本發(fā)明涉及農(nóng)漁業(yè)機(jī)械監(jiān)測與控制，尤其涉及一種機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、機(jī)械應(yīng)激是指鮮活動物機(jī)體在機(jī)械作業(yè)時面對外在機(jī)械性應(yīng)激源所產(chǎn)生的應(yīng)答反應(yīng)，且其受應(yīng)激源的強(qiáng)度和持續(xù)時長影響。鮮活生物物體如鮮活水產(chǎn)品(魚蝦貝)在表型分選、分級、疫苗注射、集魚等機(jī)械作業(yè)過程中存在不可避免的機(jī)械損傷或應(yīng)激，適當(dāng)強(qiáng)度的應(yīng)激能夠提高魚類對環(huán)境的接受程度，當(dāng)其達(dá)到一定的應(yīng)激強(qiáng)度閾值時，會引發(fā)組織和器官損傷等不可逆的損傷，乃至死亡。因此，對鮮活生物物體如鮮活水產(chǎn)品(魚蝦貝)面對應(yīng)激源時的生物特征進(jìn)行監(jiān)測和控制尤為重要。

2、隨著鮮活魚作業(yè)機(jī)械的不斷涌現(xiàn)，其所構(gòu)成的連續(xù)作業(yè)系統(tǒng)展現(xiàn)出多環(huán)節(jié)的特征，但由于對其作業(yè)過程中應(yīng)激狀態(tài)的監(jiān)測相對缺乏，導(dǎo)致應(yīng)激隨作業(yè)參數(shù)產(chǎn)生較大波動。同時，鮮活魚在分級等連續(xù)作業(yè)過程中存在不可避免的多重機(jī)械損傷或應(yīng)激的累積，需避免超出限度的應(yīng)激而導(dǎo)致的魚類行為和生理失常。因此，為有效減少機(jī)械碰撞、損傷所產(chǎn)生的應(yīng)激累積，需有效的對漁業(yè)機(jī)械系統(tǒng)連續(xù)作業(yè)中的應(yīng)激情況進(jìn)行監(jiān)測、控制和消減。

3、因此，如何實(shí)現(xiàn)對鮮活生物物料連續(xù)作業(yè)過程中的機(jī)械應(yīng)激程度的監(jiān)測并且加以有效控制，當(dāng)前已成為業(yè)內(nèi)亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對鮮活生物物料連續(xù)作業(yè)過程中所受機(jī)械應(yīng)激程度進(jìn)行有效監(jiān)測，并且可以有效控制其機(jī)械應(yīng)激程度。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法，該方法應(yīng)用在所述機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制系統(tǒng)中的控制器上，所述機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制系統(tǒng)包括所述控制器、至少一個生物特征監(jiān)測設(shè)備和至少一個作業(yè)機(jī)構(gòu)參數(shù)解釋器，所述方法包括如下步驟。

3、從各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)獲取各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的作業(yè)參數(shù)；各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)為與所述監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的作業(yè)機(jī)構(gòu)，是產(chǎn)生應(yīng)激的應(yīng)激源；

4、從各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備獲取各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備所在的各監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的生物特征信息；各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備所在的各監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的生物特征信息為鮮活生物體接收到各所述作業(yè)結(jié)構(gòu)基于各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的作業(yè)參數(shù)產(chǎn)生的應(yīng)激源后與所述應(yīng)激源互作時產(chǎn)生的；

5、基于各監(jiān)測位點(diǎn)的生物特征信息、應(yīng)激程度預(yù)測值和預(yù)設(shè)的累積應(yīng)激程度期望值，確定各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令；

6、將所述各作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令通過作業(yè)機(jī)構(gòu)參數(shù)解釋器發(fā)送給各作業(yè)機(jī)構(gòu)；所述執(zhí)行指令用于供各作業(yè)機(jī)構(gòu)根據(jù)執(zhí)行指令確定各作業(yè)機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)，并指導(dǎo)受控機(jī)械系統(tǒng)基于各工作參數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的作業(yè)操作，以達(dá)到在預(yù)設(shè)的約束條件下對鮮活生物的應(yīng)激程度進(jìn)行控制，所述受控機(jī)械系統(tǒng)包含至少一個作業(yè)機(jī)構(gòu)。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法，所述控制器還包括比較器，所述基于各監(jiān)測位點(diǎn)的生物特征信息、應(yīng)激程度預(yù)測值和預(yù)設(shè)的累積應(yīng)激程度期望值，確定各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令，包括：

