[发明专利]一种基于数字孪生的智能油茶树剪枝决策方法

说明书

本发明提供了一种基于数字孪生的智能油茶树剪枝决策方法。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，其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，通过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，若不合格则通过剪枝决策系统中的油茶剪枝专家系统实时修改剪枝方案直至合格为止，若合格，则在物理空间内进行剪枝。

技术领域

本发明属于果树修剪技术领域，更具体地，涉及一种基于数字孪生的智能油茶树剪枝决策方法。

背景技术

油茶是我国的重要经济树种，其茶籽加工所得的茶油是优质食用油，其中含有的不饱和脂肪酸和多种生理活性成分能够保障人体健康。由于品种混杂，管理粗放，造成低产、低效，严重影响了我国油茶产业的可持续发展，而修剪是保证油茶丰产、稳产的重要技术措施之一。但是目前油茶树修剪大多数都是依靠人工进行修剪，而人工修剪大多依靠经验，很难使得修剪后的油茶树的产量能够达到最大值，即便目前的油茶树剪枝农艺已经相对完善，如CN106818262A和CN106258739A相对完整的介绍了油茶树从幼苗开始的修剪农艺，但是剪枝工人掌握剪枝农艺的程度却是参差不齐，所以急需一种能够正确指导人工进行油茶树剪枝的方法，从而能够降低修剪带来的低产量影响。

发明内容

本发明的目的包括提供一种基于数字孪生的智能油茶树剪枝决策方法，以改善至少部分上述问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

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