羅紅+路典敬

摘 要：水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)對于水質(zhì)的要求比較高，而水質(zhì)又會受到多方面因素影響，對其進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測與分析難度較大。而隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，研究工作有了新的思路與方法。

關(guān)鍵詞：計算智能；水產(chǎn)養(yǎng)殖；水質(zhì)預(yù)測預(yù)警

我國水產(chǎn)品養(yǎng)殖量占據(jù)了世界水產(chǎn)品養(yǎng)殖的絕大部分比例，對于改善民生，增加居民收入有重要作用。但是同時也要看到問題所在，養(yǎng)殖行業(yè)大多沿用傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方法，單純追求經(jīng)濟(jì)效益，容易導(dǎo)致水生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)問題，從而對整體養(yǎng)殖行業(yè)帶來極大的風(fēng)險。因此隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，需要通過技術(shù)應(yīng)用解決養(yǎng)殖工作面臨的水環(huán)境問題，促進(jìn)養(yǎng)殖行業(yè)持續(xù)發(fā)展。

一、相關(guān)理論及技術(shù)

水產(chǎn)品養(yǎng)殖水體參數(shù)多，并且相互之間會產(chǎn)生作用，作用機(jī)理復(fù)雜，自身規(guī)律難以有效發(fā)現(xiàn)并且掌握。針對此特點(diǎn)可以以能量守恒與系統(tǒng)動力學(xué)理論作為基礎(chǔ)，從而對水質(zhì)參數(shù)相互影響的關(guān)系與方法進(jìn)行分析，通過建立模型從而研究不同的參數(shù)之間的作用關(guān)系。此種方法可以應(yīng)用于因素較多情況下分析工作開展。

水質(zhì)監(jiān)測工作存在的問題有數(shù)據(jù)缺失或者是噪聲影響，針對存在的問題可以利用數(shù)據(jù)修復(fù)，特征提取，降噪等方法。利用線性差值法，相似數(shù)據(jù)垂直與水平均值法進(jìn)行數(shù)據(jù)修復(fù)工作，利用小波分析的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪即特征提取處理。其它條件都相同時，利用小波處理的方法效果更加明顯，能夠有效滿足養(yǎng)殖水質(zhì)凈化工作的要求，從而使養(yǎng)殖工作水質(zhì)凈化有了新的方法。

傳統(tǒng)觀測方法在高維數(shù)，小樣本，參數(shù)優(yōu)化工作方面會受到人為因素影響，而非線性的預(yù)測方法是對蟻群算法的改進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)局部精細(xì)搜索，信息動態(tài)更新，通過建立模型從而獲得最佳參數(shù)。此種方法能夠避免傳統(tǒng)方法應(yīng)用存在的缺陷，而且水產(chǎn)品溶解氧預(yù)測工作的要求能夠有效滿足。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的映射能力，泛化能力與溶錯能力，可以通過對映射關(guān)系學(xué)習(xí)從而將內(nèi)容應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中，并有具備自動糾錯功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是拓樸結(jié)構(gòu)，包括了隱含層，輸出層與輸入層。隱含層又可以包括多個層級。

預(yù)測學(xué)是通過對多學(xué)科知識的綜合應(yīng)用從而對事物存在的規(guī)律進(jìn)行分析，是一門交叉學(xué)科。預(yù)測主要是對事物在未來發(fā)展的趨勢進(jìn)行分析，利用數(shù)學(xué)方法可以對未來一段時間內(nèi)事物發(fā)展情況預(yù)測與分析。比如可以應(yīng)用差分平滑指數(shù)與移動平均法，將被觀測物體指標(biāo)依據(jù)時間序列進(jìn)行排列，從而形成數(shù)據(jù)集合。通過對其數(shù)據(jù)規(guī)律進(jìn)行抽取從而獲得與事物未來發(fā)展相關(guān)的數(shù)據(jù)。

二、可行性分析及系統(tǒng)流程

可行性分析包括了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩個方面的可行性分析，水質(zhì)預(yù)測系統(tǒng)是否完善功能是否能夠有效發(fā)揮影響到養(yǎng)殖收益，預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)用能夠?qū)撛陲L(fēng)險進(jìn)行防范，并且對水質(zhì)改善工作作出相應(yīng)的指導(dǎo)，從而使養(yǎng)殖工作更加的科學(xué)與合理化。從技術(shù)方面來看，平臺功能十分強(qiáng)大，在功能與性能方面都能夠滿足養(yǎng)殖工作開展的需要。