8、基于各所述監(jiān)測位點(diǎn)的生物特征信息，確定作業(yè)過程中各所述監(jiān)測位點(diǎn)的累積應(yīng)激程度值；

9、基于實(shí)時監(jiān)測的應(yīng)激強(qiáng)度值和應(yīng)激程度期望值，確定累積應(yīng)激強(qiáng)度期望值；

10、利用所述比較器，將各所述監(jiān)測位點(diǎn)的累積應(yīng)激程度值對應(yīng)的預(yù)測值與所述預(yù)設(shè)的累積應(yīng)激程度期望值進(jìn)行比較，得到比較結(jié)果；

11、根據(jù)所述比較結(jié)果，確定各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的一種機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法，所述將所述各作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令通過作業(yè)機(jī)構(gòu)參數(shù)解釋器發(fā)送給各作業(yè)機(jī)構(gòu)，包括：

13、利用所述作業(yè)參數(shù)解釋器，將各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令轉(zhuǎn)化為各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)應(yīng)激消減的控制指標(biāo)；

14、根據(jù)各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)所述應(yīng)激消減的控制指標(biāo)，確定各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的命令矩陣；所述命令矩陣用于表征各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)在各所述監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)時刻的作業(yè)操作；

15、將各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的命令矩陣發(fā)送給對應(yīng)的各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法，所述將各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令轉(zhuǎn)化為各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)應(yīng)激消減的控制指標(biāo)，包括：

17、確定各所述點(diǎn)位的作業(yè)機(jī)構(gòu)的作用時間和各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)作業(yè)時力的幅值，通過根據(jù)公式(1)解出一組控制量[h(k+1),…,h(k+p)]：

18、

19、其中，ωi為非負(fù)加權(quán)系數(shù)，它代表未來各所述點(diǎn)位的應(yīng)激裕量在目標(biāo)函數(shù)中所占的比重，所述非負(fù)加權(quán)系數(shù)的值取決于各個環(huán)節(jié)所占的比重，越接近當(dāng)前時刻，所述非負(fù)加權(quán)系數(shù)的值愈大；jp表示向后預(yù)測p個點(diǎn)位預(yù)測輸出，yp(k+i)表示k+i點(diǎn)位的預(yù)測值，y*r(k+i)表示k+i位點(diǎn)前后結(jié)束后的期望值；變量p表示預(yù)測窗口的長度或控制的步長，

20、將所述控制量[h(k+1),…,h(k+p)]確定為各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令；

21、將各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令，通過調(diào)整各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的作業(yè)參數(shù)的作用時間和各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)作業(yè)時力的幅值，確定為各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)應(yīng)激消減的控制指標(biāo)。

22、根據(jù)本發(fā)明提供的一種機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法，所述生物特征監(jiān)測設(shè)備用于監(jiān)測并獲取某點(diǎn)位時的應(yīng)激程度值，其特征可以是基于視覺等多源感知裝置實(shí)現(xiàn)獲取，至少包括視覺圖像采集設(shè)備和生物柔性傳感器中的一種。

23、第二方面，本發(fā)明還提供一種機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制系統(tǒng)，所述機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制系統(tǒng)包括所述控制器、至少一個生物特征監(jiān)測設(shè)備和至少一個作業(yè)機(jī)構(gòu)參數(shù)解釋器；其中，

24、各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備，用于監(jiān)測各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備所在的各監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的生物特征信息；

25、所述控制器，從各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)獲取各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的作業(yè)參數(shù)；各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)為與所述監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的作業(yè)機(jī)構(gòu)，用于產(chǎn)生應(yīng)激源；

26、從各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備獲取各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備所在的各監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的生物特征信息；各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備所在的各監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的生物特征信息為鮮活生物體接收到各所述作業(yè)結(jié)構(gòu)基于各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的作業(yè)參數(shù)產(chǎn)生的應(yīng)激源后與所述應(yīng)激源互作時產(chǎn)生的；

27、基于各所述監(jiān)測位點(diǎn)的生物特征信息和預(yù)設(shè)的累積應(yīng)激程度期望值，確定各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令；

