[发明专利]一种基于数字孪生的智能油茶树剪枝决策方法

权利要求书

1.一种基于数字孪生的智能油茶树剪枝决策方法，其特征在于，首先将从物理空间获取的实时数据进行油茶树剪枝数字空间的建立，油茶树剪枝数字空间包括了油茶树剪枝孪生数据库、油茶树数字模型以及数字油茶树剪枝决策系统，所述油茶树数字模型包括油茶树三维立体模型和油茶树生长预测模型，所述数字油茶树剪枝决策系统包括油茶剪枝专家系统和油茶树透光度检测模型，所述油茶剪枝专家系统包括油茶树剪枝判定模型、油茶树生长数据库和油茶树剪枝农艺知识库，其次油茶树剪枝孪生数据库的数据驱动油茶树数字模型，并且将油茶树数字模型的数据传输到数字油茶树剪枝决策系统中制定初步油茶树剪枝方案；然后根据剪枝方案进行油茶树数字剪枝，数字剪枝后重构油茶树数字模型并使用油茶树生长预测模型进行剪枝后的油茶树生长情况仿真；最后将仿真结果反馈至数字油茶树剪枝决策系统判断油茶树生长状况是否合格，若不合格则通过数字油茶树剪枝决策系统中的油茶剪枝专家系统实时修改油茶树剪枝方案直至合格为止，若合格，则在物理空间内进行剪枝，具体步骤如下：

步骤1：建立油茶树剪枝数字空间

步骤1.1：获取实时数据建立油茶树剪枝孪生数据库

在实体油茶树种植基地中安装各类的传感器以便实时获取油茶树及油茶树枝几何尺寸参数、油茶树果实生长情况、光照强度、湿度、温度、土壤、空气以及工作人员在内的物理实体动态信息，并且实时传输到油茶树剪枝数字空间中进行油茶树剪枝孪生数据库的建立；

步骤1.2：建立油茶树数字模型

根据步骤1.1中获取的油茶树剪枝孪生数据库建立油茶树数字模型，其中包括油茶树三维立体模型和油茶树生长预测模型；

步骤1.3：建立数字油茶树剪枝决策系统

通过步骤1.1中获取的油茶树剪枝孪生数据库以及油茶树剪枝农艺需求建立数字油茶树剪枝决策系统，所述数字油茶树剪枝决策系统包括油茶树透光度检测模型和油茶剪枝专家系统两个部分，所述油茶剪枝专家系统包括油茶树剪枝判定模型、油茶树生长数据库和油茶树剪枝农艺知识库，所述油茶树剪枝判定模型是通过收集大量需修剪的枝条图片样本进行机器学习形成的判定模型；

步骤1.4：油茶树剪枝方案初定

通过向步骤1.3中所建立的数字油茶树剪枝决策系统传输油茶树孪生数据可以得出相对应的油茶树透光度、油茶树需剪枝的位置和数量结合油茶树剪枝农艺知识库由系统制定初步的剪枝方案；

步骤1.5：进行油茶树数字剪枝和油茶树生长仿真

根据步骤1.4所确定的初步剪枝方案进行数字剪枝之后，再次返回油茶树数字模型，重新修正油茶树三维立体模型，再利用油茶树生长预测模型对剪枝后的油茶树进行生长仿真，最后得出仿真结果；

步骤1.6：仿真结果分析验证剪枝方案的可行性

将步骤1.5所得的计算及仿真结果再次传输至数字油茶树剪枝决策系统中的油茶剪枝专家系统，通过油茶剪枝专家系统进行油茶树生长状况指标的对比，判断剪枝方案是否可行，若方案可行，则进行下一步骤，若方案不可行，则通过油茶剪枝专家系统给出的修改建议重复步骤1.5~步骤1.6，直至方案通过；

步骤2：在物理空间执行剪枝方案

根据步骤1.6中得出的最终的剪枝方案，在物理空间通过指导工作人员进行实体的剪枝操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智能油茶树剪枝决策方法，其特征在于，步骤1中的物理实体动态信息包括但不局限于油茶树及油茶树枝几何尺寸参数、油茶树果实生长情况、光照强度、湿度、温度、土壤、空气以及工作人员。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智能油茶树剪枝决策方法，其特征在于，所述数字油茶树剪枝决策系统中的油茶剪枝专家系统能够在接收到数据的同时给与油茶树剪枝的建议并且制定剪枝方案和对数字模型仿真结果的判断，所述油茶树剪枝农艺知识库包含了所有品种的油茶树的剪枝农艺知识，所述油茶树生长数据库包含了所有品种的油茶树每一年的生长状况指标的标准区间。