[发明专利]一种对果树进行冰冻预警的方法

说明书

技术领域

本发明涉及果树冰冻预警的研究领域，具体涉及一种基于曲线分类建模方法对果树进行冰冻预警的方法。

背景技术

冰冻对果树的伤害可能直接影响果实的产量和品质，尽管不同果树对冰冻的耐受性不同，但作为果园管理者采取适当的冰冻预防措施以减少冻害带来的经济损失至关重要。几种果园常见的防冻保护方法包括采用加热风机、喷灌等，例如，公开号为CN101543229A的中国发明专利申请公布了一种果树防冻烟雾剂，由5～8份干锯末、2～4份硝铵、1～2份废柴油、1～3份煤粉、1～2份沥青混合制成。使用该果树防冻烟雾剂能有效避免果树冻花冻果，经田间试验显示，可以提高空气温度2～3.5℃，防冻花保座果效果明显，可以提高座果率65%以上，在霜冻严重的情况下效果更显著。

这些方法的实现都有赖于我们能准确实时的获取果树邻近区域的温度信息，因此建立一个果树温度实时监测系统是构建一个可靠的冰冻预警系统的前提和基础。

通过采集到的温度信息进行冰冻预警模型的建立，传统方法在解决大规模时序曲线的预测建模问题，不足之处在于工作量太大，在实际应用中缺乏可操作性。要降低建模的工作量，必须对模型进行分类以减少建模的数量。

在大规模时序曲线建模问题中，模型种类的多寡主要由两个因素决定：（1）原始时序数据的量纲，表现为绝对值的大小；（2）原始曲线的形态，表现为曲线变化的动态趋势。一般说来，原始数据量纲差距越大，曲线形态变化越丰富，模型的种类也就越多，需要建模的数量相应也就越多。对于不同曲线，只有当原始数据的绝对值以及动态趋势都接近时，这些曲线才能表现为相近或类似。可见，要减少模型种类，进而降低建模数量，则必须要消除原始数据的量纲，从曲线变化的动态趋势上挖掘其相似点，并且使之呈现出良好的规律性，以满足建模的需要。

发明内容

本发明提供了一种对果树进行冰冻预警的方法，解决了传统方法在解决大规模时序曲线的预测建模问题中工作量大、可操作性差等缺点。

一种对果树进行冰冻预警的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）随机选择一棵果树，在该果树上安装若干个温度传感器，采集果树整个生长季节的温度数据；

（2）针对每个传感器在整个生长季节内采集的温度数据，首先对每一天的数据进行消除量纲变换得到环比发展速度累加曲线，然后对所有曲线进行曲线分类，再针对每一类曲线建模得到与各个时间点相对应的温度预测模型；

（3）在该果树的下一季生长季节内，输入当前时间点以及需预测温度的位置，选择对应的温度模型，利用该温度模型计算得到对应位置的预测温度，将预测温度与设定值比较，当预测温度低于设定值时进行报警。

本发明采用环比发展速度消除量纲，得到的环比发展速度累加曲线是一条消除量纲且变化趋势相对稳定的递增曲线，减少模型种类，进而降低建模数量，减小大规模时序曲线的预测建模问题中的工作量，增强建模过程的可操作性，降低预警成本。

优选地，步骤（2）中，采用自组织映射神经网络方法进行曲线分类。参照文献（龙文，王惠文.2008,曲线分类建模方法及其在多地区GDP预测中的应用.系统工程理论与实践71-75.）中公开的方法。

为了使检测范围尽可能的覆盖整个果树，增大对冰冻点预警的准确度，优选地，步骤（2）中，所述温度传感器安装数量为40～50个。

进一步优选地，步骤（2）中，所述温度传感器均匀地分散于整棵果树中。

数据的采集得越密集，最终得到的数据可信度越高，但是相应的工作量也会增加，数据采集的量少，相应的工作量会降低，但是数据的可信度也会下降，因此，本发明中权衡数据处理的工作量和数据的可信度，优选地，步骤（1）中所述温度传感器的测量频率设置为6～30秒。即每个温度传感器每隔6～30秒采集一次温度信息，每个传感器每分钟采集2～10个温度数据。

优选地，步骤（2）中对采集的温度信息进行筛选，其中选择日落至次日日出时间（20:09:30PM-05:45:30AM）进行冰冻预警模型的建立。

预测温度跟设定值比较时，根据果树的种类不同，设定值不同，针对樱桃树时，该设定值为0℃。

与传统的方法相比，本发明具有如下技术效果：

本发明采用曲线分类建模方法研究果树冰冻预警模型的建立，实现了樱桃树冰冻点的提前预警，降低了因冰冻对果实产量带来的经济损失，具有极强的适用性、经济性和应用价值。

附图说明

图1为樱桃树上48个温度传感器的安装位置示意图；