高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，主要由衛(wèi)星信息接收模塊、通信模塊、存儲模塊、嵌入式系統(tǒng)和顯示模塊構(gòu)成；所述的衛(wèi)星信息接收模塊分別與存儲模塊、通信模塊相連接；所述的通信模塊、嵌入式系統(tǒng)分別與存儲模塊相連接；所述的存儲模塊、嵌入式系統(tǒng)分別與顯示模塊相連接；所述的衛(wèi)星信息接收模塊上設(shè)有無線通訊天線和有線通訊接口。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、安全可靠、使用成本低；是基于高光譜遙感技術(shù)而設(shè)計的專門用于甘蔗糖分分析的設(shè)備。
【專利說明】高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種甘蔗糖分分析設(shè)備，具體涉及了一種高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高光譜遙感是在電磁波譜的可見光、近紅外、中紅外和熱紅外波段范圍內(nèi)，獲取許多非常窄的光譜連續(xù)的影像數(shù)據(jù)的技術(shù)，可以收集到上百個非常窄的光譜波段信息。高光譜遙感是當(dāng)前遙感技術(shù)的前沿領(lǐng)域，它利用很多很窄的電磁波波段從感興趣的物體獲得有關(guān)數(shù)據(jù)，包含了豐富的空間、輻射和光譜三重信息。該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查、植被研究、災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域。
[0003]甘蔗糖分預(yù)測是在蔗糖榨季生產(chǎn)之前，對新榨季的甘蔗蔗糖分進行預(yù)測。在生產(chǎn)上，每年的榨季開始前，糖廠都要進行榨季生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作，包括安排砍運、生產(chǎn)、準(zhǔn)備輔料等。上級主管部門也要下達蔗糖生產(chǎn)任務(wù)與各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。上述工作都要依據(jù)于農(nóng)務(wù)部門對蔗區(qū)甘蔗糖分的預(yù)測。因此這是蔗糖生產(chǎn)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對甘蔗的優(yōu)化收割和蔗糖生產(chǎn)有重要影響。
[0004]已有的研究表明，氣候因素(降雨量、日照程度、溫度)、甘蔗品種與植期、土壤質(zhì)量等因素對甘蔗糖分的影響較大。據(jù)此建立了多種糖分預(yù)測模型，如基于榨季的氣象糖分預(yù)測模型，二次曲線模型、分段Logistic模型等?，F(xiàn)有的模型多是針對某一個或兩個影響因素進行研究，預(yù)測時有較大的局限性。且數(shù)據(jù)來源僅僅是某一區(qū)域的幾個糖廠，甚至是某一個糖廠，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)沒有普遍性。高光譜遙感的大面積數(shù)據(jù)采集，不受氣候影響，不需人工干預(yù)，十分適用于農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集，而基于高光譜遙感的甘蔗糖分預(yù)測技術(shù)在國內(nèi)還是空白。所以，市場上急需一種結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、使用成本低的基于高光譜遙感且專門應(yīng)用于甘蔗糖分分析的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、安全可靠、使用成本低的，并基于高光譜遙感技術(shù)而設(shè)計的專門用于甘蔗糖分分析的裝置。