畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法以及裝置

本發(fā)明涉及臭氣濃度分析，尤其涉及一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法以及裝置。

背景技術(shù)：

1、畜禽養(yǎng)殖過(guò)程排放的臭氣不僅對(duì)周圍環(huán)境造成污染，還會(huì)危害人類呼吸系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)健康。臭氣主要由復(fù)雜的氣體成分組成，如氨、含硫化合物和揮發(fā)性有機(jī)化合物。由于臭氣組分的多樣性，很難準(zhǔn)確表征畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度。

2、常用的臭氣濃度分析方法是動(dòng)態(tài)稀釋嗅辨法和三點(diǎn)比較式臭袋法。這些方法依賴于人的嗅覺，耗費(fèi)人力多、成本高、分析時(shí)間長(zhǎng)；且此法沒有考慮不同物質(zhì)之間氣味的相互作用。

3、由此可見，相關(guān)技術(shù)中的臭氣濃度分析方法，存在局限性較高且無(wú)法識(shí)別致臭成分的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法以及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中臭氣濃度分析方法，存在局限性較高且無(wú)法識(shí)別致臭成分的缺陷，實(shí)現(xiàn)識(shí)別致臭物質(zhì)組分并定量臭氣濃度。

2、本發(fā)明提供一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，包括如下步驟。獲取畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)集，其中，所述氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)集包括訓(xùn)練樣本集與測(cè)定樣本集，所述訓(xùn)練樣本集包括至少一個(gè)氣體組分以及與所述氣體組分對(duì)應(yīng)的氣體濃度；將所述訓(xùn)練樣本集分別輸入至多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，得到所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型輸出的預(yù)測(cè)臭氣濃度的目標(biāo)指標(biāo)，其中，所述目標(biāo)指標(biāo)包括決定系數(shù)、均方根誤差；基于所述決定系數(shù)與所述均方根誤差，從所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型中確定目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型；通過(guò)所述目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型對(duì)所述測(cè)定樣本集進(jìn)行致臭物質(zhì)識(shí)別，得到目標(biāo)致臭組分；根據(jù)偏最小二乘回歸法基于所述目標(biāo)致臭組分，確定與所述目標(biāo)致臭組分對(duì)應(yīng)的臭氣濃度關(guān)系式，其中，所述臭氣濃度關(guān)系式用于表示所述目標(biāo)致臭組分與所述預(yù)測(cè)臭氣濃度之間的相關(guān)程度。

3、根據(jù)本發(fā)明提供的一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，所述將所述訓(xùn)練樣本集分別輸入至多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，得到所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型輸出的預(yù)測(cè)臭氣濃度的目標(biāo)指標(biāo)，包括：對(duì)所述訓(xùn)練樣本集進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到處理后的訓(xùn)練樣本集；將所述處理后的訓(xùn)練樣本集輸入至多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，得到所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型輸出的預(yù)測(cè)臭氣濃度的目標(biāo)指標(biāo)，其中，所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型分別以隨機(jī)森林、梯度提升回歸、極端隨機(jī)樹回歸為基礎(chǔ)模型。

4、根據(jù)本發(fā)明提供的一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，所述目標(biāo)指標(biāo)還包括特征個(gè)數(shù)，所述基于所述決定系數(shù)與所述均方根誤差，從所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型中確定目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，包括：基于所述決定系數(shù)、所述均方根誤差以及所述特征個(gè)數(shù)，從所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型中確定目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，其中，所述目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型的目標(biāo)指標(biāo)包括以下至少之一：所述決定系數(shù)最大、所述均方根誤差最小以及所述特征個(gè)數(shù)最少。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，所述通過(guò)所述目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型對(duì)所述測(cè)定樣本集進(jìn)行致臭物質(zhì)識(shí)別，得到目標(biāo)致臭組分，包括：通過(guò)所述目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型對(duì)所述測(cè)定樣本集進(jìn)行致臭物質(zhì)識(shí)別，得到多個(gè)致臭組分以及與所述多個(gè)致臭組分對(duì)應(yīng)的臭氣濃度貢獻(xiàn)度；從所述多個(gè)致臭組分中確定所述臭氣濃度貢獻(xiàn)度大于貢獻(xiàn)度閾值的致臭組分，作為目標(biāo)致臭組分。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，在所述通過(guò)所述目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型對(duì)所述測(cè)定樣本集進(jìn)行致臭物質(zhì)識(shí)別，得到多個(gè)致臭組分以及與所述多個(gè)致臭組分對(duì)應(yīng)的臭氣濃度貢獻(xiàn)度之后，所述方法還包括：基于所述多個(gè)致臭組分進(jìn)行shap分析，得到shap分析結(jié)果，其中，所述shap分析結(jié)果用于表示所述多個(gè)致臭組分中每個(gè)致臭組分對(duì)于預(yù)測(cè)臭氣濃度的正負(fù)影響。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，在所述基于所述多個(gè)致臭組分進(jìn)行shap分析，得到shap分析結(jié)果之后，所述方法還包括：基于所述shap分析結(jié)果，確定所述多個(gè)致臭組分中每個(gè)致臭組分之間的相互關(guān)系；基于所述相互關(guān)系，確定所述多個(gè)致臭組分中每個(gè)致臭組分對(duì)于所述預(yù)測(cè)臭氣濃度的相對(duì)重要性。

