1.一种温室大棚土壤参数测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)根据对温室大棚的空气和土壤数据的记录,统计出空气温度、湿度、二氧化碳含量、空气流量,对应时刻的土壤温度、含水量、二氧化碳含量的数据;将空气温度、湿度、二氧化碳含量、空气流量作为输入参量,将土壤温度、含水量、二氧化碳含量作为输出参量,建立神经网络,根据已有的历史监测数据,使用BP神经网络,附加动量学习规则,训练神经网络;
2)根据农作物生长所需的土壤的温度、含水量、二氧化碳含量的理想值,由粒子群算法,求解神经网络的最优输入参量,即空气温度、湿度、二氧化碳含量、空气流量;
3)根据上一循环神经网络估计误差判断是否需要人工采样,如需要,通过人工采样然后离线分析,对比得出实测的土壤温度、含水量、二氧化碳含量与神经网络估计出的土壤温度、含水量、二氧化碳含量的误差,然后将这组实测土壤温度、含水量、二氧化碳含量数据,以及神经网络估计与实测的土壤温度、含水量、二氧化碳含量误差数据一起,使用附加动量学习规则,更新训练神经网络;如不需要人工采样,则返回步骤2)。
2.如权利要求1所述的温室大棚土壤参数测量方法,其特征在于,所述粒子群算法,步骤如下:
1)初始化粒子群:确定粒子群大小NP,粒子群算法迭代次数NG,初始化粒子位置,计算每个粒子的适应度并初始化全局最优解与个体最优解;
计算粒子适应度的函数为:
其中,Oi表示神经网络输出向量的第i个元素,O′i为理论期望的输出向量的第i个元素;
2)更新粒子群:粒子群的运动方程如下:
v(t)=ω·v(t-1)+c1·(lbest-x(t))+c2·(gbest-x(t))x(t+1)=x(t)+c3·v(t)
其中ω取为 i为粒子群算法的本次迭代次数,c1,c2,c3为常数,lbest为每个粒子搜索过的个体最优解,gbest为所有粒子搜索过的全局最优解;
3)计算本次迭代的粒子适应度,更新个体最优解与全局最优解:即对每个粒子,将本次迭代产生的适应度,与当前个体最优解相比,取适应度较小的为个体最优解,与所有粒子搜索过的全局最优解相比,取适应度较小的为全局最优解;
4)判断是否达到迭代NG次,若是,则输出全局最优解,若否,则返回步骤2)。
3.如权利要求2所述的温室大棚土壤参数测量方法,其特征在于,所述粒子群算法步骤
2)的c1,c2取值为3,c3取值为0.4。
4.如权利要求1所述的温室大棚土壤参数测量方法,其特征在于,所述附加动量学习法,更新规则如下式:其中△ω(t)=ω(t)-ω(t-1),ET为神经网络的训练误差,η为权重,a为动量因子,取
0.95。
5.一种温室大棚土壤参数测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)根据对温室大棚的空气和土壤数据的记录,统计出空气温度、湿度、二氧化碳含量、空气流量,对应时刻的土壤温度、含水量、二氧化碳含量的数据;将空气温度、湿度、二氧化碳含量、空气流量作为输入参量,将土壤温度、含水量、二氧化碳含量作为输出参量,建立神经网络,根据已有的历史监测数据,使用BP神经网络,附加动量学习规则,训练神经网络;
2)根据农作物生长所需的土壤的温度、含水量、二氧化碳含量的理想值,由遗传算法,求解神经网络的最优输入参量,即空气温度、湿度、二氧化碳含量、空气流量;所述遗传算法包括以下步骤:①采用实数编码,初始化染色体,形成初始种群;
②利用适应度函数评价各代中的每个染色体;
②进行遗传操作;
④重新计算每个个体的适应值;
⑤选择好新种群后,对新种群中的最优个体进行保留,用上代的最优个体取代本代的最差个体;
⑥判断是否达到进化代数,若没有,则返回第②步,否则结束;
⑦将新种群中的最优个体的值作为和,保持不变,采用BP算法进行学习,直到满足性能指标;
3)根据上一循环神经网络估计误差判断是否需要人工采样,如需要,通过人工采样然后离线分析,对比得出实测的土壤温度、含水量、二氧化碳含量与神经网络估计出的土壤温度、含水量、二氧化碳含量的误差,然后将这组实测土壤温度、含水量、二氧化碳含量数据,以及神经网络估计与实测的土壤温度、含水量、二氧化碳含量误差数据一起,使用附加动量学习规则,更新训练神经网络;如不需要人工采样,则返回步骤2)。