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，主要由衛(wèi)星信息接收模塊、通信模塊、存儲模塊、嵌入式系統(tǒng)和顯示模塊構(gòu)成；所述的衛(wèi)星信息接收模塊分別與存儲模塊、通信模塊相連接；所述的通信模塊、嵌入式系統(tǒng)分別與存儲模塊相連接；所述的存儲模塊、嵌入式系統(tǒng)分別與顯示模塊相連接；其中，所述的存儲模塊設(shè)有遙感信息庫、氣候信息庫、糖分歷史庫、甘蔗信息庫和糖分預(yù)測模型庫；在糖分預(yù)測模型庫中存儲有由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建好的糖分預(yù)測模型，包括基礎(chǔ)糖分分析子模型、氣候糖分分析子模型、土壤糖分分析子模型和環(huán)境糖分分析子模型；所述的嵌入式系統(tǒng)設(shè)有糖分預(yù)測單元、砍運預(yù)測單元、模型構(gòu)建單元和模型更新單元; 所述的衛(wèi)星信息接收模塊從遙感衛(wèi)星地面接收站、氣象站和蔗區(qū)農(nóng)業(yè)部門獲取相應(yīng)的歷史信息數(shù)據(jù)，傳輸給存儲模塊進行存儲，嵌入式系統(tǒng)中的模型構(gòu)建單元讀取存儲模塊中相應(yīng)的歷史信息數(shù)據(jù)，構(gòu)建相應(yīng)的糖分預(yù)測模型后傳輸給存儲模塊進行存儲；在榨季開始前，需要對糖分進行預(yù)測時，衛(wèi)星信息接收模塊從遙感衛(wèi)星地面接收站和氣象站獲取相應(yīng)的最新信息數(shù)據(jù)，傳輸給存儲模塊進行存儲，嵌入式系統(tǒng)中的糖分預(yù)測單元從存儲模塊中獲取最新信息數(shù)據(jù)和糖分預(yù)測模型，并將最新信息數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的糖分預(yù)測模型中進行分析處理，獲取相應(yīng)的預(yù)測值，再將各個預(yù)測值分別與各自對應(yīng)的影響因子相乘，所得乘積進行求和，得到最終的糖分預(yù)測值；嵌入式系統(tǒng)中的砍運預(yù)測單元根據(jù)糖分預(yù)測值，并結(jié)合歷史糖分數(shù)據(jù)和生長期數(shù)據(jù)進行反演，得到獲取最大糖分的最佳砍運時間，生成具體砍運方案，作為糖廠安排本榨季砍運工作的參考依據(jù)。
[0007]作為本發(fā)明的進一步說明，所述的通信模塊包括用于發(fā)送通信短報文的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航通信芯片和用于移動數(shù)據(jù)無線通信的SM卡。
[0008]作為本發(fā)明的進一步說明，所述的衛(wèi)星信息接收模塊上設(shè)有無線通訊天線和有線通訊接口。
[0009]作為本發(fā)明的進一步說明，所述的存儲模塊包括用于運行嵌入式系統(tǒng)并存放少量的實時數(shù)據(jù)的內(nèi)置內(nèi)存卡和用于長期存放大量數(shù)據(jù)的外置內(nèi)存卡。
[0010]作為本發(fā)明的進一步說明，所述的嵌入式系統(tǒng)采用兼容手機操作系統(tǒng)的微處理器；所述的顯示模塊采用的是觸摸顯示屏。顯示模塊用于與使用者進行交互，可以顯示裝置的運行狀態(tài)、各類數(shù)據(jù)和預(yù)測結(jié)果等，也可以接收使用者通過觸摸屏輸入的指令。
[0011]作為本發(fā)明的進一步說明，所述的歷史信息數(shù)據(jù)包括從遙感衛(wèi)星地面接收站獲取的蔗區(qū)的海量歷史高光譜遙感數(shù)據(jù)、從蔗區(qū)所在地的氣象站獲取的氣候信息、由蔗區(qū)農(nóng)業(yè)部門提供的甘蔗基本信息和由蔗區(qū)的各個糖廠提供的歷史糖分數(shù)據(jù)；所述的最新信息數(shù)據(jù)包括從遙感衛(wèi)星地面接收站獲取最新的高光譜遙感數(shù)據(jù)和從蔗區(qū)所在地的氣象站獲取最新的氣候信息。
[0012]上述的高光譜遙感數(shù)據(jù)包括光合作用量、輻射量、植被指數(shù)、土壤含水量、有機質(zhì)含量和礦物質(zhì)含量；所述的氣候信息包括晝夜溫差、降雨量和光照度；所述的甘蔗基本信息包括甘蔗品種、植期、宿根年份、生長周期、種植密度和長勢指數(shù)。
