一种牦牛智慧养殖方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种牦牛智慧养殖方法及系统，从节约养殖成本和扩大养殖收益两个方面共同控制养殖资源购买量；一方面，建立以养殖收益最大为目标的能源供应模型，获取当日外部购能价格，以当日购能价格为参考得出保证当日养殖收益最大情况下对应的供能方案；另一方面，建立以养殖成本最小为目标的需求响应模型，以供能方案为参考，得出在满足养殖所需能源前提下，保证养殖成本最小的需求响应，并以需求响应反向影响能源供应；通过养殖成本与养殖收益双向的博弈，获得全局最优的养殖方案，按照全局最优的养殖方案购进能源和进行养殖作业，从而实现不囤积养殖资源的情况下提高资源利用率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种牦牛智慧养殖方法及系统


[0001]本专利技术涉及牦牛养殖
，具体而言，涉及一种牦牛智慧养殖方法及系统。

技术介绍

[0002]我国的牦牛养殖产业规模正在逐渐扩大，特别是在我国高原地区，牦牛养殖数量庞大。目前，大多数牦牛养殖户采用智慧养殖技术进行牦牛养殖，采用在养殖棚或养殖场内设置环控系统，通过环控系统采集节点采集养殖棚或养殖场的空气温湿度、光照、CO2浓度、硫化物、氨气等数据，并上传至分析平台进行分析，根据分析结果控制环控制备自动为牦牛养殖场所进行空气湿度调节、温度调节、光照调节、通风、投食、换水等操作，实现了牦牛养殖产业自动化和规模化，并且通过对养殖场的环境数据和牦牛的健康状态数据分析，实现了牦牛的科学养殖。
[0003]但是，在使用现有的智慧养殖技术进行牦牛养殖过程中，通常采用预先购买养殖资源，然后利用养殖场环控设备对养殖资源进行自动分配和利用的方式，容易导致养殖资源囤积，造成资源利用率低。
[0004]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：现有的智慧养殖技术容易导致养殖资源囤积，造成资源利用率低。目的在于提供一种牦牛智慧养殖方法及系统，从节约养殖成本和扩大养殖收益两个方面分别建立以养殖成本最小为目标的需求响应模型和以养殖收益最大为目标的能源供应模型，通过两个模型之间的博弈，获得全局最优的养殖方案，以全局最优的养殖方案确定养殖资源购买量，从而实现在不囤积养殖资源的情况下获得最高的养殖收益。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一方面，
[0008]本专利技术提供一种牦牛智慧养殖方法，包括以下步骤：
[0009]S1：在以牦牛集群为核心的能源需求侧和以养殖场环控设备为核心的能源耦合侧之间，建立双层优化模型；所述双层优化模型包括：需求响应模型和能源供应模型；所述需求响应模型在保证牦牛所需能源的前提下以养殖成本最小为目标；所述能源供应模型以养殖收益最大为目标；
[0010]S2：在能源耦合侧，获取能源供应商提供的购能价格，根据购能价格初始化能源供应模型，得到初始供应方案，并将初始的供应方案提供给能源需求侧；
[0011]S4：在能源需求侧，根据初始的供应方案求解需求响应模型，得到当前的需求响应方案，并将当前的需求响应方案反馈给能源耦合侧；
[0012]S5：在能源耦合侧，根据当前的需求响应方案求解能源供应模型，得到调整的供应方案，并将调整的供应方案作为初始供应方案提供给需求响应侧；
[0013]S6：循环执行S4和S5，直到迭代次数达到上限或当前的响应方案和调整的供应方
案均保持不变，得到最终的需求响应方案和供应方案；
[0014]S7：根据最终的需求响应方案和供应方案控制养殖场环控设备工作，进行牦牛养殖作业。
[0015]进一步的，
[0016]所述能源耦合侧从所述能源供应商处购买养殖所需的能源，并通过所述养殖场环控设备将购买的能源进行形式转化后提供给所述能源需求侧；
[0017]所述能源供应商包括：向能源耦合侧提供电能的配电网系统，向能源耦合侧提供水源的供水系统，向能源耦合侧提供燃气的天然气网络，以及向能源耦合侧提供养殖饲料的原料供应商集群；
[0018]所述供应方案包括：可供应的照明时长、补光时长、通风次数、供暖温度及时长、加湿次数、加/换水量及次数和饲料投放量；
[0019]所述需求响应方案包括：实际所需的照明时长、补光时长、通风次数及时段、供暖温度及时长、加湿次数及时段、加/换水量及次数和饲料投放量及次数。
[0020]进一步的，
[0021]所述能源供应模型的目标函数表达式为：
[0022][0023]式中，S
D
