边指向连接传导节点形成传导路径，读取传导路径中的水体交换量和配准时刻；

32、计算传导边的水体交换量占传导节点流出水体交换量总和的比例，将环境焦元概率质量与比例相乘生成传导质量，将环境焦元概率质量扣除传导质量生成滞留质量；

33、按照传导路径中配准时刻的排列顺序确定起始配准时刻和终止配准时刻，将起始配准时刻至终止配准时刻确定为到达时窗，配准时刻不早于终止配准时刻时将传导质量确定为到达质量，配准时刻早于终止配准时刻时将传导质量确定为在途质量；

34、将环境焦元、传导路径、到达时窗和在途质量绑定生成在途焦元，汇集到达质量、在途质量和滞留质量，形成概率质量划分结果。

35、可选的，所述步骤六具体为：

36、以时相辨识框架、基本概率分配、概率质量划分结果和水体传导图构建改进型dubois-prade算法，将交集为空的环境焦元组成冲突焦元对，并依据冲突焦元对中环境焦元的概率质量生成冲突质量；

37、将冲突焦元对中的环境焦元映射至传导节点，沿传导边搜索传导路径，在传导路径存在在途焦元且配准时刻位于到达时窗内时，将冲突质量确定为时延冲突质量并分配至在途焦元；

38、在传导路径不存在在途焦元且冲突焦元对经相态谱系映射指向同一环境焦元时，将冲突质量确定为转化冲突质量，选取起始配准时刻至终止配准时刻间隔最小的传导路径，将传导路径承载的相态单元组成最小传导包络，并将转化冲突质量分配至最小传导包络；

39、在水体传导图不存在连接冲突焦元对的传导路径且相态谱系映射不存在同一指向环境焦元时，将冲突质量确定为不可达冲突质量，并分配至冲突焦元对形成的焦元并集；

40、将交集非空的环境焦元对应概率质量分配至交集焦元，归集交集焦元、在途焦元、最小传导包络和焦元并集承载的概率质量，生成融合结果。

41、可选的，所述最小传导包络的生成包括：将冲突焦元对对应的传导节点确定为起始传导节点，将同一指向环境焦元对应的传导节点确定为终止传导节点，沿传导边指向搜索连接起始传导节点与终止传导节点的传导路径，计算每条传导路径中起始配准时刻与终止配准时刻之间的时间间隔，选取时间间隔最小的传导路径，按照传导节点连接顺序提取传导路径承载的相态单元，将相态单元按照配准时刻排列，形成最小传导包络。

42、可选的，所述步骤七具体为：

43、从设备运行数据中提取设备运行参数及运行状态变化，按照设备运行参数和运行状态变化的一致关系生成调节动作，并为调节动作配置动作标识，形成动作集；

44、将动作集中调节动作与动作执行前环境状态记录及动作执行后环境状态记录建立时序关联，在动作执行前环境状态记录落入环境焦元对应指标值范围时，依据动作执行后环境状态向量是否进入安全域生成动作可达结果；

45、按照动作标识排列环境焦元对应的动作可达结果，比较环境焦元之间的动作可达结果，将动作可达结果一致的环境焦元归入同一控制同效类，并以控制同效类构建控制同效商框架；

46、将融合结果中环境焦元承载的概率质量映射至对应控制同效类，依据动作可达结果确定使控制同效类进入安全域的调节动作，归集控制同效类与调节动作对应的概率质量，生成联合基本概率分配。

47、可选的，所述步骤八具体为：

48、按照动作标识归集联合基本概率分配中控制同效类与调节动作对应的概率质量，将归集结果确定为调节动作对应的动作支持值；

49、按照动作支持值递减顺序排列动作集中的调节动作，将动作支持值最大的调节动作确定为目标动作，动作支持值相同时将动作标识排列首位的调节动作确定为目标动作；

50、读取目标动作对应的设备运行参数和运行状态变化，依据设备运行参数控制设备运行，并采集设备运行产生的设备运行数据；

51、按照区域标识和运行时刻关联设备运行数据与环境状态记录，生成运行结果，按照区域标识及时序关系将运行结果并入环境数据集。

52、本发明的有益效果是：

53、本发明通过对养殖环境数据和设备运行数据进行区域关联及时空配准，形成环境状态记录和水体交换记录，并依据控制阈值建立安全域，从而统一环境感知数据与设备运行数据的时间基准和空间基准。基于相态单元、环境焦元、时相辨识框架及相态谱系映射，本发明能够连续表征养殖环境状态的变化方向、继承关系和区域迁移过程，再利用水体传导图划分到达质量、在途质量和滞留质量，生成包含到达时窗的在途焦元，有效降低水体交换时延对环境状态判断造成的干扰，提高环境异常传播位置、传导方向及到达时间的辨识准确性。

54、本发明构建改进型dubois-prade算法，将环境焦元冲突区分为时延冲突、转化冲突和不可达冲突，并分别将冲突质量分配至在途焦元、最小传导包络和焦元并集，避免传统证据融合过程统一处理冲突质量造成的信息损失，使融合结果能够保留水体传导关系和相态演化关系。在融合结果基础上，本发明通过动作可达结果构建控制同效商框架，生成控制同效类与调节动作对应的联合基本概率分配，并依据动作支持值确定目标动作，实现养殖环境感知、状态融合、动作筛选和设备控制之间的闭环衔接，提升设备调节的准确性、及时性和可解释性。