[发明专利]一种融合随机森林算法的设施光环境调控方法

摘要

本发明是一种融合随机森林算法的设施光环境调控方法，针对目前常用的光合速率模型(多元回归、线性拟合等)存在的拟合度低，拟合公式复杂等问题，采用改进鱼群算法的光合速率模型寻优方法，建立融合随机森林算法的光合作用调控模型；针对传统嵌入式光环境控制系统不能直接加载智能算法模型、设备的可靠性低、系统响应慢等问题，设计一种可以实现算法移植的树莓派系统框架和平台体系，该设备主要由树莓派主控节点、传感器监测节点和LED调光节点组成，各节点之间通过ZigBee无线技术实现信息交互；该发明有效地弥补了传统设施农业中补光系统的不足，在设施光环境调控中具有算法移植性好、补光过程响应快、设备可靠性高、系统升级方便等优势。

主权项

1.一种融合随机森林算法的设施光环境调控方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：根据植物生长过程中，光、二氧化碳和温度的变化对植物光合速率的影响，关联温度、光照、二氧化碳浓度环境因子，使用BP算法建立光合速率预测模型，其次采用改进鱼群算法对光合速率模型进行寻优；步骤二：通过步骤一中寻优算法找到不同温度和二氧化碳条件下的光饱和点，建立融合随机森林算法的光环境调控模型，并通过对随机特征策略选取，聚集大量分类树，提高随机森林模型的预测精度；步骤三：搭建一种可以实现模型移植的树莓派系统框架和平台体系，在调控过程中，实现对智能调控算法的跨平台移植，其设备的硬件结构主要由树莓派主控节点、传感器监测节点和LED调光节点组成，将各节点之间通过ZigBee无线技术实现信息交互，内部采用模块化设计思路；步骤四：完成上述步骤的模型建立和智能算法的跨平台移植后，在实际的调控过程中，通过参数选择界面对调控对象的基本参数的选择，监测节点实时反馈环境情况，直接调用保存好的随机森林模型，在界面中就可以看到模型计算出此时的光环境调控的目标值，通过与环境的输入光照强度比较，计算出当前环境实际需要的光子通量密度值,并将其转化为脉宽调制控制信号，控制LED补光节点根据实际光环境完成动态、精确调控。