[0013]作為本發(fā)明的進一步說明，所述的基礎(chǔ)糖分分析子模型的輸入信息包括甘蔗品種、植期、宿根年份、生長周期、種植密度和長勢；所述的氣候糖分分析子模型的輸入信息包括晝夜溫差、降雨量和光照度；所述的土壤糖分分析子模型的輸入信息包括土壤含水量、有機質(zhì)含量和礦物質(zhì)含量；所述的環(huán)境糖分分析子模型的輸入信息包括光合作用量和輻射量。
[0014]作為本發(fā)明的進一步說明，嵌入式系統(tǒng)中的模型構(gòu)建單元構(gòu)建糖分預(yù)測模型時采用的建模方法包括差分方程法、數(shù)據(jù)擬合法、線性規(guī)劃法和概率統(tǒng)計法。
[0015]作為本發(fā)明的進一步說明，所述的影響因子通過繪制甘蔗基礎(chǔ)信息、氣候、土壤和環(huán)境數(shù)據(jù)與糖分歷史數(shù)據(jù)的特征曲線圖，并以每條特征曲線的平均斜率作為該特征的影響因子。
[0016]本發(fā)明中的嵌入式系統(tǒng)是整個裝置的管理平臺，負責(zé)從存儲模塊中提取出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并建立糖分分析模型，定期進行模型更新，并主要根據(jù)最新實時數(shù)據(jù)通過糖分分析模型進行糖分預(yù)測和砍運預(yù)測。
[0017]基礎(chǔ)糖分分析子模型建立如下:經(jīng)過大量歷史數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，甘蔗糖分高低不僅與品種、植期、宿根年份等固有信息相關(guān)，還受種植密度和各生長期的長勢所影響。因此基礎(chǔ)糖分分析子模型的建立要從上述幾個特征入手，找到與糖分的線性關(guān)系建立數(shù)學(xué)函數(shù)。首先從甘蔗信息庫中獲取甘蔗的品種、植期和宿根年份信息，通過品種信息可以得到生長周期持續(xù)時間。將甘蔗的生長周期劃分為6個時期(蔗莖、花芽分化、孕穗、抽穗、開花和結(jié)實)，不同的品種對于每個時期所用的生長時間是不同的。結(jié)合植期(春植、夏植、秋植和冬植)即可計算出目前該品種蔗所處的是哪個生長期。然后建立時序空間，通過遙感信息進行各個生長期的甘蔗長勢分析，得到各生長期長勢的優(yōu)劣性指數(shù)。接著利用遙感信息分析出來的歸一化植被指數(shù)NDVI定量估算甘蔗種植密度，求出象元的NDVI值與裸圖區(qū)域的NDVI值之差，以及純植被象元的NDVI值與裸圖區(qū)域的NDVI值之差，兩者的比值即為種植密度。將品種、植期、種植密度、長勢指數(shù)和宿根年份數(shù)據(jù)作為模型的輸入，糖分歷史數(shù)據(jù)作為模型的輸出，使用線性規(guī)劃、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練等方式建立目標(biāo)函數(shù)，形成基礎(chǔ)糖分分析子模型，并存入存儲模塊的模型庫中。
[0018]氣候糖分分析子模型建立如下:在大量的歷史氣候數(shù)據(jù)中選取天氣狀況、降雨量、風(fēng)速、溫度、濕度、晝夜溫差、光照度等典型氣候因子，結(jié)合糖分歷史數(shù)據(jù)建立時序變化曲線圖，發(fā)現(xiàn)對糖分影響最大的氣候因素是晝夜溫差、降雨量和光照度；因此用于作為氣候糖分分析模型的輸入?yún)?shù)。從氣候信息庫中獲取大量晝夜溫差、降雨量、光照度的歷史數(shù)據(jù)，作為模型的輸入，糖分歷史數(shù)據(jù)作為模型的輸出，經(jīng)過反復(fù)的迭代、演算逐漸接近目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的同化值修正目標(biāo)函數(shù)的各參數(shù)值(即修正目標(biāo)函數(shù)的系數(shù))，建立氣候糖分分析模型，并存入存儲模塊的模型庫中。
