基于擴展自回歸模型的茶園土壤含水量預測方法研究.pdf

1、以物聯(lián)網(wǎng)技術為載體的智能農(nóng)業(yè)依靠國家農(nóng)業(yè)發(fā)展政策，成為未來我國科技進步的主力。精準灌溉技術是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施與高新技術有機結合的基礎上發(fā)展來的技術，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨勢。精準灌溉技術的主要目的就是通過科學技術避免農(nóng)田因盲目灌溉導致的水資源浪費和農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，合理利用水資源，從而達到提高經(jīng)濟效益的目的。
　　茶園微滴灌系統(tǒng)的應用實現(xiàn)了對茶樹的精準灌溉和茶園種植的精細化管理，對提高茶園種植的現(xiàn)代化水平、節(jié)約水資源、提升茶葉品質具有重要意義

2、。土壤水分含量是茶園是否進行灌溉的重要依據(jù)。因此，對土壤墑情的精準把握是實現(xiàn)精準灌溉的前提，土壤中不同深度的含水量是土壤墑情的重要指標。
　　茶樹種植密集，多處于山區(qū)、坡地，還有影響無線傳感器節(jié)點的通信距離的樹木等通信障礙物，合理布置傳感器可靠有效的采集土壤水分溫度及養(yǎng)分信息十分重要。為此，本文主要研究內(nèi)容和研究成果如下:
　　(1)介紹了茶園信息遠程監(jiān)測系統(tǒng)，茶園信息遠程監(jiān)測由兩部分組成:信息采集方法和遠程傳輸?；赯ig

3、Bee的無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點模塊、匯聚點模塊和路由模塊，構建能夠覆蓋茶園目標信息的多跳、自組織無線傳感器網(wǎng)絡。信息采集主要通過高精度環(huán)境感知設備、無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)網(wǎng)絡節(jié)點，室外PH自動氣象站，以及實時終端控制設備，完成茶園信息的實時獲取和遠程傳輸。遠程傳輸采用Welleplus WR200系列控制器。與中央處理器配套的GPRS模塊，為RS485通訊，使用Modbus作為通訊協(xié)議。
　　(2)監(jiān)測數(shù)據(jù)中會出現(xiàn)誤差數(shù)據(jù)，無法直接使

4、用這些數(shù)據(jù)進行分析和建模，將錯誤和誤差帶入到數(shù)據(jù)分析中將影響結果。采用拉伊達準則進行粗大誤差剔除，然后通過小波降噪進行去噪處理。由于茶園環(huán)境參數(shù)空間分布不均勻，單一傳感器數(shù)據(jù)時間或空間可能存在局部性缺失和不足，采用基于分批估計的數(shù)據(jù)融合技術對同類傳感器數(shù)據(jù)分別進行時間和空間上的融合，形成對茶園環(huán)境參數(shù)的統(tǒng)一性的描述。
　　(3)對多深度土壤的水分含量進行預測，對于制定合理科學的灌溉計劃安排意義重大。介紹了一種基于ARX模型的可對多

5、深度土壤水分含量進行預測的模型，模型可根據(jù)少量層次的土壤含水量的測量結果對其他層次的土壤含水量進行預測。采用相關性分析確定模型輸入輸出，利用一段時間的土壤含水量數(shù)據(jù)對模型進行訓練，確定模型結構和模型參數(shù)。在預測階段，訓練好的模型則可以根據(jù)已有數(shù)據(jù)對其他深度的土壤水分含量進行預測。用相對誤差RE、均方根誤差RMSE和模型擬合度Fit來評價模型的有效性。
　　(4)構建茶園信息平臺，通過土壤水分預測模型預測值與茶樹水分指標對比進行預警