馬鈴薯儲藏監(jiān)控與預測系統(tǒng)

趙如金 張志成

(1.北方民族大學計算機科學與工程學院 銀川 750021；2.北方民族大學電氣信息工程學院 銀川 750021)

現(xiàn)今，馬鈴薯已成為我國主糧計劃的重要元素，本文由寧夏教育廳項目和橫向課題項目為基礎，為實現(xiàn)馬鈴薯窖藏技術的智能化、一體化加入時序預測，對馬鈴薯儲藏周期進行預測，從而更好的實現(xiàn)馬鈴薯種薯的儲藏，減少儲藏中損失。

1 智能馬鈴薯儲藏系統(tǒng)的意義

通過使用智能控制提升馬鈴薯種薯儲藏的效率，提升儲藏規(guī)模，減少人力成本。本系統(tǒng)通過硬件設備對馬鈴薯種薯窖內(nèi)環(huán)境進行監(jiān)控，引入RNN（循環(huán)神精網(wǎng)絡）的改進型LSTM（長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡）對馬鈴薯儲藏周期進行預測，使系統(tǒng)可以提前對升溫與二氧化碳濃度變化進行有效應對，從而進一步提升馬鈴薯儲藏窖內(nèi)的馬鈴薯種薯品質。通過智能化檢測與預測實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)儲藏。

2 智能馬鈴薯儲藏系統(tǒng)硬件設計

本項目基于STM32主控模塊控制傳感器檢測馬鈴薯窖內(nèi)環(huán)境溫濕度與CO2濃度使用，控制風機與CO2發(fā)生器等外設對窖內(nèi)環(huán)境進項調(diào)整，主控制箱設在門口，可以通過監(jiān)控系統(tǒng)主控制屏觀察以及控制棚內(nèi)環(huán)境，從而減少人在出入馬鈴薯儲藏窖時對馬鈴薯種薯造成的環(huán)境變化，從而減少馬鈴薯種薯良品率下降等問題，如圖1所示。

圖1 馬鈴薯儲藏硬件結構圖

3 智能馬鈴薯儲藏系統(tǒng)軟件設計

通過對3年內(nèi)馬鈴薯種薯儲藏窖內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析，得出馬鈴薯在儲藏時需要經(jīng)歷三個階段，本項目引入LSTM（長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡）對數(shù)據(jù)進行時許預測，可以對一天內(nèi)馬鈴薯窖內(nèi)環(huán)境變化進行補償調(diào)整，也可以對馬鈴薯種薯儲藏的3個主要階段進行提前預測并作出環(huán)境補償控制。通過使用LSTM時許預測：

（1）馬鈴薯種薯入窖的前期兩個月對馬鈴薯種薯塊莖進行降溫通風處理，如果棚內(nèi)溫度高于預測值則風機進行工作降低窖內(nèi)溫度。（2）中期的3個月溫度控制在3℃左右保證馬鈴薯種薯不受凍害。（3）后期預測3個月窖內(nèi)溫度上升至5℃左右激發(fā)一定的馬鈴薯活性以便于種植。圖2為馬鈴薯Web端監(jiān)控平臺。

圖2 Web端馬鈴薯遠程監(jiān)控平臺

4 結語

通過結合馬鈴薯監(jiān)控系統(tǒng)下位機硬件與上位機服務器中LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡時序預測與Web端監(jiān)控平臺相結合，打造出更加智能的馬鈴薯種薯儲藏監(jiān)控與預測平臺，從而使得馬鈴薯種薯儲藏良品率有一定的提升，對我國馬鈴薯種薯智能儲藏方面有著重要意義。