表示养殖日总收益，T表示一个调度周期内的环控设备调度时段总数，Δt表示一个调度时段的时长，表示养殖场单日维护成本，和分别表示能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售电价格、售热价格、售水价格和售粮价格，和分别表示能源供应商在t时刻向能源耦合侧提供的售电价格、售热价格、售水价格和售粮价格，和分别表示能源耦合侧在t时刻提供给能源需求侧的照明设备功率、补光设备功率、新风设备功率、制冷设备功率和加湿器功率，和分别表示能源耦合侧在t时刻提供给能源需求侧的供暖设备功率、水源吨数和饲料重量，和分别表示能源供应商在t时刻提供给能源耦合侧的电功率、燃气功率、水源吨数和饲料重量，δ表示养殖场环控设备维护成本因子，δ＝0.1；
[0024]所述能源供应模型的约束条件包括：售电价格约束、售热价格约束、售水价格约束、售粮价格约束、功率平衡约束和养殖场设备出力约束；
[0025]所述售电价格约束包括：
[0026][0027][0028][0029]其中，式(2)表示能源耦合侧在t时刻向给能源需求侧提供的售电价格不得低于能
源耦合侧向能源需求侧提供的售电价格下限且不得高于能源耦合侧向能源需求侧提供的售电价格上限，式(3)表示能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售电价格不得高于能源供应商在t时刻向能源耦合侧提供的售电价格，式(4)表示能源耦合侧在t时刻向能源供应商的购电价格不得低于能源供应商在t时刻的购电价格且不得高于能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售电价格；
[0030]所述购热价格约束包括：
[0031][0032][0033][0034]其中，式(5)表示能源耦合侧在t时刻向给能源需求侧提供的售热价格不得低于能源耦合侧向能源需求侧提供的售热价格下限且不得高于能源耦合侧向能源需求侧提供的售热价格上限，式(6)表示能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售热价格不得高于能源供应商在t时刻向能源耦合侧提供的售热价格，式(7)表示能源耦合侧在t时刻向能源供应商的购电价格不得低于能源供应商在t时刻的购热价格且不得高于能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售热价格；
[0035]所述购水价格约束包括：
[0036][0037][0038][0039]其中，式(8)表示能源耦合侧在t时刻向给能源需求侧提供的售水价格不得低于能源耦合侧向能源需求侧提供的售水价格下限且不得高于能源耦合侧向能源需求侧提供的售水价格上限，式(9)表示能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售水价格不得高于能源供应商在t时刻向能源耦合侧提供的售水价格，式(10)表示能源耦合侧在t时刻向能源供应商的购水价格不得低于能源供应商在t时刻的购水价格且不得高于能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售水价格；
[0040]所述购粮价格约束包括：
[0041][0042][0043][0044]其中，式(11)表示能源耦合侧在t时刻向给能源需求侧提供的售粮价格不得低于能源耦合侧向能源需求侧提供的售粮价格下限且不得高于能源耦合侧向能源需求侧提供的售粮价格上限，式(12)表示能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售粮价格不得高于能源供应商在t时刻向能源耦合侧提供的售粮价格，式(13)表示能源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种牦牛智慧养殖方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在以牦牛集群为核心的能源需求侧和以养殖场环控设备为核心的能源耦合侧之间，建立双层优化模型；所述双层优化模型包括：需求响应模型和能源供应模型；所述需求响应模型在保证牦牛所需能源的前提下以养殖成本最小为目标；所述能源供应模型以养殖收益最大为目标；S2：在能源耦合侧，获取能源供应商提供的购能价格，根据购能价格初始化能源供应模型，得到初始供应方案，并将初始的供应方案提供给能源需求侧；S4：在能源需求侧，根据初始的供应方案求解需求响应模型，得到当前的需求响应方案，并将当前的需求响应方案反馈给能源耦合侧；S5：在能源耦合侧，根据当前的需求响应方案求解能源供应模型，得到调整的供应方案，并将调整的供应方案作为初始供应方案提供给需求响应侧；S6：循环执行S4和S5，直到迭代次数达到上限或当前的响应方案和调整的供应方案均保持不变，得到最终的需求响应方案和供应方案；S7：根据最终的需求响应方案和供应方案控制养殖场环控设备工作，进行牦牛养殖作业。