[0019]土壤糖分分析子模型建立如下:實驗表明，土壤質(zhì)量和成分能夠影響甘蔗的糖分高低。為了找出土壤特征與糖分的關(guān)系，必須先將土壤特征數(shù)據(jù)從高光譜遙感信息中提取出來。需要提取的土壤特征有土壤含水量、土壤有機質(zhì)含量和土壤礦物質(zhì)含量。首先在高光譜遙感信息中選擇具有最小均方根誤差的光譜波段，結(jié)合相對反射率法、一階微分方法、差分方法對土壤含水量進行估算。然后進行土壤有機質(zhì)含量的估算，利用光譜微分技術(shù)對部分反射光譜數(shù)值進行數(shù)學(xué)模擬，確定光譜曲線拐點。將事先測定好的土樣有機質(zhì)含量與光譜反射率數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析，計算相關(guān)系數(shù)。利用反射率對數(shù)一階微分方程建立回歸方程，采用逐步回歸分析法，建立土壤有機質(zhì)預(yù)測方程。之后進行土壤礦物質(zhì)含量估算，以光譜反射率(反射率倒數(shù)，反射率對數(shù)，反射率一階微分等)作為自變量，土樣礦物質(zhì)含量作為因變量，運用多元線性回歸、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立數(shù)學(xué)模型。最后，將土壤含水量、有機質(zhì)含量和礦物質(zhì)含量作為模型的輸入，糖分歷史數(shù)據(jù)作為模型的輸出，不斷進行反演迭代，得到土壤數(shù)據(jù)與糖分的關(guān)系，建立土壤糖分分析子模型，并存入存儲模塊的模型庫中。
[0020]環(huán)境糖分分析子模型建立如下:甘蔗的光合作用強度和效果對糖分高低具有較大影響作用，因此作為環(huán)境糖分分析的對象。將甘蔗葉面積指數(shù)(LAI)與吸收光合有效輻射(APAR)歷史數(shù)據(jù)進行比對分析，建立函數(shù)關(guān)系式；由于甘蔗葉的光合特性、呼吸特性、空間配置都相等，只是葉面積指數(shù)有差異，因此可根據(jù)葉面積指數(shù)的大小表明群體光合曲線的變化狀況；以歸一化植被指數(shù)(NDVI)分別與葉面積指數(shù)、吸收光合有效輻射作圖，找出兩兩之間的關(guān)聯(lián)性。將估算出的光合作用量與輻射量作為模型的輸入，糖分歷史數(shù)據(jù)作為模型的輸出，不斷調(diào)整目標(biāo)函數(shù)的參數(shù)，反演出環(huán)境糖分分析子模型，并存入存儲模塊的模型庫中。
[0021]上述模型建立后，通過分別繪制各影響因素(品種等基礎(chǔ)因素、氣候因素、土壤因素、環(huán)境因素)與糖分歷史數(shù)據(jù)的關(guān)系特征曲線并進行分析，確定各影響因素對糖分的影響大小，制定對應(yīng)的影響因子，再將各子模型的預(yù)測值與影響因子的乘積進行求和，得到最終的糖分預(yù)測值。根據(jù)糖分預(yù)測值與該品種歷史數(shù)據(jù)比對，分析出要達到預(yù)測值所需的生長時間，與當(dāng)前時間結(jié)合即可得到最優(yōu)砍運時間。
[0022]在本發(fā)明中，衛(wèi)星信息接收模塊主要接收兩類信息，一類是從遙感衛(wèi)星地面接收站獲取高光譜遙感原始影像數(shù)據(jù)，另一類是從氣象站獲取海量歷史氣候信息。原始遙感數(shù)據(jù)要先進行光譜分析，主要是對高光譜遙感影像進行分類監(jiān)測，采用光譜空間分析法、特征空間分析法、混合像元分解法、分層分區(qū)圖像分類法、多時相分析方法和多源數(shù)據(jù)結(jié)合法等將影像中的特征數(shù)據(jù)提取出來。通過對原始波段進行各種代數(shù)運算能夠得到各種光譜信息和植被指數(shù)，主要包括AVI (距平植被指數(shù))、NDVI (歸一化差值植被指數(shù))、RVI (比值植被指數(shù))、PVI (垂直植被指數(shù))、DVI (差異植被指數(shù))、GVI (綠度植被指數(shù))、SAVI (土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù))、DVIEVI (差值環(huán)境植被指數(shù))、VCI (條件植被指數(shù))、TCI (條件溫度指數(shù))、NDTI(歸一化溫度指數(shù))、VTCI (條件植被溫度指數(shù))和GVMI (全局植被濕度指數(shù))等。分析出來的數(shù)據(jù)和結(jié)果存入遙感信息庫中。歷史氣候信息包括每天的降雨量、晝夜溫差和光照度等，存入氣候信息庫中。