28、將各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令發(fā)送給各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)；

29、各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)參數(shù)解釋器，用于根據(jù)所述執(zhí)行指令確定各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)，并基于各所述工作參數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的作業(yè)操作，以在預(yù)設(shè)的約束條件下對鮮活生物的應(yīng)激程度進(jìn)行控制。

30、第三方面，本發(fā)明還提供一種機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制裝置，應(yīng)用在所述機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制系統(tǒng)中的控制器上，所述機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制系統(tǒng)包括所述控制器、至少一個生物特征監(jiān)測設(shè)備和至少一個作業(yè)機(jī)構(gòu)參數(shù)解釋器，所述裝置包括：獲取模塊和控制模塊；

31、獲取模塊，用于從各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)獲取各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的作業(yè)參數(shù)；各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)為與所述監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的作業(yè)機(jī)構(gòu)，是產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)激的應(yīng)激源；

32、從各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備獲取各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備所在的各監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的生物特征信息；

33、各所述生物特征監(jiān)測設(shè)備所在的各監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的生物特征信息為鮮活生物體接收到各所述作業(yè)結(jié)構(gòu)基于各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的作業(yè)參數(shù)產(chǎn)生的應(yīng)激源后與所述應(yīng)激源互作時產(chǎn)生的；

34、控制模塊，用于基于各監(jiān)測位點(diǎn)的生物特征信息、應(yīng)激程度預(yù)測值和預(yù)設(shè)的累積應(yīng)激程度期望值，確定各所述作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令；

35、將所述各作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令通過作業(yè)機(jī)構(gòu)參數(shù)解釋器發(fā)送給各作業(yè)機(jī)構(gòu)；所述執(zhí)行指令用于供各作業(yè)機(jī)構(gòu)根據(jù)執(zhí)行指令確定各作業(yè)機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)，并指導(dǎo)受控機(jī)械系統(tǒng)基于各工作參數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的作業(yè)操作，以達(dá)到在預(yù)設(shè)的約束條件下對鮮活生物的應(yīng)激程度進(jìn)行控制，所述受控機(jī)械系統(tǒng)包含至少一個作業(yè)機(jī)構(gòu)。

36、第四方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法。

37、第五方面，本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法。

38、第六方面，本發(fā)明還提供一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法。

39、本發(fā)明提供的機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制方法和系統(tǒng)，該方法應(yīng)用在機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制系統(tǒng)中的控制器上，機(jī)械應(yīng)激監(jiān)測控制系統(tǒng)包括控制器、至少一個生物特征監(jiān)測設(shè)備和至少一個作業(yè)機(jī)構(gòu)參數(shù)解釋器，該方法包括：首先，從各作業(yè)機(jī)構(gòu)獲取各作業(yè)機(jī)構(gòu)的作業(yè)參數(shù)，其中，各作業(yè)機(jī)構(gòu)為與監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的作業(yè)機(jī)構(gòu)；從各生物特征監(jiān)測設(shè)備獲取各生物特征監(jiān)測設(shè)備所在的各監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的生物特征信息，其中，各生物特征監(jiān)測設(shè)備所在的各監(jiān)測位點(diǎn)對應(yīng)的生物特征信息為鮮活生物體接收到各執(zhí)行結(jié)構(gòu)基于各作業(yè)機(jī)構(gòu)的作業(yè)參數(shù)產(chǎn)生的應(yīng)激源后與應(yīng)激源互作時產(chǎn)生的；然后，基于各監(jiān)測位點(diǎn)的生物特征信息預(yù)測值和預(yù)設(shè)的累積應(yīng)激程度期望值，確定各作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令；進(jìn)而，通過作業(yè)機(jī)構(gòu)參數(shù)解釋器將各作業(yè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令發(fā)送給各作業(yè)機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行指令用于供各作業(yè)機(jī)構(gòu)根據(jù)執(zhí)行指令確定各作業(yè)機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)，并基于各工作參數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的作業(yè)操作，以達(dá)到在預(yù)設(shè)的約束條件下對鮮活生物的應(yīng)激程度進(jìn)行控制。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對鮮活生物物料的應(yīng)激程度進(jìn)行有效監(jiān)測，并且可以有效控制應(yīng)激程度。