吉富罗非鱼生长模型的研究(附件)
对3个池塘的300尾吉富罗非鱼进行为期5个月的养殖，使用水产物联系统时刻记录环境及吉富罗非鱼生长指标，并计算每周池塘水温、pH、溶解氧、气温、电导率及各池塘吉富罗非鱼体重和体长的平均值。使用matlab软件对上述数据进行处理，得出吉富罗非鱼的生长模型。从结果表明，大部分神经网络体长和体重的预测输出与养殖实测的体长和体重的数值相差不大，误差在可允许范围内。该模型可能可运用于实际生产中，对实现养殖自动化管理有一定的帮助。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1 BP神经网络2
2 罗非鱼生长模型的设计 2
2.1 输入与输出层的设计 2
2.2训练样本集的设计3
2.3 BP网络隐含层的设计3
3 模型训练结果与分析3
3.1模型训练流程3
3.2模型训练步骤4
3.3 程序设计及运行4
致谢6
参考文献6
吉富罗非鱼生长模型的研究
水产102 35110201 王荆祎
引言
罗非鱼原产于非洲,为内陆热带性鱼类.其自然分布遍及非洲内陆及中东大西洋沿岸淡咸水地区,向北分布至以色列及约旦等地。由于罗非鱼具生长快,食性杂,病害少,抗病力强,适应性广等特点,适合在淡水或咸淡水的池塘、网箱、水槽、流水池、循环系统等各种水体中生长,使罗非鱼成为国际上被引种养殖最广泛的鱼种，并且被誉为未来动物性蛋白质主要来源之一。
吉富罗非鱼是由国际水生生物资源管理中心（ICLARM）,通过4个非洲原产地直接引进的尼罗罗非鱼品系（埃及、加纳、肯尼来、塞内加尔）和四个亚洲养殖比较广泛的尼罗罗非鱼品系（以色列、新加坡、泰国、中国台湾）经混合选育获得的优良品系。吉富罗非鱼相比于其他罗非鱼品种有如下优点。
1.生长速度快。吉富罗非鱼比其他品系罗非鱼快5%～30%，从2～3厘米鱼苗开始饲养，在温度适当的条件下，五个月可长到600克以上，六个月达到800克以上。在生产实践中，200克鱼种，人工饲养42天，平均体重达到650克，日增10克以上。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/> 2.背宽肉厚，出肉率高。吉富罗非鱼加工成肉片，净出肉率达42%，比奥尼罗非鱼等其他杂交罗非鱼高。
3.雄性率高，抗寒性强。吉富罗非鱼通过生物工程处理，雄性率可达99%以上。有效克服了过度繁殖的缺陷，其死亡温度低限范围是11～8.4℃，比其他品系罗非鱼高1℃左右。
4、容易驯化，起捕率高。吉富罗非鱼食欲旺盛，容易群集，从而有利于集中捕捞。
正因为吉富罗非鱼有上述诸多优点，所以其被广大养殖户认可。由于吉富罗非鱼在国内以及国外水产养殖日趋重要的地位，如何进行科学、高效地进行罗非鱼的养殖就变得相当重要。为此，本文选择吉富罗非鱼作为研究对象，建立罗非鱼生长模型，从而探索吉富罗非鱼的生长规律，为吉富罗非鱼养殖工业化做好理论基础。
关于罗非鱼类生长模型的研究，国内外已取得了一定的成果[1]。如唐章生、林勇等发表的《吉富罗非鱼生长模型研究》[2]，他们通过研究罗非鱼体长与饲养时间、体重与饲养时间、体长与体重的3个散点图来研究吉富罗非鱼满足何种生长模型。但其只是说明了随着时间的变化，吉富罗非鱼体重与体长的变化，并没有明确的说明其他因素对鱼类生长的影响。肖俊、凌正宝等发表的《尼罗罗非鱼生长相关分析及生长模型构建》[3]也有类似的结论。本文将尝试运用神经网络的方法，探索环境因素与吉富罗非鱼生长的关系，并构建吉富罗非鱼的生长模型。
1 BP神经网络
