中国水产科学研究院黄海水产研究所白莹获国家专利权
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龙图腾网获悉中国水产科学研究院黄海水产研究所申请的专利一种三级人工湿地循环水养殖系统智能调控方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120406176B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510912168.8,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权一种三级人工湿地循环水养殖系统智能调控方法是由白莹;徐勇;崔鸿武;李皓;陈剑磊;李秋芬设计研发完成,并于2025-07-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种三级人工湿地循环水养殖系统智能调控方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种三级人工湿地循环水养殖系统智能调控方法,属于机器学习技术领域;首先,对各控制单元的水质数据和运行控制数据进行持续采集,构建统一时间尺度下的多源异构数据集;随后,构建污染演化趋势预测模型,捕捉水质随时间与控制行为变化的动态演化趋势;之后,在预测结果的引导下,通过分析历史状态的相似性与调控响应的敏感性,自动识别当前影响系统水质变化的关键控制参数,并推理其动态可调边界;最后,构建融合状态预测、参数边界与控制目标的强化学习策略网络,在污染物去除效率、水质达标率与运行能耗之间实现多目标权衡,通过连续交互训练输出高效、稳健的控制策略。本发明可实现湿地系统的高效、精准与鲁棒运行。
本发明授权一种三级人工湿地循环水养殖系统智能调控方法在权利要求书中公布了:1.一种三级人工湿地循环水养殖系统智能调控方法,其特征在于,包括以下步骤: S1,基于三级人工湿地系统的关键结构单元与养殖池体部署的多类型环境传感器,持续采集水质时序数据与控制时序数据,构建统一时间尺度下的多源异构数据; S2,将S1采集的水质时序数据与控制时序数据输入到构建并训练完成的污染演化趋势预测模型中,输出多维度水质预测结果; 所述污染演化趋势预测模型包括水质动态感知通道、控制参数编码通道以及融合解码预测通道; 所述水质动态感知通道引入三分支并行结构,不同分支设计有不同感受野,以增强模型对各种水质特征随时间变化趋势的敏感性;输入为采集的水质时序数据,捕捉短期与中长期趋势,生成水质动态编码特征; 所述控制参数编码通道输入为采集的控制时序数据,引入门控融合机制对多个控制维度进行加权整合,动态调整不同控制变量在特定状态下的表征贡献,并输出门控融合特征; 随后,将控融合特征送入第一个增强GRU单元进行初步的时序建模;之后,将第一个GRU单元的输出与门控融合特征级联送入第二个增强GRU单元,用于刻画控制变量在状态组合条件下的深层交互关系;第二个GRU单元输出结果经层标准化处理,得到第一个堆叠单元的最终特征; 基于上述结构进行五次堆叠,逐层提取从局部响应到全局调控的多层时序特征,最终经Sigmoid激活函数得到控制参数编码通道的表征特征; 所述融合解码预测通道将水质动态编码特征与控制参数编码通道的表征特征在通道维度上进行拼接融合,并基于双Transformer解码层-门控融合结构,输出多维度的水质预测结果; S3,对S2多维度水质预测结果在时间维度上进行平均聚合,得到待评估状态向量;对历史水质时序数据集进行无监督聚类操作,得到聚类中心及对应的簇;对待评估状态向量和聚类中心进行状态相似性匹配与响应敏感性分析,获取当前时刻下最具调控价值的关键控制参数,并推理其安全可调的动态响应区间; S4,基于构建的强化学习控制策略网络,将水质时序数据、控制时序数据和多维度水质预测结果作为环境状态输入,以关键控制参数作为可调动作,以动态响应区间为动作约束,在污染物去除率最大、水质指标稳定达标、系统能耗最小的多目标优化目标下设计综合奖励函数,并通过强化学习策略网络生成最优控制参数调节动作。
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