稻虾共作用水调度系统、方法及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种稻虾共作用水调度系统、方法及存储介质，系统包括云端系统、环境监测系统及田间操作系统，云端系统包括云端决策中心及云端数据中心，云端决策中心包括用水调度预测模型及综合方案评判模型。综合方案评判模型用于计算田间操作系统中的各设备的启停时间并进行排列组合，获得多个用水调度优化方案，并根据预测的水位和水质数据从多个用水调度优化方案中选出最优方案，田间操作系统用于根据最优方案控制系统内各设备工作，调整水位和水质到标准范围内。上述系统能以最优的水资源利用率自动调节田间的水位和水质，节约人力物力的同时避免恶劣天气影响导致减产。物力的同时避免恶劣天气影响导致减产。物力的同时避免恶劣天气影响导致减产。

【技术实现步骤摘要】
稻虾共作用水调度系统、方法及存储介质


[0001]本专利技术属于稻渔综合种养领域，特别涉及一种稻虾共作用水调度系统、方法及存储介质。

技术介绍

[0002]稻虾共作是指在水稻种植期间，在稻田中投入小龙虾使其与水稻共同生长。小龙虾的代谢物可作为水稻生长的有机肥，减少稻田化肥的使用；同时，水稻消耗有机肥又可净化水质，减少养殖废水，提高小龙虾成活率，因此稻虾共作模式具有较好的生态和经济效益，近年来备受推广。目前我国广泛采用的稻虾共作模式普遍存在水位管理不当、难以实现针对水位水质的实时监测与调节、种养过程严重依赖人工且缺少智能化设备等问题。因此，需要构建一种基于田间实时水质、水位、气象等信息，结合信息化技术的稻虾共作智慧用水调度系统，从而同时满足小龙虾生长环境需求与水稻农艺需求，达到提升稻虾共作用水管理的科学性、保障稻虾高产、解放农村劳动力、助力乡村振兴的目的。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的目的是提出一种稻虾共作用水调度系统、方法及存储介质，可以根据天气预报预测计算未来水位与水质数据，并制定出最优的用水调度优化方案，达到提升稻虾共作用水管理的科学性，保障稻虾高产，解放劳动力。
[0004]技术方案：本专利技术所述的稻虾共作用水调度系统，包括云端系统、环境监测系统及田间操作系统，其中所述云端系统包括云端决策中心及云端数据中心，所述云端决策中心包括用水调度预测模型及综合方案评判模型，所述云端数据中心用于存储所述环境监测系统上传的田间水位、水质及气象数据，以及所述用水调度预测模型根据未来天气数据预测的未来田间水位和水质数据，所述综合方案评判模型用于计算所述田间操作系统中的各设备的启停时间并进行排列组合，获得多个用水调度优化方案，并根据预测的水位和水质数据从多个用水调度优化方案中选出最优方案，所述田间操作系统用于根据所述最优方案控制系统内各设备工作，调整水位和水质到标准范围内。
[0005]进一步的，所述环境监测系统包括水位传感器、水质传感器及气象传感器。
[0006]进一步的，所述田间操作系统包括抽水泵站、进水闸门、排水闸门及太阳能气泵。
[0007]本专利技术所述的稻虾共作用水调度方法，包括如下步骤：
[0008]S1：获取未来一段时间的气象预报数据，用水调度预测模型根据气象预报数据及实时水位及水质数据预测未来一段时间的水位和水质数据；
[0009]S2：将预测水位和水质数据与水位和水质标准阈值范围进行比较，若预测水位和水质数据不在标准阈值范围内，则根据预测水位和水质数据计算田间每个设备的启停时间并对各个设备的启停时间进行排列组合，形成多个用水调度优化方案；
[0010]S3：以各用水调度优化方案优化后的水位和水质作为评价指标对各用水调度优化方案进行评分，获得评分最高的方案作为最优方案；
[0011]S4：田间各设备根据最优方案启停，调整水位及水质数据至标准阈值范围内。
[0012]进一步的，所述步骤S1中，实时水位的预测值由水平衡方程计算获得。
[0013]进一步的，所述步骤S3中，采用TOPSIS方法对各用水调度优化方案进行评分。
[0014]进一步的，所述步骤S3中，预测水质数据由采用蚁群算法分别建立各水质数据与气象环境因子的关系模型计算获得。
[0015]进一步的，所述步骤S2包括：
[0016]S2.1：判断预测水位和水质数据是否均在标准阈值范围内，若否则继续进行下一步；
[0017]S2.2：仅根据预测水位或水质数据中的一项计算各设备的启停时间作为标准时间；
[0018]S2.4：以各设备的标准值的等差数列倍数建立各设备启停时间的时间序列；
[0019]S2.5：从各设备的时间序列中取值并进行排列组合，形成多个用水调度优化方案。
[0020]本专利技术所述的存储介质，存储有上述稻虾共作用水调度方法实例化的计算机程序。