系統(tǒng)流程方面首先需要獲得水質(zhì)數(shù)據(jù)，之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與預(yù)測，并且對結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化處理，無誤后輸出數(shù)據(jù)，通過顯示界面對外展示，從而使工作人員了解水質(zhì)情況。

三、水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計工作首先需要完成的就是數(shù)據(jù)庫設(shè)計，系統(tǒng)工作開展要依賴于大量的數(shù)據(jù)，并且隨著時間的推移數(shù)據(jù)量會持續(xù)增加，數(shù)據(jù)庫負(fù)荷就會增大，因此數(shù)據(jù)庫的性能及功能決定了其是否能夠滿足工作需要。系統(tǒng)設(shè)計可以將其功分三個模塊，水質(zhì)數(shù)據(jù)管理，趨勢走向，溶氧濃度預(yù)測等。而每一個模塊又有自身的子模塊，整體系統(tǒng)分工明確，層次分明。數(shù)據(jù)管理模塊其又包含了水質(zhì)數(shù)據(jù)查閱、新增與刪除，數(shù)據(jù)自定義，數(shù)據(jù)導(dǎo)出等。趨勢走向方面又包括了酸堿度，溶氧度，水溫，太陽輻射，氣溫，風(fēng)向，濕度，風(fēng)速等趨勢走向圖。溶氧度預(yù)測方面內(nèi)容有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，加權(quán)與二重移動平均法，簡單移動平均方法，指數(shù)平滑方法等。

四、功能實(shí)現(xiàn)

人機(jī)界面是設(shè)計工作需要重點(diǎn)考慮的問題，系統(tǒng)既能夠監(jiān)測水質(zhì)，同時又能夠?qū)⒔Y(jié)果以合適的方式展示從而使工作人員了解情況。人機(jī)界面問題可以從信息交互與顯示，數(shù)據(jù)輸入等方面入手，信息輸入與顯示要符合人的習(xí)慣，數(shù)據(jù)輸入要有一定的糾錯功能。

系統(tǒng)框架方面，系統(tǒng)采用了分層結(jié)構(gòu)，用戶進(jìn)入界面后，系統(tǒng)會對用戶的請求作相應(yīng)的過濾處理，比如驗(yàn)證登錄，編碼轉(zhuǎn)換等。進(jìn)入界面后用戶選擇相應(yīng)的操作，將請求發(fā)送到服務(wù)器，之后等待系統(tǒng)響應(yīng)。

登錄界面設(shè)計工作，考慮到界面布局與分辨率之間的關(guān)系，此模塊設(shè)計采用了CSS+Div結(jié)構(gòu)。頁面大小在發(fā)生變化的時候，頁面元素能夠保持相對位置從而不至于錯亂，同時在分辨率變化的時候也會保持相對位置。用戶在登錄界面需要輸入密碼，用戶名，驗(yàn)證碼，如果輸入信息正確則能夠順利登錄系統(tǒng)，否則就無法登錄。驗(yàn)證碼的存在是為了防止系統(tǒng)惡意登錄?？紤]到系統(tǒng)性能，為確保使用客戶驗(yàn)證端，需要對其作一定的技術(shù)處理，如果用戶輸入為空或者是輸入的內(nèi)容與系統(tǒng)要求不相符時，系統(tǒng)就會彈出對話框，提示用戶輸入錯誤以及原因。進(jìn)入主頁之中是數(shù)據(jù)管理頁面，在此頁面能夠新增或者是刪除數(shù)據(jù)以及自定義等，為確保用戶數(shù)據(jù)輸入的準(zhǔn)確性，需要對其作技術(shù)處理，如果用戶輸入數(shù)據(jù)存在錯誤，系統(tǒng)就會予以提示。數(shù)據(jù)導(dǎo)出是為了方便工作開展，數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能與自定義存在相似之處，用戶能夠選擇需要的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，之后可以利用其它軟件對其進(jìn)行處理，從而滿足后期工作開展需要。

五、結(jié)語

水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)對水質(zhì)要求較高，而傳統(tǒng)方法應(yīng)用于養(yǎng)殖工作存在較多的不足，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對水質(zhì)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，分析潛在的風(fēng)險因素，能夠避免損失，使養(yǎng)殖利益得到保障。

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