一種基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法，檢測(cè)并調(diào)控微藻的光照強(qiáng)度，包含如下步驟：光照傳感器采集光照強(qiáng)度信號(hào)，將光照強(qiáng)度信號(hào)輸送至微處理器；微處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)控模糊算法、多傳感器數(shù)據(jù)融合算法的計(jì)算，將結(jié)果輸送至模糊邏輯光強(qiáng)分級(jí)調(diào)控系統(tǒng)中；控制系統(tǒng)對(duì)模糊邏輯內(nèi)外置分級(jí)調(diào)控LED燈光組進(jìn)行不同工作狀態(tài)的調(diào)控。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，使用戶對(duì)餌料微藻反應(yīng)器的操作更加方便；光源設(shè)備適合不同直徑的反應(yīng)器和藻類培養(yǎng)的光譜需求；光強(qiáng)調(diào)控可提供可靠和精確的測(cè)量參數(shù)。
【專利說明】一種基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法
[0001]【【技術(shù)領(lǐng)域】】
本發(fā)明涉及漁業(yè)養(yǎng)殖微環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域，具體地說，是一種基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法。
[0002]【【背景技術(shù)】】
關(guān)于漁業(yè)微藻養(yǎng)殖微環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)中，存在如下缺陷:
1.一些餌料微藻光生物反應(yīng)器只采用自然光作為系統(tǒng)的光源，當(dāng)微藻生長到一定階段，微藻細(xì)胞密度增加，微藻細(xì)胞自身的互相遮擋使得微藻光生物反應(yīng)器中心區(qū)域的光照強(qiáng)度變得很弱，難以滿足微藻快速生長的需要。
[0003]2.一些 餌料微藻光生物反應(yīng)器采用的是以自然光作為外部光源，輔以單根燈管作為內(nèi)置光源的設(shè)計(jì)方式。反應(yīng)罐內(nèi)部安裝部署單根燈管作為內(nèi)部光源，盡管系統(tǒng)通過安裝內(nèi)置光源達(dá)到了增加光照強(qiáng)度的效果，但是當(dāng)反應(yīng)罐外部自然光線較弱時(shí)，仍難以達(dá)到餌料微藻生長的最佳光照強(qiáng)度。
[0004]3.一些餌料微藻光生物反應(yīng)器采用的是以自然光作為外部光源，反應(yīng)罐內(nèi)部安裝部署多根燈管作為內(nèi)部光源的設(shè)計(jì)方式，這種光源設(shè)計(jì)方式提高了光照效果，但又會(huì)使得反應(yīng)罐內(nèi)部的結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜，影響罐內(nèi)部培養(yǎng)液的循環(huán)流動(dòng)，并且在夜間因無外部光源，光照效果效果不佳。
[0005]4.大多數(shù)光生物反應(yīng)器采用的是日光燈管，極易破碎，不僅安裝檢修非常困難，而且發(fā)熱量大，不宜控制溫度，能量轉(zhuǎn)化效率低。
[0006]5.一些光生物反應(yīng)器采用的是LED燈管，但燈管數(shù)量固定，光色固定，可提供的光照強(qiáng)度和光譜范圍無法調(diào)節(jié)，只適宜培養(yǎng)固定種類的藻類，而大多數(shù)藻種培養(yǎng)以藍(lán)光和白光相結(jié)合的效果較好。
[0007]現(xiàn)有的餌料微藻光生物反應(yīng)器光源設(shè)計(jì)的可調(diào)節(jié)性不足，不能隨著微藻細(xì)胞的不同培養(yǎng)階段動(dòng)態(tài)地提供最佳的光照強(qiáng)度，也不能隨著微藻種類的變化提供最佳光譜的光照效果。因?yàn)閷?duì)于不同種類的微藻在同等光強(qiáng)條件下，單色光源對(duì)微藻的生長效率的影響大小是不盡相同的；另外在微藻的生長過程中，反應(yīng)罐內(nèi)的透光度是非線性變化的，而現(xiàn)有的光源設(shè)計(jì)系統(tǒng)所提供的光照值固定光色固定，不能根據(jù)反應(yīng)罐內(nèi)微藻細(xì)胞濃度的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整光照強(qiáng)度和光譜范圍，為反應(yīng)桶內(nèi)細(xì)胞提供足夠的光照和適宜不同藻種光合反應(yīng)的光譜，使得微藻培養(yǎng)的產(chǎn)率增加相對(duì)較低，光轉(zhuǎn)化效率較低。
[0008]中國專利文獻(xiàn)CN101724547A公開了一種一種用LED可調(diào)光進(jìn)行微藻培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的方法和裝置。但其不能根據(jù)反應(yīng)罐內(nèi)微藻細(xì)胞濃度的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整光照強(qiáng)度和光譜范圍。目前，關(guān)于一種可自動(dòng)調(diào)節(jié)光色、光強(qiáng)，并針對(duì)反映罐內(nèi)的微藻細(xì)胞濃度的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整光照強(qiáng)度和光譜范圍的設(shè)備或方法還未見相關(guān)報(bào)道。
