鱼菜共生系统及基于鱼类行为的蔬菜氮元素需求估算方法技术方案

本发明专利技术属于智能鱼菜共养技术领域，涉及一种鱼菜共生系统及基于鱼类行为的蔬菜氮元素需求估算方法。鱼菜共生系统包括：种菜池、养鱼池、抽水泵、摄像机、过滤器和计算机。估算方法包括以下步骤：步骤1：建立鱼菜共生系统；步骤2：分析和统计鱼类行为数据；步骤3：建立鱼类活跃度与氮元素浓度之间的模型关系；步骤4：将测试集输入到训练好的最优模型中，得到水中氮元素含量的预测值。本申请采用机器视觉与数学模型分析结合的方式综合计算鱼类行为数据，充分反映鱼类在不同氮元素浓度条件下的活跃程度，更全面可靠地将鱼类行为与植物营养程度联系起来；将人工智能和鱼菜共生系统进行有机融合，具有广阔的应用前景和较高应用价值，可实现产业化。现产业化。现产业化。

【技术实现步骤摘要】
鱼菜共生系统及基于鱼类行为的蔬菜氮元素需求估算方法


[0001]本专利技术属于智能鱼菜共生养殖
，涉及一种鱼菜共生系统及基于鱼类行为的蔬菜氮元素需求估算方法。

技术介绍

[0002]鱼菜共生是利用水产养殖排放水为植物提供营养，利用鱼饲料这种氮源生产鱼和蔬菜两种农产品，具有水和氮源利用效率高、不使用化肥和抗生素和对环境友好等特点，是一种可持续的农业发展方式。在传统的鱼菜共生系统中，氮元素作为蔬菜最主要的营养来源，包括：氨态氮(简称：氨氮)、亚硝态氮和硝酸态氮三种，其中，可被蔬菜直接吸收的为氨态氮和硝酸态氮，也是鱼菜共生系统中蔬菜最主要的氮元素来源。其诊断方法可以分为两类，一类是采用现代生物技术及化学实验手段，通过生理生化及组织形态分析，可以判断植物的营养平衡状况，直接对水培蔬菜中的氮元素进行检测和诊断。例如：利用蔬菜叶片各组织形态检验氮营养元素水平，也可以用解剖学与组织化学相结合的方法来检验植物中的营养平衡状况。另一类是：利用计算机视觉的方法，蔬菜在生长期如果缺乏氮元素，叶片会失绿黄化，或叶脉间失绿，果实的色泽和形状等也会出现异常等。因此可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种鱼菜共生系统，其特征在于，包括：种菜池(5)、养鱼池(4)、抽水泵、摄像机、过滤器和计算机；在所述养鱼池(4)中盛水，养鱼；所述种菜池(5)为一水槽，在所述水槽中盛水，种植蔬菜；所述水槽位于所述养鱼池(4)的上方；在所述水槽的侧面的两端分别设置进水口(2)和出水口(3)；在所述养鱼池(4)中放置抽水泵；所述抽水泵通过管路将养鱼池(4)中的水通过进水口(2)循环到水槽中，直到水槽中的水位上升至指定水位线，以供蔬菜吸收养分；水槽中的水通过出水口(3)处安装的水管回流至养鱼池(4)中；在所述养鱼池(4)的正上方和侧面分别放置设有摄像机；所述摄像机与计算机连接；所述摄像机用于：拍摄养鱼池(4)，监测鱼类行为，并将采集到的视频实时传输至后台监控室的计算机中；其中，养鱼池(4)正上方的摄像机获得俯视的视频；养鱼池(4)侧面的摄像机获得侧视的视频；所述计算机用于：计算和分析出一段时间内鱼类的行为数据。2.如权利要求1所述的鱼菜共生系统，其特征在于：所述养鱼池(4)的正上方的摄像机为：360度的球型摄像机(6)，以便拍摄整个养鱼池(4)的无死角画面。3.如权利要求1所述的鱼菜共生系统，其特征在于：所述摄像机采集的视频格式为mp4格式。4.如权利要求1所述的鱼菜共生系统，其特征在于：在所述养鱼池(4)旁放置过滤器；在水槽与养鱼池(4)之间的水管中接入所述过滤器，以便过滤水中的杂质。5.一种基于鱼类行为的蔬菜氮元素需求估算方法，应用权利要求1
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4任一权利要求所述的鱼菜共生系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立实时监测鱼类行为的鱼菜共生系统；步骤2：分析和统计鱼类行为数据；首先对摄像机采集的视频图像进行标定；摄像机初步采集视频，然后将采集的视频图像建立基于机器视觉的目标检测模型，具体是：提取感兴趣区域，并人工标注感兴趣区域，作为目标检测模型；摄像机采集感兴趣区域的视频，并实时传输至计算机中；计算机计算和分析出一段时间内鱼类的行为数据；所述行为数据包括：游泳速度、运动距离和撞壁次数；所述游泳速度、运动距离和撞壁次数的三个分量构成鱼类行为活跃度数据；步骤3：建立鱼类活跃度与氮元素浓度之间的模型关系；获得养鱼池(4)中对应活跃度数据的水的氮元素含量；对所述活跃度数据和相应的氮元素含量划分数据集，划分为：训练集和测试集；将所述训练集输入混合模型的输入端，对混合模型进行训练，同时调整混合模型参数；当所述混合模型达到精度要求时，得到训练好的最优模型，保存最优模型；当所述混合模型没有达到精度要求时，继续调整模型参数，直到得到最优模型；

【专利技术属性】
技术研发人员：李道亮，刘畅，王广旭，杜玲，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：