神经网络是一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。对于各因素关系复杂的系统，神经网络显示出其强大的生命力和极强的优越性。[4]
BP神经网络作为人工神经网络的重要分支,是促进该学科发展的重要力量,体现出这门科学的理论精华。1985年Rumelhart等几位学者提出误差反向传播的学习机制,经过不断改进与完善,发展成为现在的BP神经网络。BP神经网络具有完善的理论体系,清晰的算法流程,强大的数据识别和模拟功能。在解决非线性系统问题时,优势明显,突显出巨大的实际应用价值。[5]由于环境与吉富罗非鱼生长的关系复杂，很难用数学公式来表述，故尝试使用BP神经网络进行研究。[6]
BP神经网络的拓扑结构如图1：
图1 BP神经网络拓扑结构
其中，X1，X2，，Xn是神经网络的输入值，Y1，Y2，，Ym是神经网络的预测值，Wij和Wjk为BP网络权值。
2 罗非鱼生长模型的设计
2.1 输入与输出层的确立
将水温、溶解氧、pH、气温、电导率及吉富罗非鱼上周的体重作为输入层，吉富罗非鱼本周的体重作为输出层。各个环境因素与吉富罗非鱼生长的关系如下：
水温与鱼类的摄食、生长繁殖等都有密切的关系，鱼类是变温动物，它们的体温随着外界环境的变化而变化，水温的急剧变化(温差过大)，不仅可以造成对变温鱼类的热、冷应激反应，还能降低其抗病能力而患病，甚至造成大批死亡。而吉富罗非鱼本身不能耐受较低温度，水温的变化可能对吉富罗非鱼生长的影响会比其他鱼类更大。[7]
池塘中溶解氧的多少，对用鳃呼吸的鱼类有着致命的影响。低溶解氧环境因降低鱼类的载氧量造成缺氧症，是大部分鱼类食欲减退，体质下降，甚至会导致鱼类窒息死亡。[8]养殖鱼类溶解氧要求达到4~5mg/L[9]
鱼类适宜生长的pH为7.5至8.5之间，属于中性偏弱碱性[10]。碱度过高会引起“碱病”和多种异常生理、生化而迅速死亡[11]。盐碱和pH对鱼类理化的影响还有协同作用，盐碱过高时对鱼产生联合毒性作用，pH升高时同样也会加剧这种作用。[12]
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1 BP神经网络2
2 罗非鱼生长模型的设计 2
2.1 输入与输出层的设计 2
2.2训练样本集的设计3
2.3 BP网络隐含层的设计3
3 模型训练结果与分析3
3.1模型训练流程3
3.2模型训练步骤4
3.3 程序设计及运行4
致谢6
参考文献6
吉富罗非鱼生长模型的研究
水产102 35110201 王荆祎
引言
罗非鱼原产于非洲,为内陆热带性鱼类.其自然分布遍及非洲内陆及中东大西洋沿岸淡咸水地区,向北分布至以色列及约旦等地。由于罗非鱼具生长快,食性杂,病害少,抗病力强,适应性广等特点,适合在淡水或咸淡水的池塘、网箱、水槽、流水池、循环系统等各种水体中生长,使罗非鱼成为国际上被引种养殖最广泛的鱼种，并且被誉为未来动物性蛋白质主要来源之一。
吉富罗非鱼是由国际水生生物资源管理中心（ICLARM）,通过4个非洲原产地直接引进的尼罗罗非鱼品系（埃及、加纳、肯尼来、塞内加尔）和四个亚洲养殖比较广泛的尼罗罗非鱼品系（以色列、新加坡、泰国、中国台湾）经混合选育获得的优良品系。吉富罗非鱼相比于其他罗非鱼品种有如下优点。
1.生长速度快。吉富罗非鱼比其他品系罗非鱼快5%～30%，从2～3厘米鱼苗开始饲养，在温度适当的条件下，五个月可长到600克以上，六个月达到800克以上。在生产实践中，200克鱼种，人工饲养42天，平均体重达到650克，日增10克以上。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/> 2.背宽肉厚，出肉率高。吉富罗非鱼加工成肉片，净出肉率达42%，比奥尼罗非鱼等其他杂交罗非鱼高。
