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廊道封閉采收自動識別方法及系統(tǒng)

專利號
CN119339249B
公開日期
2025-03-25
申請人
科芯(天津)生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司(天津市濱海新區(qū)濱海-中關(guān)村科技園融匯商務(wù)園四區(qū)3號樓1門)
發(fā)明人
胡建龍
IPC分類
G06V20/10; G06N3/006; G06N3/0442; G06N3/0464; G06N3/092; G06T17/00; G06V10/26; G06V10/44; G06V10/54; G06V10/56; G06V10/80; G06V10/82; G01D21/02; A01D46/30
技術(shù)領(lǐng)域
采收,植物,廊道,商品率,成熟度,庫存量,庫存,果實,成熟,參數(shù)
地域: 天津市 天津市濱海新區(qū)

摘要

本發(fā)明提供一種廊道封閉采收自動識別方法及系統(tǒng),涉及采收技術(shù)領(lǐng)域,包括獲取廊道封閉區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù),計算廊道內(nèi)植物的生長狀況,得到植物生長數(shù)據(jù);同時實時獲取廊道內(nèi)植物的圖像并進行分割處理,得到植物區(qū)域圖像,識別植物的成熟度,得到植物成熟度數(shù)據(jù);根據(jù)植物生長數(shù)據(jù)和植物成熟度數(shù)據(jù),判斷廊道內(nèi)植物是否達到采收條件,若植物達到采收條件,則控制采收執(zhí)行機構(gòu)對廊道內(nèi)的植物進行采收操作,并獲取采收量數(shù)據(jù),基于采收量數(shù)據(jù),計算商品率和庫存量;調(diào)整植物生長模型中的環(huán)境參數(shù),根據(jù)調(diào)整后的環(huán)境參數(shù),重復(fù)執(zhí)行計算商品率和庫存量的步驟,直至商品率達到預(yù)設(shè)商品率閾值且?guī)齑媪康陀陬A(yù)設(shè)庫存量閾值,完成廊道封閉采收自動識別。

