【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及蚯蚓養殖室環境監控，具體為基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統及方法。
技術介紹
1、蚯蚓養殖作為一種新興的生態農業模式，因其高效的有機廢物轉化能力和優質的土壤改良效果而受到廣泛關注。隨著人們對可持續發展和有機農業的重視，蚯蚓養殖逐漸成為提高土壤肥力、減少環境污染的重要手段。然而，蚯蚓的生長和繁殖對環境條件要求較為嚴格，包括溫度、土壤濕度、土壤值、氧氣濃度、二氧化碳濃度和光照強度等。這些因素的變化不僅影響蚯蚓的生長速度、繁殖能力，還可能導致疾病和死亡，進而影響養殖的經濟效益。因此，建立科學、有效的環境監控系統顯得尤為重要。通過實時監測并分析養殖室內的環境數據，養殖者能夠及時發現異常情況，并采取相應的調整措施，以確保蚯蚓的最佳生長環境。同時，現代信息技術的發展，如物聯網、數據分析和人工智能等，為環境監控提供了新的解決方案，使得養殖者能夠更加精準地管理養殖環境。
2、近年來，隨著對生態農業和環保養殖的關注增加，蚯蚓養殖逐漸受到重視。然而，蚯蚓的生長和繁殖受到多種環境因素的影響，如溫度、土壤濕度、土壤值、氧氣及二氧化碳濃度等。這些因素往往在養殖過程中難以保持在適宜范圍內，導致蚯蚓的生長受到抑制，甚至影響其生存。因此，如何有效地監測和調節這些環境因素，以創造一個理想的養殖條件，成為當前蚯蚓養殖領域亟待解決的技術問題。
3、現有技術存在以下不足：
4、首先，數據采集往往依賴于少量傳感器，無法全面覆蓋所有重要的環境變量，從而導致監測數據的不完整。此外，許多傳統系統的實時更新頻率較低，無法及時
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統及方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統，包括：
3、環境數據采集模塊，用于將養殖室均勻地劃分為多個網格，采集每個網格的歷史環境數據，對歷史環境數據進行預處理，并將預處理后環境數據依據時間戳整合為歷史樣本集，所述歷史環境數據包括溫度、土壤濕度、土壤值、氧氣濃度、二氧化碳濃度和光照強度；
4、環境預測模型構建模塊，用于將歷史樣本集劃分為訓練集和測試集，將訓練集中某一時刻的環境數據作為輸入，下一時刻的環境數據作為標簽，基于線性回歸模型構建環境預測模型；
5、實時環境監測模塊，用于獲取當前時刻各網格的環境數據，輸入到訓練好的環境預測模型中，對預測下一時刻的環境數據進行分析，當網格內預測的任一項環境數據不在預設的適宜范圍時，將該網格標記為異常網格；
6、環境指數分析與預警模塊，用于對異常網格內預測的環境數據進行分析，計算該網格的環境指數，并與預設的環境指數閾值進行比較，對環境指數低于環境指數閾值的網格發出預警。
7、進一步地，采集每個格子的歷史環境數據所依據的具體邏輯為：
8、將蚯蚓養殖室按照的大小均勻地劃分為多個網格，在每個網格的中心布置溫濕度傳感器、土壤傳感器、氧氣濃度傳感器、二氧化碳濃度傳感器和光強度傳感器，以采集每個網格溫度、土壤濕度、土壤值、氧氣濃度、二氧化碳濃度和光照強度，預處理操作包括剔除異常值，計算每個數據的z-score，當數據z-score的絕對值時，將該數據視為異常值，進行剔除，剔除異常值后采用均值填補法填補缺失值，再采用min-max歸一化，使數據在范圍內，經過預處理后的數據依據時間戳整合為歷史樣本集。
9、進一步地，構建環境預測模型所依據的具體邏輯為：
10、將歷史樣本集分為訓練集和測試集，劃分比例為7:3，從第一個時間戳的環境數據開始作為輸入，下一時刻的環境數據作為標簽，選擇線性回歸模型對環境預測模型進行訓練，訓練完成后再輸入測試集至訓練好的環境預測模型中進行測試，選擇均方誤差根和平均絕對誤差作為損失函數，當損失函數值在連續五次訓練中的變化幅度均小于0.1時，標志著環境預測模型訓練完成。
11、進一步地，標記出存在異常的網格所依據的具體邏輯為：
12、采集當前時刻各網格內的環境數據，進行預處理后輸入到訓練好的環境預測模型中，以獲取對下一時刻環境數據的預測，將預測的環境數據與預設的各環境數據的適宜范圍進行比較，溫度的適宜范圍為[15,30]，單位為℃，土壤濕度的適宜范圍為[60%,85%]，土壤值的適宜范圍為[6.0,7.5]，氧氣濃度的適宜范圍為[5%,21%]，二氧化碳濃度的適宜范圍為[0.03%，1%],光照強度的適宜范圍為[100,500]，單位為lux，若模型預測的下一時刻的任一項環境數據超出適宜范圍，則標記該網格為異常。
