上海凡濟生物科技有限公司;上海機礪自動化設備有限公司楊曉林獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉上海凡濟生物科技有限公司;上海機礪自動化設備有限公司申請的專利一種可監控根系溫度的農產品苗栽培溫度控制方法及系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120469514B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510963305.0,技術領域涉及:G05D23/20;該發明授權一種可監控根系溫度的農產品苗栽培溫度控制方法及系統是由楊曉林;相雅靜設計研發完成,并于2025-07-14向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種可監控根系溫度的農產品苗栽培溫度控制方法及系統在說明書摘要公布了:本發明公開了一種可監控根系溫度的農產品苗栽培溫度控制方法及系統,屬于溫度控制技術領域,其方法具體包括:實時采集農產品苗多維數據,并進行預處理,農產品苗多維數據包括:農產品苗根系溫度、土壤表層溫度、環境空氣溫度和土壤含水率,根據農產品品種及育苗階段,設定根系理想溫度基線曲線及上下限閾值,并根據預處理后的農產品苗多維數據,預測農產品苗根部溫度趨勢,根據農產品苗根部溫度趨勢預測結果,通過加熱制冷裝置,對根系微環境進行定向溫度調控;通過預測偏差指標與閾值對比,能夠在溫度偏差尚未快速擴大時就采取措施,有效避免傳統等偏差出現才調控導致的溫度過沖或遲滯,提高了控制精度和效率。
本發明授權一種可監控根系溫度的農產品苗栽培溫度控制方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種可監控根系溫度的農產品苗栽培溫度控制方法,其特征在于,包括: 實時采集農產品苗多維數據,并進行預處理,農產品苗多維數據包括:農產品苗根系溫度、土壤表層溫度、環境空氣溫度和土壤含水率; 根據農產品品種及育苗階段,設定根系理想溫度基線曲線及上下限閾值,并根據預處理后的農產品苗多維數據,預測農產品苗根部溫度趨勢,所述預測農產品苗根部溫度趨勢是將當前根系滾動平均溫度與根系理想溫度基線曲線對比,計算溫度偏差; 根據農產品苗根部溫度趨勢預測結果,通過加熱制冷裝置,對根系微環境進行定向溫度調控; 所述根據農產品品種及育苗階段,設定根系理想溫度基線曲線及上下限閾值,并根據預處理后的農產品苗多維數據,預測農產品苗根部溫度趨勢,包括: 根據農產品品種、育苗階段、土壤表層溫度、環境空氣溫度及土壤含水率,設定根系理想溫度基線曲線及上下限閾值; 根據預設時間建立滾動時間窗口,計算當前根系滾動平均溫度; 將當前根系滾動平均溫度與根系理想溫度基線曲線對比,計算溫度偏差,并預測農產品苗根部溫度趨勢; 所述根據預設時間建立滾動時間窗口,計算當前根系滾動平均溫度,包括: 設定第一時間窗口寬度為M1,對預處理后的農產品苗多維數據進行一次濾波; 設定第二時間窗口寬度為M2,計算當前根系滾動平均溫度; 所述設定第一時間窗口寬度為M1,對預處理后的農產品苗多維數據進行一次濾波,包括: 設定第一時間窗口寬度為M1,對每一時刻tk和第j個數據點,在預處理后的農產品苗多維數據中取距第j個數據點最近M1次的農產品苗根系溫度組成一個集合W; 將集合W中的數值從小到大排序; 若M1為奇數,取排序后正中間的第(M1+1)2個值作為一次濾波后的農產品苗根系溫度,若M1為偶數,取中間兩個值的均值作為一次濾波后的農產品苗根系溫度; 所述設定第二時間窗口寬度為M2,計算當前根系滾動平均溫度,包括: 設定第二時間窗口寬度為M2,為每個數據點分配一個長度為M2的環形緩沖區,環形緩沖區的初始值全部重置為一次濾波結果; 為每個數據點維護一個當前窗口內數值之和,所述當前窗口內數值之和計算方式為:初始為第一條有效數據乘以已填入的個數; 構建一個索引指針,指向下一次寫入環形緩沖區的位置,初始為0; 對每個數據點,讀取本次一次濾波的輸出,寫入索引指針的位置,并將索引指針加1,若索引指針位置達到環形緩沖區長度M2,則將索引指針重置為0,利用新值覆蓋舊值; 當環形緩沖區數據填滿時,計算環形緩沖區數據的均值,將索引均值按序組合,形成當前根系滾動平均溫度; 所述將當前根系滾動平均溫度與根系理想溫度基線曲線對比,計算溫度偏差,并預測農產品苗根部溫度趨勢,包括: 將當前根系滾動平均溫度與根系理想溫度基線曲線對比,對每個數據點,計算第一瞬時偏差,構建第一瞬時偏差集合,并判斷是否超出預設的上下限閾值; 選擇短期預測模型,根據第一瞬時偏差預測農產品苗根部溫度趨勢,對每個數據點,采用短期預測模型計算下一采樣時刻的預測值,與根系理想溫度基線曲線對比,計算第二瞬時偏差,構建第二瞬時偏差集合; 設定偏差指標,包括最大偏差、最小偏差和平均偏差,計算第一瞬時偏差集合和第二瞬時偏差集合的最大偏差、最小偏差和平均偏差; 所述根據農產品苗根部溫度趨勢預測結果,通過加熱制冷裝置,對根系微環境進行定向溫度調控,包括: 定義控制目標,如果第一瞬時偏差集合和第二瞬時偏差集合的最大偏差>0,判定制冷,如果最小偏差<0,判定加熱,如果最大偏差≤0且最小偏差≥0,判定維持當前溫度或輸出零調整; 根據農產品苗當前生長階段i,預置PID參數集,每個階段有對應的第一偏差PID參數和第二偏差PID參數; 以第二瞬時偏差集合的平均偏差作為PID的偏差信號,通過加熱制冷裝置,利用PID控制器進行加熱或制冷控制。
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