[0023]本發(fā)明的通信模塊通過兩種方式與遠程信息管理中心系統(tǒng)或移動終端(如手機)進行雙向通信。衛(wèi)星信息接收模塊采集到的原始數(shù)據(jù)以及經(jīng)過嵌入式系統(tǒng)分析后的糖分預(yù)測結(jié)果和砍運預(yù)測結(jié)果可以通過其傳送到遠程控制系統(tǒng)或移動終端，同時也可以接收遠程控制系統(tǒng)或移動終端發(fā)送過來的指令信息，如要求預(yù)測某地的糖分或更新模型等。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備的優(yōu)點:
1.本發(fā)明的高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、安全可靠、使用成本低；是基于高光譜遙感技術(shù)而設(shè)計的專門用于甘蔗糖分分析的設(shè)備。衛(wèi)星信息接收模塊主要用于接收高光譜遙感數(shù)據(jù)和氣候信息數(shù)據(jù)；嵌入式系統(tǒng)則可以對數(shù)據(jù)進行分析，得出糖分的預(yù)測值；通信模塊可以讓該裝置與遠程管理中心或其他移動終端相互傳輸數(shù)據(jù)；顯示模塊則是用于與使用者進行交互，可以顯示裝置的運行狀態(tài)、各類數(shù)據(jù)和預(yù)測結(jié)果等，也可以接收使用者通過觸摸屏輸入的指令。
[0025]2.使用高光譜遙感進行甘蔗生長環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，覆蓋面積廣，無人值守，數(shù)據(jù)精確度高。
[0026]3.采用了基礎(chǔ)糖分分析子模型、氣候糖分分析子模型、土壤糖分分析子模型和環(huán)境糖分分析子模型，充分考慮到影響糖分變化的各個影響因素，提高了預(yù)測的準(zhǔn)確度和科學(xué)性。
[0027]4.能夠根據(jù)糖分預(yù)測結(jié)果給出砍運方案建議，為糖廠的生產(chǎn)決策提供參考依據(jù)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框架示意圖?！揪唧w實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和最佳實施例對本發(fā)明進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下實施例。
[0030]實施例:
如圖所示，一種高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，主要由衛(wèi)星信息接收模塊、通信模塊、存儲模塊、嵌入式系統(tǒng)和顯示模塊構(gòu)成；所述的衛(wèi)星信息接收模塊分別與存儲模塊、通信模塊相連接；所述的通信模塊、嵌入式系統(tǒng)分別與存儲模塊相連接；所述的存儲模塊、嵌入式系統(tǒng)分別與顯示模塊相連接；其中，所述的存儲模塊設(shè)有遙感信息庫、氣候信息庫、糖分歷史庫、甘蔗信息庫和糖分預(yù)測模型庫；在糖分預(yù)測模型庫中存儲有由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建好的糖分預(yù)測模型，包括基礎(chǔ)糖分分析子模型、氣候糖分分析子模型、土壤糖分分析子模型和環(huán)境糖分分析子模型；所述的嵌入式系統(tǒng)設(shè)有糖分預(yù)測單元、砍運預(yù)測單元、模型構(gòu)建單元和模型更新單元；