8、本發(fā)明還提供一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量裝置，包括如下模塊：獲取模塊，用于獲取畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)集，其中，所述氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)集包括訓(xùn)練樣本集與測(cè)定樣本集，所述訓(xùn)練樣本集包括至少一個(gè)氣體組分以及與所述氣體組分對(duì)應(yīng)的氣體濃度；輸入模塊，用于將所述訓(xùn)練樣本集分別輸入至多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，得到所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型輸出的預(yù)測(cè)臭氣濃度的目標(biāo)指標(biāo)，其中，所述目標(biāo)指標(biāo)包括決定系數(shù)、均方根誤差；確定模塊，用于基于所述決定系數(shù)與所述均方根誤差，從所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型中確定目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型；識(shí)別模塊，用于通過(guò)所述目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型對(duì)所述測(cè)定樣本集進(jìn)行致臭物質(zhì)識(shí)別，得到目標(biāo)致臭組分；輸出模塊，用于根據(jù)偏最小二乘回歸法基于所述目標(biāo)致臭組分，確定與所述目標(biāo)致臭組分對(duì)應(yīng)的臭氣濃度關(guān)系式，其中，所述臭氣濃度關(guān)系式用于表示所述目標(biāo)致臭組分與所述預(yù)測(cè)臭氣濃度之間的相關(guān)程度。

9、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法。

10、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法。

11、本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法。

12、本發(fā)明提供的畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法以及裝置，通過(guò)獲取畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的訓(xùn)練樣本集與測(cè)定樣本集，訓(xùn)練樣本集包括至少一個(gè)氣體組分以及與氣體組分對(duì)應(yīng)的氣體濃度；將訓(xùn)練樣本集分別輸入至多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，并根據(jù)輸出的預(yù)測(cè)臭氣濃度的決定系數(shù)與均方根誤差，確定目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，由此，能夠?qū)Ρ炔煌瑱C(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)臭氣濃度預(yù)測(cè)能力，獲得優(yōu)選的目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型；通過(guò)目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型對(duì)測(cè)定樣本集進(jìn)行致臭物質(zhì)識(shí)別，得到目標(biāo)致臭組分，由此，采用優(yōu)選機(jī)器學(xué)習(xí)模型方法得出的致臭物質(zhì)，具有廣泛適用性；根據(jù)偏最小二乘回歸法基于目標(biāo)致臭組分，確定與目標(biāo)致臭組分對(duì)應(yīng)的臭氣濃度關(guān)系式，建立致臭物質(zhì)濃度與臭氣濃度關(guān)系，預(yù)測(cè)畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中排放的臭氣濃度，并給出臭氣濃度關(guān)系式；進(jìn)而解決了相關(guān)技術(shù)中的臭氣濃度分析方法，存在局限性較高且無(wú)法識(shí)別致臭成分的技術(shù)問題。

技術(shù)特征：

1.一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，其特征在于，所述將所述訓(xùn)練樣本集分別輸入至多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，得到所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型輸出的預(yù)測(cè)臭氣濃度的目標(biāo)指標(biāo)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，其特征在于，所述目標(biāo)指標(biāo)還包括特征個(gè)數(shù)，所述基于所述決定系數(shù)與所述均方根誤差，從所述多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型中確定目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，其特征在于，所述通過(guò)所述目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型對(duì)所述測(cè)定樣本集進(jìn)行致臭物質(zhì)識(shí)別，得到目標(biāo)致臭組分，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，其特征在于，在所述通過(guò)所述目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型對(duì)所述測(cè)定樣本集進(jìn)行致臭物質(zhì)識(shí)別，得到多個(gè)致臭組分以及與所述多個(gè)致臭組分對(duì)應(yīng)的臭氣濃度貢獻(xiàn)度之后，所述方法還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法，其特征在于，在所述基于所述多個(gè)致臭組分進(jìn)行shap分析，得到shap分析結(jié)果之后，所述方法還包括：

7.一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量裝置，其特征在于，包括：

8.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法。

9.一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的臭氣濃度定量方法以及裝置，上述方法包括：獲取畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)集；將訓(xùn)練樣本集分別輸入至多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型，得到多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型輸出的預(yù)測(cè)臭氣濃度的目標(biāo)指標(biāo)，其中，目標(biāo)指標(biāo)包括決定系數(shù)、均方根誤差；基于決定系數(shù)與均方根誤差，從多個(gè)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型中確定目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型；通過(guò)目標(biāo)臭氣濃度預(yù)測(cè)模型對(duì)測(cè)定樣本集進(jìn)行致臭物質(zhì)識(shí)別，得到目標(biāo)致臭組分；根據(jù)偏最小二乘回歸法基于目標(biāo)致臭組分和臭氣濃度，確定目標(biāo)致臭組分與臭氣濃度之間的關(guān)系式，其中，臭氣濃度關(guān)系式用于表示目標(biāo)致臭組分與預(yù)測(cè)臭氣濃度之間的相關(guān)程度；通過(guò)本發(fā)明能夠識(shí)別致臭物質(zhì)組分并定量臭氣濃度。

技術(shù)研發(fā)人員：董紅敏,曹甜甜,鄭云昊,尚斌,尹福斌,張芳瑜,李曉夢(mèng),馬欣宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30