2.根据权利要求1所述的一种牦牛智慧养殖方法，其特征在于，所述能源耦合侧从所述能源供应商处购买养殖所需的能源，并通过所述养殖场环控设备将购买的能源进行形式转化后提供给所述能源需求侧；所述能源供应商包括：向能源耦合侧提供电能的配电网系统，向能源耦合侧提供水源的供水系统，向能源耦合侧提供燃气的天然气网络，以及向能源耦合侧提供养殖饲料的原料供应商集群；所述供应方案包括：可供应的照明时长、补光时长、通风次数、供暖温度及时长、加湿次数、加/换水量及次数和饲料投放量；所述需求响应方案包括：实际所需的照明时长、补光时长、通风次数及时段、供暖温度及时长、加湿次数及时段、加/换水量及次数和饲料投放量及次数。3.根据权利要求1所述的一种牦牛智慧养殖方法，其特征在于，所述能源供应模型的目标函数表达式为：式中，S
D
表示养殖日总收益，T表示一个调度周期内的环控设备调度时段总数，Δt表示一个调度时段的时长，表示养殖场单日维护成本，和分别表示能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售电价格、售热价格、售水价格和售粮价格，和分别表示能源供应商在t时刻向能源耦合侧提供的售电价格、售热价格、售水价格和售粮价格，和分别表示能源耦合侧在t时刻提供给能源需求侧的照明设备功率、补光设备功率、新风设备功率、制
冷设备功率和加湿器功率，和分别表示能源耦合侧在t时刻提供给能源需求侧的供暖设备功率、水源吨数和饲料重量，和分别表示能源供应商在t时刻提供给能源耦合侧的电功率、燃气功率、水源吨数和饲料重量，δ表示养殖场环控设备维护成本因子，δ＝0.1；所述能源供应模型的约束条件包括：售电价格约束、售热价格约束、售水价格约束、售粮价格约束、功率平衡约束和养殖场设备出力约束；所述售电价格约束包括：所述售电价格约束包括：所述售电价格约束包括：其中，式(2)表示能源耦合侧在t时刻向给能源需求侧提供的售电价格不得低于能源耦合侧向能源需求侧提供的售电价格下限且不得高于能源耦合侧向能源需求侧提供的售电价格上限，式(3)表示能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售电价格不得高于能源供应商在t时刻向能源耦合侧提供的售电价格，式(4)表示能源耦合侧在t时刻向能源供应商的购电价格不得低于能源供应商在t时刻的购电价格且不得高于能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售电价格；所述购热价格约束包括：所述购热价格约束包括：所述购热价格约束包括：其中，式(5)表示能源耦合侧在t时刻向给能源需求侧提供的售热价格不得低于能源耦合侧向能源需求侧提供的售热价格下限且不得高于能源耦合侧向能源需求侧提供的售热价格上限，式(6)表示能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售热价格不得高于能源供应商在t时刻向能源耦合侧提供的售热价格，式(7)表示能源耦合侧在t时刻向能源供应商的购电价格不得低于能源供应商在t时刻的购热价格且不得高于能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售热价格；所述购水价格约束包括：所述购水价格约束包括：所述购水价格约束包括：其中，式(8)表示能源耦合侧在t时刻向给能源需求侧提供的售水价格不得低于能源耦合侧向能源需求侧提供的售水价格下限且不得高于能源耦合侧向能源需求侧提供的售水
价格上限，式(9)表示能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售水价格不得高于能源供应商在t时刻向能源耦合侧提供的售水价格，式(10)表示能源耦合侧在t时刻向能源供应商的购水价格不得低于能源供应商在t时刻的购水价格且不得高于能源耦合侧在t时刻向能源需求侧提供的售水价格；所述购粮价格约束包括：所述购粮价格约束包括：所述购粮价格约束包括：其中，式(11)表示能源耦合侧在t时刻向给能源需求侧提供的售粮价格不得低于能源耦合侧向能源需求侧提供的售粮价格下限且不得高于能源耦合侧向能源需求侧提供的售粮价格...

【专利技术属性】
技术研发人员：张远民，廖愈乐，古仁国，蒲杰，
申请(专利权)人：联通四川产业互联网有限公司，
类型：发明
国别省市：