所述的衛(wèi)星信息接收模塊從遙感衛(wèi)星地面接收站、氣象站和蔗區(qū)農(nóng)業(yè)部門獲取相應(yīng)的歷史信息數(shù)據(jù)，傳輸給存儲模塊進行存儲，嵌入式系統(tǒng)中的模型構(gòu)建單元讀取存儲模塊中相應(yīng)的歷史信息數(shù)據(jù)，構(gòu)建相應(yīng)的糖分預(yù)測模型后傳輸給存儲模塊進行存儲；在榨季開始前，需要對糖分進行預(yù)測時，衛(wèi)星信息接收模塊從遙感衛(wèi)星地面接收站和氣象站獲取相應(yīng)的最新信息數(shù)據(jù)，傳輸給存儲模塊進行存儲，嵌入式系統(tǒng)中的糖分預(yù)測單元從存儲模塊中獲取最新信息數(shù)據(jù)和糖分預(yù)測模型，并將最新信息數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的糖分預(yù)測模型中進行分析處理，獲取相應(yīng)的預(yù)測值，再將各個預(yù)測值分別與各自對應(yīng)的影響因子相乘，所得乘積進行求和，得到最終的糖分預(yù)測值；嵌入式系統(tǒng)中的砍運預(yù)測單元根據(jù)糖分預(yù)測值，并結(jié)合歷史糖分數(shù)據(jù)和生長期數(shù)據(jù)進行反演，得到獲取最大糖分的最佳砍運時間，生成具體砍運方案，作為糖廠安排本榨季砍運工作的參考依據(jù)。
[0031]上述的通信模塊包括用于發(fā)送通信短報文的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航通信芯片和用于移動數(shù)據(jù)無線通信的SIM卡；衛(wèi)星信息接收模塊上設(shè)有無線通訊天線和有線通訊接口 ；存儲模塊包括用于運行嵌入式系統(tǒng)并存放少量的實時數(shù)據(jù)的內(nèi)置內(nèi)存卡和用于長期存放大量數(shù)據(jù)的外置內(nèi)存卡；嵌入式系統(tǒng)采用兼容手機操作系統(tǒng)的微處理器；顯示模塊采用的是觸摸顯示屏。
[0032]該裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、安全可靠、使用成本低；采用了基礎(chǔ)糖分分析子模型、氣候糖分分析子模型、土壤糖分分析子模型和環(huán)境糖分分析子模型，充分考慮到影響糖分變化的各個影響因素，提高了預(yù)測的準(zhǔn)確度和科學(xué)性；能夠根據(jù)糖分預(yù)測結(jié)果給出砍運方案建議，為糖廠的生產(chǎn)決策提供參考依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，主要由衛(wèi)星信息接收模塊、通信模塊、存儲模塊、嵌入式系統(tǒng)和顯示模塊構(gòu)成；所述的衛(wèi)星信息接收模塊分別與存儲模塊、通信模塊相連接；所述的通信模塊、嵌入式系統(tǒng)分別與存儲模塊相連接；所述的存儲模塊、嵌入式系統(tǒng)分別與顯示模塊相連接；其特征在于:所述的存儲模塊設(shè)有遙感信息庫、氣候信息庫、糖分歷史庫、甘蔗信息庫和糖分預(yù)測模型庫；在糖分預(yù)測模型庫中存儲有由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建好的糖分預(yù)測模型，包括基礎(chǔ)糖分分析子模型、氣候糖分分析子模型、土壤糖分分析子模型和環(huán)境糖分分析子模型；所述的嵌入式系統(tǒng)設(shè)有糖分預(yù)測單元、砍運預(yù)測單元、模型構(gòu)建單元和模型更新單元； 所述的衛(wèi)星信息接收模塊從遙感衛(wèi)星地面接收站、氣象站和蔗區(qū)農(nóng)業(yè)部門獲取相應(yīng)的歷史信息數(shù)據(jù)，傳輸給存儲模塊進行存儲，嵌入式系統(tǒng)中的模型構(gòu)建單元讀取存儲模塊中相應(yīng)的歷史信息數(shù)據(jù)，構(gòu)建相應(yīng)的糖分預(yù)測模型后傳輸給存儲模塊進行存儲；在榨季開始前，需要對糖分進行預(yù)測時，衛(wèi)星信息接收模塊從遙感衛(wèi)星地面接收站和氣象站獲取相應(yīng)的最新信息數(shù)據(jù)，傳輸給存儲模塊進行存儲，嵌入式系統(tǒng)中的糖分預(yù)測單元從存儲模塊中獲取最新信息數(shù)據(jù)和糖分預(yù)測模型，并將最新信息數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的糖分預(yù)測模型中進行分析處理，獲取相應(yīng)的預(yù)測值，再將各個