13、進一步地，判斷對網格發出異常預警所依據的具體邏輯為：
14、計算存在異常的網格的環境指數所依據的公式為：
15、；
16、其中，為環境指數，分別為溫度、土壤濕度、值、氧氣濃度、二氧化碳濃度和光照強度的適宜性函數值，為溫度適宜性函數值的權重，為土壤濕度適宜性函數值的權重，為土壤值適宜性函數值的權重，為氧氣濃度適宜性函數值的權重，為二氧化碳濃度適宜性函數值的權重，為光照強度適宜性函數值的權重，，且；
17、獲取各環境因素的適宜性函數，溫度適宜性函數為：
18、；
19、其中，表示模型預測的下一時刻的溫度；
20、土壤濕度適宜性函數為：
21、；
22、其中，表示模型預測的下一時刻的濕度；
23、土壤值適宜性函數為：
24、；
25、其中，表示模型預測的下一時刻的土壤值；
26、氧氣濃度適宜性函數為：
27、；
28、其中，表示模型預測的下一時刻的氧氣濃度；
29、二氧化碳濃度適宜性函數為：
30、；
31、其中，表示模型預測的下一時刻的二氧化碳濃度；
32、光照強度適宜性函數為：
33、；
34、其中，表示模型預測的下一時刻的光照強度；
35、若當前時刻網格的環境指數高于預設的環境指數閾值，則繼續對網格進行監測，若當前時刻網格的環境指數低于預設的環境指數閾值，則該網格發出異常預警。
36、本專利技術另外還提供一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控方法，所述一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控方法由上述的一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統執行，具體步驟包括：
37、步驟1：將養殖室均勻地劃分為多個網格，采集每個網格的歷史環境數據，對歷史環境數據進行預處理，并將預處理后環境數據依據時間戳整合為歷史樣本集，所述歷史環境數據包括溫度、土壤濕度、土壤值、氧氣濃度、二氧化碳濃度和光照強度；<本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統，其特征在于，采集每個格子的歷史環境數據所依據的具體邏輯為：
3.根據權利要求2所述的一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統，其特征在于，構建環境預測模型所依據的具體邏輯為：
4.根據權利要求3所述的一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統，其特征在于，標記出存在異常的網格所依據的具體邏輯為：
5.根據權利要求4所述的一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統，其特征在于，判斷對網格發出異常預警所依據的具體邏輯為：
6.一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控方法，其特征在于，所述一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控方法由權利要求1-5任一項所述的一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統執行，具體步驟包括：
【技術特征摘要】
1.一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統，其特征在于，采集每個格子的歷史環境數據所依據的具體邏輯為：
3.根據權利要求2所述的一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境監控系統，其特征在于，構建環境預測模型所依據的具體邏輯為：
4.根據權利要求3所述的一種基于多源數據的蚯蚓養殖室環境...
【專利技術屬性】
技術研發人員：袁小兵，李普旺，周星生，張園，沈德戰，趙振華，
申請(專利權)人：中國熱帶農業科學院農業機械研究所，
類型：發明
國別省市：
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