An ensembled method for predicting dissolved oxygen level in aquaculture environment

水产养殖 氧气 生化工程 环境科学 环境化学 计算机科学 生物系统 化学 生物 渔业 工程类 有机化学
作者
Dachun Feng,Qianyu Han,Longqin Xu,Ferdous Sohel,Shahbaz Gul Hassan,Shuangyin Liu
出处
期刊:Ecological Informatics [Elsevier BV]
卷期号:80: 102501-102501 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.ecoinf.2024.102501
摘要

Dissolved oxygen (DO) level is an important indicator aquaculture quality. This study proposes an ensembled method, WTD-GWO-SVR, combining wavelet threshold denoising (WTD), grey wolf optimization (GWO), and support vector regression (SVR) for accurately predicting DO levels. Addressing challenges such as high noise, poor data quality, and non-linearity and non-stationary properties of time series data, our method integrates SVR for regression-based estimation, WTD for data denoising, and GWO for optimizing the SVR parameters and the Gaussian kernel's radial basis function. We collected a dataset using a variety of low-cost sensors in a real aquaculture setting. Our comprehensive evaluation on the dataset demonstrates that WTD-GWO-SVR achieved mean squared error, mean absolute error, and R2 values of 0.38%, 3.81%, and 99.73%, respectively. It also consistently outperformed the back-propagation neural network and the long short-term memory model. It also achieved superior computational time performance compared to these methods. The high throughput and accuracy of WTD-GWO-SVR make it a potential choice for DO level prediction in water quality monitoring systems.

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