计算智能条件下的水产养殖水质预测预警方法探析

罗红+路典敬

摘 要：水产养殖行业对于水质的要求比较高，而水质又会受到多方面因素影响，对其进行准确预测与分析难度较大。而随着计算机技术的发展，研究工作有了新的思路與方法。

关键词：计算智能；水产养殖；水质预测预警

我国水产品养殖量占据了世界水产品养殖的绝大部分比例，对于改善民生，增加居民收入有重要作用。但是同时也要看到问题所在，养殖行业大多沿用传统的养殖方法，单纯追求经济效益，容易导致水生态环境出现问题，从而对整体养殖行业带来极大的风险。因此随着相关技术发展，需要通过技术应用解决养殖工作面临的水环境问题，促进养殖行业持续发展。

一、相关理论及技术

水产品养殖水体参数多，并且相互之间会产生作用，作用机理复杂，自身规律难以有效发现并且掌握。针对此特点可以以能量守恒与系统动力学理论作为基础，从而对水质参数相互影响的关系与方法进行分析，通过建立模型从而研究不同的参数之间的作用关系。此种方法可以应用于因素较多情况下分析工作开展。

水质监测工作存在的问题有数据缺失或者是噪声影响，针对存在的问题可以利用数据修复，特征提取，降噪等方法。利用线性差值法，相似数据垂直与水平均值法进行数据修复工作，利用小波分析的方法对数据进行降噪即特征提取处理。其它条件都相同时，利用小波处理的方法效果更加明显，能够有效满足养殖水质净化工作的要求，从而使养殖工作水质净化有了新的方法。

传统观测方法在高维数，小样本，参数优化工作方面会受到人为因素影响，而非线性的预测方法是对蚁群算法的改进，能够实现局部精细搜索，信息动态更新，通过建立模型从而获得最佳参数。此种方法能够避免传统方法应用存在的缺陷，而且水产品溶解氧预测工作的要求能够有效满足。

BP神经网络具有较强的映射能力，泛化能力与溶错能力，可以通过对映射关系学习从而将内容应于网络中，并有具备自动纠错功能。神经网络模型是拓朴结构，包括了隐含层，输出层与输入层。隐含层又可以包括多个层级。

预测学是通过对多学科知识的综合应用从而对事物存在的规律进行分析，是一门交叉学科。预测主要是对事物在未来发展的趋势进行分析，利用数学方法可以对未来一段时间内事物发展情况预测与分析。比如可以应用差分平滑指数与移动平均法，将被观测物体指标依据时间序列进行排列，从而形成数据集合。通过对其数据规律进行抽取从而获得与事物未来发展相关的数据。

二、可行性分析及系统流程

可行性分析包括了技术与经济两个方面的可行性分析，水质预测系统是否完善功能是否能够有效发挥影响到养殖收益，预测系统应用能够对潜在风险进行防范，并且对水质改善工作作出相应的指导，从而使养殖工作更加的科学与合理化。从技术方面来看，平台功能十分强大，在功能与性能方面都能够满足养殖工作开展的需要。

系统流程方面首先需要获得水质数据，之后对数据进行分析与预测，并且对结果进行优化处理，无误后输出数据，通过显示界面对外展示，从而使工作人员了解水质情况。

三、水产养殖水质预测预警系统设计

系统设计工作首先需要完成的就是数据库设计，系统工作开展要依赖于大量的数据，并且随着时间的推移数据量会持续增加，数据库负荷就会增大，因此数据库的性能及功能决定了其是否能够满足工作需要。系统设计可以将其功分三个模块，水质数据管理，趋势走向，溶氧浓度预测等。而每一个模块又有自身的子模块，整体系统分工明确，层次分明。数据管理模块其又包含了水质数据查阅、新增与删除，数据自定义，数据导出等。趋势走向方面又包括了酸碱度，溶氧度，水温，太阳辐射，气温，风向，湿度，风速等趋势走向图。溶氧度预测方面内容有神经网络，加权与二重移动平均法，简单移动平均方法，指数平滑方法等。

四、功能实现

人机界面是设计工作需要重点考虑的问题，系统既能够监测水质，同时又能够将结果以合适的方式展示从而使工作人员了解情况。人机界面问题可以从信息交互与显示，数据输入等方面入手，信息输入与显示要符合人的习惯，数据输入要有一定的纠错功能。

系统框架方面，系统采用了分层结构，用户进入界面后，系统会对用户的请求作相应的过滤处理，比如验证登录，编码转换等。进入界面后用户选择相应的操作，将请求发送到服务器，之后等待系统响应。

登录界面设计工作，考虑到界面布局与分辨率之间的关系，此模块设计采用了CSS+Div结构。页面大小在发生变化的时候，页面元素能够保持相对位置从而不至于错乱，同时在分辨率变化的时候也会保持相对位置。用户在登录界面需要输入密码，用户名，验证码，如果输入信息正确则能够顺利登录系统，否则就无法登录。验证码的存在是为了防止系统恶意登录。考虑到系统性能，为确保使用客户验证端，需要对其作一定的技术处理，如果用户输入为空或者是输入的内容与系统要求不相符时，系统就会弹出对话框，提示用户输入错误以及原因。进入主页之中是数据管理页面，在此页面能够新增或者是删除数据以及自定义等，为确保用户数据输入的准确性，需要对其作技术处理，如果用户输入数据存在错误，系统就会予以提示。数据导出是为了方便工作开展，数据导出功能与自定义存在相似之处，用户能够选择需要的数据导出，之后可以利用其它软件对其进行处理，从而满足后期工作开展需要。

五、结语

水产养殖行业对水质要求较高，而传统方法应用于养殖工作存在较多的不足，利用现代科学技术对水质进行动态监测，分析潜在的风险因素，能够避免损失，使养殖利益得到保障。

参考文献：

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