[发明专利]一种水产养殖溶解氧预测方法及装置

权利要求书

1.一种水产养殖溶解氧预测方法，其特征在于，包括：

获取养殖池塘的水质参数和环境气象参数，作为待分析数据，其中所述水质参数包括溶解氧含量；

采用主成分分析法对所述待分析数据进行降维和分析，获取影响水质溶解氧变化的主成份，根据所述主成分确定水质溶解氧的关键影响因子数据；

将所述关键影响因子数据输入至训练好的LSTM网络模型，根据所述LSTM网络模型的输出结果,得到所述养殖池塘的溶解氧含量的预测数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水质参数包括：溶解氧和水温；

所述环境气象参数包括：雨量、风速、风向、太阳辐射、空气温度、空气湿度、大气压强、土壤水分和土壤温度中的多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用主成分分析法对所述待分析数据进行降维和分析，之前还包括以下处理中的一种或多种：采用线性插值法对所述待分析数据的缺失数据进行修复、采用均值平滑法对所述待分析数据的异常数据进行剔除并还原，以及对所述待分析数据进行归一化处理。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述采用主成分分析法对所述待分析数据进行降维和分析，获取影响水质溶解氧变化的主成份，根据所述主成分确定水质溶解氧的关键影响因子数据，具体包括：

根据所述待分析数据的水质参数和环境气象参数，计算相关系数矩阵，并获取所述相关系数矩阵的特征值；

根据所述相关系数矩阵的特征值，计算主成分贡献率与累计贡献率；

根据所述主成分贡献率与累计贡献率，计算主成分载荷矩阵，并利用所述主成分载荷矩阵筛选出水质溶解氧的关键影响因子数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LSTM网络模型的存储单元包括输入门i、输出门o、遗忘门f和细胞状态c，其中，遗忘门确定需要从细胞状态中忘记的信息，输入门确定细胞状态中需要更新的信息，输出门确定需要输出的信息；

所述存储单元的计算过程通过如下公式表示：

i_t＝σ(w_ixx_t+w_ihh_t-1+w_icc_t-1+b_i)；

f_t＝σ(w_fxx_t+w_fhh_t-1+w_fcc_t-1+b_f)；

o_t＝σ(w_oxx_t+w_ohh_t-1+w_occ_t-1+b_o)；

c_t＝f_tc_t-1+i_ttanh(w_cxx_t+w_chh_t-1+b_o)；

其中，h_t＝o_ttanh(c_t)，i_t、f_t、o_t分别为t时刻输入门、遗忘门和输出门的计算方法；c_t为t时刻记忆细胞的计算方法；h_t为t时间点LSTM单元的所有输出；σ和tanh分别表示sigmoid和双曲正切激活函数；w_ix、w_ih、w_ic分别表示输入特征向量、隐藏层单元、单元激活向量与输入门之间的权重系数矩阵；w_fx、w_fh、w_fc分别表示输入特征向量、隐藏层单元、单元激活向量与遗忘门之间的权重系数矩阵；w_ox、w_oh、w_oc分别表示输入特征向量、隐藏层单元、单元激活向量与输出门之间的权重系数矩阵；b_i、b_f和b_o分别表示输入门、遗忘门和输出门的偏置项。