3.雄性率高，抗寒性强。吉富罗非鱼通过生物工程处理，雄性率可达99%以上。有效克服了过度繁殖的缺陷，其死亡温度低限范围是11～8.4℃，比其他品系罗非鱼高1℃左右。
4、容易驯化，起捕率高。吉富罗非鱼食欲旺盛，容易群集，从而有利于集中捕捞。
正因为吉富罗非鱼有上述诸多优点，所以其被广大养殖户认可。由于吉富罗非鱼在国内以及国外水产养殖日趋重要的地位，如何进行科学、高效地进行罗非鱼的养殖就变得相当重要。为此，本文选择吉富罗非鱼作为研究对象，建立罗非鱼生长模型，从而探索吉富罗非鱼的生长规律，为吉富罗非鱼养殖工业化做好理论基础。
关于罗非鱼类生长模型的研究，国内外已取得了一定的成果[1]。如唐章生、林勇等发表的《吉富罗非鱼生长模型研究》[2]，他们通过研究罗非鱼体长与饲养时间、体重与饲养时间、体长与体重的3个散点图来研究吉富罗非鱼满足何种生长模型。但其只是说明了随着时间的变化，吉富罗非鱼体重与体长的变化，并没有明确的说明其他因素对鱼类生长的影响。肖俊、凌正宝等发表的《尼罗罗非鱼生长相关分析及生长模型构建》[3]也有类似的结论。本文将尝试运用神经网络的方法，探索环境因素与吉富罗非鱼生长的关系，并构建吉富罗非鱼的生长模型。
1 BP神经网络
神经网络是一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。对于各因素关系复杂的系统，神经网络显示出其强大的生命力和极强的优越性。[4]
BP神经网络作为人工神经网络的重要分支,是促进该学科发展的重要力量,体现出这门科学的理论精华。1985年Rumelhart等几位学者提出误差反向传播的学习机制,经过不断改进与完善,发展成为现在的BP神经网络。BP神经网络具有完善的理论体系,清晰的算法流程,强大的数据识别和模拟功能。在解决非线性系统问题时,优势明显,突显出巨大的实际应用价值。[5]由于环境与吉富罗非鱼生长的关系复杂，很难用数学公式来表述，故尝试使用BP神经网络进行研究。[6]
BP神经网络的拓扑结构如图1：
图1 BP神经网络拓扑结构
其中，X1，X2，，Xn是神经网络的输入值，Y1，Y2，，Ym是神经网络的预测值，Wij和Wjk为BP网络权值。
2 罗非鱼生长模型的设计
2.1 输入与输出层的确立
将水温、溶解氧、pH、气温、电导率及吉富罗非鱼上周的体重作为输入层，吉富罗非鱼本周的体重作为输出层。各个环境因素与吉富罗非鱼生长的关系如下：
水温与鱼类的摄食、生长繁殖等都有密切的关系，鱼类是变温动物，它们的体温随着外界环境的变化而变化，水温的急剧变化(温差过大)，不仅可以造成对变温鱼类的热、冷应激反应，还能降低其抗病能力而患病，甚至造成大批死亡。而吉富罗非鱼本身不能耐受较低温度，水温的变化可能对吉富罗非鱼生长的影响会比其他鱼类更大。[7]
池塘中溶解氧的多少，对用鳃呼吸的鱼类有着致命的影响。低溶解氧环境因降低鱼类的载氧量造成缺氧症，是大部分鱼类食欲减退，体质下降，甚至会导致鱼类窒息死亡。[8]养殖鱼类溶解氧要求达到4~5mg/L[9]
鱼类适宜生长的pH为7.5至8.5之间，属于中性偏弱碱性[10]。碱度过高会引起“碱病”和多种异常生理、生化而迅速死亡[11]。盐碱和pH对鱼类理化的影响还有协同作用，盐碱过高时对鱼产生联合毒性作用，pH升高时同样也会加剧这种作用。[12]
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