說明書

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[0127] S103.分別將計算得到的商品率和庫存量與預(yù)設(shè)商品率閾值和庫存量閾值進行比較,若商品率低于預(yù)設(shè)商品率閾值或庫存量高于預(yù)設(shè)庫存量閾值,則調(diào)整廊道封閉區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù),控制廊道封閉區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù)以優(yōu)化植物生長狀況;根據(jù)調(diào)整后的環(huán)境參數(shù),重復(fù)執(zhí)行計算商品率和庫存量的步驟,直至商品率達到預(yù)設(shè)商品率閾值且?guī)齑媪康陀陬A(yù)設(shè)庫存量閾值,完成廊道封閉采收自動識別。 [0128] 在一種可選的實施例中, [0129] 分別將計算得到的商品率和庫存量與預(yù)設(shè)商品率閾值和庫存量閾值進行比較,若商品率低于預(yù)設(shè)商品率閾值或庫存量高于預(yù)設(shè)庫存量閾值,則調(diào)整廊道封閉區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù),控制廊道封閉區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù)以優(yōu)化植物生長狀況包括: [0130] 將廊道封閉采收環(huán)境的商品率、庫存量和能耗作為多目標(biāo)優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù),建立包含溫度、濕度和光照等環(huán)境參數(shù)的決策變量向量,構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型; [0131] 利用多目標(biāo)優(yōu)化算法求解所述多目標(biāo)優(yōu)化模型,并引入智能變異操作符和智能交叉操作符,自適應(yīng)調(diào)整多目標(biāo)優(yōu)化算法參數(shù),得到廊道封閉采收環(huán)境參數(shù)的最優(yōu)解集; [0132] 基于廊道封閉采收環(huán)境參數(shù)的最優(yōu)解集,引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求導(dǎo)向的決策偏好信息,通過設(shè)置商品率、庫存量和能耗目標(biāo)權(quán)重,以及定義的目標(biāo)滿意度閾值和模糊決策規(guī)則,對最優(yōu)解集中的環(huán)境參數(shù)組合進行評價和排序,并結(jié)合農(nóng)業(yè)專家知識和實踐經(jīng)驗,得到最優(yōu)的環(huán)境參數(shù)組合,并生成環(huán)境參數(shù)的智能調(diào)優(yōu)方案,將得到的智能調(diào)優(yōu)方案應(yīng)用于廊道封閉采收環(huán)境的實際控制過程。 [0133] 示例性地,在廊道封閉采收環(huán)境中,環(huán)境參數(shù)的調(diào)優(yōu)需要綜合考慮多個目標(biāo),如商品率、庫存量和能耗等。為了實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的智能調(diào)優(yōu),首先需要將其建模為多目標(biāo)優(yōu)化問題。 [0134] 針對環(huán)境參數(shù)智能調(diào)優(yōu)的多目標(biāo)優(yōu)化問題,采用融合了粒子群優(yōu)化算法的全局搜索能力和進化策略的局部搜索能力的求解方法,通過自適應(yīng)調(diào)整粒子的飛行行為和進化操作,實現(xiàn)了高效的多目標(biāo)優(yōu)化求解。進一步地,引入自適應(yīng)編碼策略根據(jù)優(yōu)化過程中粒子的收斂狀態(tài),動態(tài)調(diào)整決策變量的編碼精度。在算法的初始階段,采用較低的編碼精度,加快粒子的全局探索速度;隨著迭代的進行,逐步提高編碼精度,增強粒子的局部搜索能力。編碼精度的調(diào)整通過自適應(yīng)函數(shù)實現(xiàn),如指數(shù)型函數(shù)或?qū)?shù)型函數(shù)等。還引入智能變異操作符和智能交叉操作符。智能變異操作符根據(jù)粒子的適應(yīng)度值和多樣性信息,自適應(yīng)調(diào)整變異步長和變異概率。對于適應(yīng)度值較高且多樣性較低的粒子,采用較小的變異步長和較高的變異概率,促進局部搜索;對于適應(yīng)度值較低且多樣性較高的粒子,采用較大的變異步長和較低的變異概率,鼓勵全局探索。智能交叉操作符通過引入知識驅(qū)動機制,根據(jù)歷史優(yōu)化經(jīng)驗,自適應(yīng)選擇交叉方式和交叉概率。對于歷史最優(yōu)解附近的粒子,采用均勻交叉或算術(shù)交叉等精細(xì)的交叉方式,并提高交叉概率;對于距離歷史最優(yōu)解較遠(yuǎn)的粒子,采用兩點交叉或多點交叉等簡單的交叉方式,并降低交叉概率。 [0135] 通過多目標(biāo)粒子群優(yōu)化與進化策略相結(jié)合的求解方法,可以得到環(huán)境參數(shù)的帕累托最優(yōu)解集。根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品市場需求和能源成本等因素,合理設(shè)置商品率、庫存量和能耗目標(biāo)的權(quán)重,綜合評估各個帕累托最優(yōu)解的優(yōu)劣。也可以根據(jù)農(nóng)業(yè)專家知識和經(jīng)驗,設(shè)定各個目標(biāo)的滿意度閾值,選擇滿足閾值要求的帕累托最優(yōu)解。通過決策偏好的引入和分析,可以從帕累托最優(yōu)解集中選出最符合實際需求的環(huán)境參數(shù)組合,并生成環(huán)境參數(shù)的智能調(diào)優(yōu)方案,將得到的智能調(diào)優(yōu)方案應(yīng)用于廊道封閉采收環(huán)境的實際控制過程。 [0136] 在一種可選的實施例中, [0137] 利用多目標(biāo)優(yōu)化算法求解所述多目標(biāo)優(yōu)化模型,并引入智能變異操作符和智能交叉操作符,自適應(yīng)調(diào)整多目標(biāo)優(yōu)化算法參數(shù),得到廊道封閉采收環(huán)境參數(shù)的最優(yōu)解集包括: [0138] 初始化由環(huán)境參數(shù)組合構(gòu)成的粒子群,并評估每個粒子的適應(yīng)度值和非支配關(guān)系,更新粒子的個體歷史最優(yōu)位置和全局非支配解集; [0139] 對粒子群進行快速非支配排序和擁擠距離計算,選擇優(yōu)先級高于閾值的粒子作為父代粒子,引入智能變異操作符,自適應(yīng)調(diào)整變異步長和變異概率,同時引入智能交叉操作符,自適應(yīng)調(diào)整交叉方式和交叉概率,得到子代粒子; [0140] 將父代粒子與子代粒子合并,基于非支配關(guān)系進行篩選得到目標(biāo)粒子群,并引入自適應(yīng)權(quán)重因子和方向修正因子對粒子速度進行更新,生成新的位置向量,重復(fù)迭代直到滿足預(yù)設(shè)的終止條件,得到廊道封閉采收環(huán)境參數(shù)的最優(yōu)解集; [0141] 其中,自適應(yīng)權(quán)重因子的計算公式如下: [0142] ; [0143] 其中, 表示自適應(yīng)權(quán)重因子,ωmax表示慣性權(quán)重的上界,ωmin表示慣性權(quán)重的下界, 表示粒子i在第t次迭代時的適應(yīng)度值, 表示當(dāng)前粒子群的最小適應(yīng)度值, 表示當(dāng)前粒子群的平均適應(yīng)度值; [0144] 方向修正因子的計算公式如下: [0145] ;

權(quán)利要求

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