預(yù)測值分別與各自對應(yīng)的影響因子相乘，所得乘積進行求和，得到最終的糖分預(yù)測值；嵌入式系統(tǒng)中的砍運預(yù)測單元根據(jù)糖分預(yù)測值，并結(jié)合歷史糖分數(shù)據(jù)和生長期數(shù)據(jù)進行反演，得到獲取最大糖分的最佳砍運時間，生成具體砍運方案，作為糖廠安排本榨季砍運工作的參考依據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，其特征在于:所述的通信模塊包括用于發(fā)送通信短報文的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航通信芯片和用于移動數(shù)據(jù)無線通信的SM卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，其特征在于:所述的衛(wèi)星信息接收模塊上設(shè)有無線通訊天線和有線通訊接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，其特征在于:所述的存儲模塊包括用于運行嵌入式系統(tǒng)并存放少量的實時數(shù)據(jù)的內(nèi)置內(nèi)存卡和用于長期存放大量數(shù)據(jù)的外置內(nèi)存卡。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，其特征在于:所述的嵌入式系統(tǒng)采用兼容手機操作系統(tǒng)的微處理器；所述的顯示模塊采用的是觸摸顯示屏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，其特征在于:所述的歷史信息數(shù)據(jù)包括從遙感衛(wèi)星地面接收站獲取的蔗區(qū)的海量歷史高光譜遙感數(shù)據(jù)、從蔗區(qū)所在地的氣象站獲取的氣候信息、由蔗區(qū)農(nóng)業(yè)部門提供的甘蔗基本信息和由蔗區(qū)的各個糖廠提供的歷史糖分數(shù)據(jù)；所述的最新信息數(shù)據(jù)包括從遙感衛(wèi)星地面接收站獲取最新的高光譜遙感數(shù)據(jù)和從蔗區(qū)所在地的氣象站獲取最新的氣候信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，其特征在于:所述的高光譜遙感數(shù)據(jù)包括光合作用量、輻射量、植被指數(shù)、土壤含水量、有機質(zhì)含量和礦物質(zhì)含量；所述的氣候信息包括晝夜溫差、降雨量和光照度；所述的甘蔗基本信息包括甘蔗品種、植期、宿根年份、生長周期、種植密度和長勢指數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，其特征在于:所述的基礎(chǔ)糖分分析子模型的輸入信息包括甘蔗品種、植期、宿根年份、生長周期、種植密度和長勢；所述的氣候糖分分析子模型的輸入信息包括晝夜溫差、降雨量和光照度；所述的土壤糖分分析子模型的輸入信息包括土壤含水量、有機質(zhì)含量和礦物質(zhì)含量；所述的環(huán)境糖分分析子模型的輸入信息包括光合作用量和輻射量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，其特征在于:所述嵌入式系統(tǒng)中的模型構(gòu)建單元構(gòu)建糖分預(yù)測模型時采用的建模方法包括差分方程法、數(shù)據(jù)擬合法、線性規(guī)劃法和概率統(tǒng)計法。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜遙感甘蔗糖分分析裝置，其特征在于:所述的影響因子通過繪制甘蔗基礎(chǔ)信息、氣候、土壤和環(huán)境數(shù)據(jù)與糖分歷史數(shù)據(jù)的特征曲線圖，并以每條特征曲線的平均斜率作為該特征的影響因子。
【文檔編號】G01N21/25GK103760113SQ201410039694
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】林興志, 潘翔 申請人:林興志, 廣西卡西亞科技有限公司