[0009]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法。[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
一種基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法，檢測(cè)并調(diào)控微藻的光照強(qiáng)度，包含如下步驟:
(1)將2個(gè)光照傳感器組成傳感器組，背靠背放置在微藻反應(yīng)罐中，將一只LED燈管安裝在反應(yīng)罐 上蓋的透明玻璃管中，將4只LED燈管安裝在反應(yīng)罐下面的反應(yīng)罐支架上，光照傳感器和LED燈管組均與外部光強(qiáng)控制器相連；
(2)光照傳感器采集光照強(qiáng)度信號(hào)，將光照強(qiáng)度信號(hào)輸送至微處理器；
(3)微處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)控模糊算法、多傳感器數(shù)據(jù)融合算法的計(jì)算，將結(jié)果輸送至模糊邏輯光強(qiáng)分級(jí)調(diào)控系統(tǒng)中；
(4)控制系統(tǒng)對(duì)模糊邏輯內(nèi)外置分級(jí)調(diào)控LED燈光組進(jìn)行不同工作狀態(tài)的調(diào)控。
[0011]所述的光照傳感器組安裝在反應(yīng)罐中透明管與反應(yīng)罐外壁的中間位置，對(duì)內(nèi)外兩側(cè)方向傳感器采集的數(shù)據(jù)的權(quán)重設(shè)定為0.25和0.75。
[0012]所述的數(shù)據(jù)融合算法為，設(shè).?表示第i個(gè)傳感器短時(shí)間內(nèi)第η次采樣的結(jié)果，其中最大值為y* ,最小的值為,則連續(xù)η次采樣時(shí)各傳感器測(cè)量算術(shù)平均值為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法，檢測(cè)并調(diào)控微藻的光照強(qiáng)度，其特征在于，包含如下步驟: (1)將2個(gè)光照傳感器組成傳感器組，背靠背放置在微藻反應(yīng)罐中，將一只LED燈管安裝在反應(yīng)罐上蓋的透明玻璃管中，將4只LED燈管安裝在反應(yīng)罐下面的反應(yīng)罐支架上，光照傳感器和LED燈管組均與外部光強(qiáng)控制器相連； (2)光照傳感器采集光照強(qiáng)度信號(hào)，將光照強(qiáng)度信號(hào)輸送至微處理器； (3)微處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)控模糊算法、多傳感器數(shù)據(jù)融合算法的計(jì)算，將結(jié)果輸送至模糊邏輯光強(qiáng)分級(jí)調(diào)控系統(tǒng)中； (4)控制系統(tǒng)對(duì)模糊邏輯內(nèi)外置分級(jí)調(diào)控LED燈光組進(jìn)行不同工作狀態(tài)的調(diào)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法，其特征在于，所述的光照傳感器組安裝在反應(yīng)罐中透明管與反應(yīng)罐外壁的中間位置，對(duì)內(nèi)外兩側(cè)方向傳感器采集的數(shù)據(jù)的權(quán)重設(shè)定為0.25和0.75。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)融合算法為，設(shè)Λ?表示第i個(gè)傳感器短時(shí)間內(nèi)第η次采樣的結(jié)果,其中最大值為，最小的值為Λβ，則連續(xù)η次采樣時(shí)各傳感器測(cè)量算術(shù)平均值&為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法，其特征在于，所述的光強(qiáng)調(diào)控模糊算法為，將整個(gè)光照系統(tǒng)的光源設(shè)備中的LED燈管組開關(guān)分為四種工作狀態(tài)，經(jīng)多傳感器融合算法得到罐內(nèi)光照度值，同時(shí)計(jì)算出藻細(xì)胞濃度，作為模糊推理控制器的輸入變量，接著再將此輸入量作標(biāo)準(zhǔn)化處理，將其變化范圍影射到響應(yīng)論域中，通過隸屬函數(shù)建立清晰量與模糊量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定輸入值對(duì)應(yīng)于語言變量的語言值作為模糊控制推理的輸入。
5.模糊控制推理以規(guī)則庫和輸入變量為依據(jù)，經(jīng)模糊推理得到分級(jí)光源設(shè)備的模糊結(jié)果，通過控制光源設(shè)備的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)光照強(qiáng)度的分級(jí)調(diào)控。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多傳感器測(cè)量和數(shù)據(jù)融合的模糊邏輯光強(qiáng)調(diào)控方法，其特征在于，所述的LED燈管組工作狀態(tài)為，所有燈管都關(guān)閉為工作狀態(tài)O，單獨(dú)開啟內(nèi)置燈管為工作狀態(tài)1，再開啟外置光源的任意對(duì)角線上的兩根燈管為工作狀態(tài)2，所有燈管都開啟為工作狀態(tài)3。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103974511SQ201410170074
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】陳明, 趙海樂, 周汝雁, 馮國富, 郭慶娟 申請(qǐng)人:上海海洋大學(xué)