中国农业气象 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (10): 1487-1502.doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2025.10.010
李娜,张舒凌,张文韬,杨启良,梁嘉平,刘小刚,杜天牧
LI Na, ZHANG Shu-ling, ZHANG Wen-tao, YANG Qi-liang, LIANG Jia-ping, LIU Xiao-gang, DU Tian-mu
摘要:
三七具有极高的药用和经济价值,喜温喜湿,温湿度是影响其生长的重要环境参数。目前,三七设施栽培以人工经验为主,设施环境调控存在严重滞后性,导致三七易受病虫害影响造成减产,严重阻碍产业发展。本研究利用卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)、长短期记忆神经网络(LSTM)和Informer模型四种深度机器学习算法初步优选设施三七温湿度预测模型,构建改进的PCA−Informer模型以提高模型训练效率和性能。同时,通过环境监测传感器实现数据采集,将PCA−Informer模型嵌入平台软件,采用Django框架结合Python技术实现平台主要功能模块,开发三七设施栽培环境监测、温湿度预测和预警平台。结果表明:(1)Informer模型相较于其他三种深度机器学习算法预测精度最高,空气温度和湿度的平均绝对误差(MAE)分别为0.860℃和3.870个百分点,决定系数(R2)分别为0.959和0.964。(2)通过Informer模型的Encoder层加入主成分分析(PCA)算法构建的PCA−Informer模型,可提高设施栽培三七温湿度预测模型的训练效率和性能。相较于Informer模型,PCA−Informer模型预测空气温度和湿度的MAE分别减少0.140℃和0.621个百分点,R2分别提高了0.0100和0.0021。(3)三七设施栽培环境监测、温湿度预测和预警平台可实现设施三七未来3d温湿度精准预测和预警。