[0021]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、实现了对稻虾共作过程中田间水位、水质的实时监测、判断与调节，实现了对稻虾共作田间水位和水质的自动化调节，减少人力物力成本。2、通过未来天气预报预测未来田间的水质和水位，并提前制订用水调度方案，并通过综合方案评判模型评判获得最优方案，考虑了不同处理措施对水体多种指标的交叉影响，提高了水资源利用效率，并避免恶劣天气导致减产问题。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例的稻虾共作用水调度系统的系统框图；
[0023]图2为本专利技术实施例的稻虾共作用水调度方法的流程图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0025]参照图1，根据本专利技术实施例的稻虾共作用水调度系统，包括云端系统、环境监测系统及田间操作系统。其中云端系统包括云端决策中心及云端数据中心，云端决策中心包括用水调度预测模型及综合方案评判模型。云端数据中心用于存储环境监测系统上传的田间水位、水质、气象数据以及用水调度预测模型根据未来天气预报数据预测的未来田间水位和水质数据。综合方案评判模型用于根据预测水位、水质数据和水位及水质数据的标准阈值范围计算各设备的启停时间，并对各设备的启停时间进行排列组合，获得多个用水调度优化方案，并根据预测水位和水质数据计算各用水调度方案调整后的水位和水质数据对各用水调度优化方案进行评分，选出评分最高的最优方案。田间操作系统则根据各时间段的最优方案对系统内的各设备的启停时间进行控制，调整田间的水位和水质数据到标准范围内。
[0026]根据上述技术方案的稻虾共作用水调度系统，可以通过对稻虾共作过程中田间水位、水质数据的实时监测、判断及调节，实现对稻虾共作田间水位和水质的自动调节，节约大量人力物力。同时通过天气预报信息预测未来田间的水位及水质信息，提前制订用水调
度方案，并通过综合方案评判模型评判获得最优方案，避免恶劣天气影响导致减产问题，并提高了水资源的利用率。实际中，水质和水位的预测可以采用已有的数学模型，如水平衡方程等，或者根据先验数据及灰色预测模型、微分方程模型及神经网络模型等现有模型结构建立的数学模型。综合方案评判模型可以采用层次分析法、灰色综合评价法、模糊综合评价法、BP神经网络综合评价法等评价方法对各用水调度方案进行评价。
[0027]在本实施例中，环境监测系统包括水位传感器、水质传感器及气象传感器，分别用于采集田间的水位数据、水质数据及气象数据，其中水质数据包括pH值、溶氧量、浊度、电导率，气象数据包括风速、风向、太阳辐射、温湿度及气压。田间操作系统包括抽水泵站、进水闸门、排水闸门及太阳能气泵。
[0028]参照图2，根据本专利技术实施例的稻虾共作用水调度系统，可以通过如下方法实现对稻虾共作田内的用水进行自动调度，控制田间的水位和水质在标准范围内，保证水稻和小龙虾的产量：
[0029]S1：获取未来一段时间的气象预报数据，用水调度预测模型根据气象预报数据及实时水位及水质数据预测未来一段时间的水位和水质数据；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稻虾共作用水调度系统，其特征在于，包括云端系统、环境监测系统及田间操作系统，其中所述云端系统包括云端决策中心及云端数据中心，所述云端决策中心包括用水调度预测模型及综合方案评判模型，所述云端数据中心用于存储所述环境监测系统上传的田间水位、水质及气象数据，以及所述用水调度预测模型根据未来天气数据预测的未来田间水位和水质数据，所述综合方案评判模型用于计算所述田间操作系统中的各设备的启停时间并进行排列组合，获得多个用水调度优化方案，并根据预测的水位和水质数据从多个用水调度优化方案中选出最优方案，所述田间操作系统用于根据所述最优方案控制系统内各设备工作，调整水位和水质到标准范围内。2.根据权利要求1所述的稻虾共作用水调度系统，其特征在于，所述环境监测系统包括水位传感器、水质传感器及气象传感器。3.根据权利要求1所述的稻虾共作用水调度系统，其特征在于，所述田间操作系统包括抽水泵站、进水闸门、排水闸门及太阳能气泵。4.一种稻虾共作用水调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取未来一段时间的气象预报数据，用水调度预测模型根据气象预报数据及实时水位及水质数据预测未来一段时间的水位和水质数据；S2：将预测水位和水质数据与水位和水质标准阈值范围进行比较，若预测水位和水质数据不在标准阈值范围内，则根据预测水位和水质数据计算田间每个设备的启停时间并...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴睿祺，韩雨，吴伟松，丁志楠，袁鹤龙，蔡钰欣，徐俊增，王海渝，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：