基于动态贝叶斯网络的果实成熟分布预测及采摘决策方案研究

【摘要】在我国的农业生产生活中,由于信息缺乏及农民之间缺乏合作,抵御自然灾害和市场风险的能力较差。将信息技术应用到农业生产中,能够有效的解决以上问题。信息技术的应用促进农业生产精细化、科学化发展,最终能够实现农业可持续发展。农业生产发展必须满足“天时地利”条件,“天时”指的是气象因素,也是农业生产中的很重要的因素之一。整个农业生产过程是一个完整的系统,是对气候、地形、生物等自然资源的充分利用、调节、改造的过程,在这个系统中还要加入经济因素、社会因素、技术因素、政策因素等才能形成优质高收益的农产品。因此在这个复杂的系统中,如何针对这些影响因素做出合适的农业活动是尤其重要的。基于当前农业信息化的相关研究之上,本文尝试通过计算机技术解决果实成熟期采摘效益问题。由于果实成熟阶段,异常天气对其经济效益的影响较大,如强降雨等。对于此类突发情况,一般可以通过提前采摘来减少果实损失。但是,由于果实的市场价值与其成熟情况密切相关,而在强降雨天气到来之前提前采摘又会影响其市场价值。本文针对异常天气到来,首先根据动态贝叶斯网络预测果实成熟分布,然后详细分析了影响收益的因素,提出了一种智能决策推荐算法,为果农提供最优的采摘方案,使得果农的损失最小,收益达到最大。本文的工作主要分为两个部分,一是提出一种果实成熟分布预测算法,能够在给定天气的条件下,预测得到不同成熟分布的概率值。二是构建了果实采摘方案模型,并提出了一种优化算法,向果农推荐最优的采摘方案,使得果农收益最大。具体的工作如下：(1)确定果实当前成熟状态。不同成熟阶段果实表现为表皮颜色不同,因此根据果实图像颜色直方图来确定果实的成熟状态。(2)提出了果实成熟期分布预测算法。根据果实成熟过程和影响因素提出了基于动态贝叶斯网络的预测算法,该预测算法计算得到成熟度分布比例,为采摘方案的制定提供基础。(3)建立果实收益影响模型。影响果实收益的因素分为四类,分别是成本、突发性因素、果实自身成长状态、经济价值。每一类因素又受到多种因素的影响。详细分析了每种因素的影响力,并将因素抽象为数学模型。(4)构建和优化了果实采摘决策模型。该决策模型主要解决果实成熟期采摘问题,决策的依据是收益,因此,一方面根据成本和收益建立目标函数；另一方面,通过收割能力及果实产量等规则建立约束条件。根据约束条件,提出最优采摘方案推荐算法,最优化目标函数,得到采摘方案。(5)搭建模拟实验平台。根据预测算法和采摘模型,搭建了模拟实验平台,验证了算法的有效性。
【作者】牛文娣；
【导师】张虹；
【作者基本信息】西南大学，计算机软件与理论，2014，硕士
【关键词】成熟期分布；动态贝叶斯网络；因素分析；最优采摘方案；收益；

【参考文献】
[1]张倩.基于FEAF的离散型企业信息系统集成研究[D].成都理工大学,工业工程,2013,硕士.
[2]吕海燕.微信在移动教育中的应用研究[D].延安大学,课程与教学论,2014,硕士.
[3]于小飞.CP机加线建设项目进度管理研究[D].吉林大学,工业工程,2013,硕士.
[4]佐佑.基于GPS的高精度同步交流采集系统[D].南昌航空大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[5]朱伟.地图出版企业价值链分析与竞争优势[D].对外经济贸易大学,2002.
[6]颜岩.宽输入两级式通信局端电源的研究[D].南京航空航天大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[7]王银河,李志远.一类基于模糊逻辑系统的非线性系统自适应跟踪控制[J].控制与决策,2004,10:1121-1124.
[8]李茹.基于非线性控制理论的FASTTCP的稳定性研究[D].华中师范大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[9]王雅东.城镇化与保险业发展的联动关系研究[D].河北大学,保险（专业学位）,2014,硕士.
[10]孙丹彬.2型糖尿病合并甲状腺功能异常的中医症候学研究[D].北京中医药大学,中西医结合临床,2014,硕士.
[11]柴天佑,王中杰,张莉.加热炉的炉温优化设定模型[J].自动化学报,2000,04:537-541.
[12]范心明,管霖,夏成军,饶宏,许树楷,李立浧.基于PCHD模型的柔性直流输电鲁棒控制[J].电力系统自动化,2013,15:40-46.
[13]邢岩峰.洛阳牡丹产业发展策略研究[D].西安建筑科技大学,工商管理,2013,硕士.
[14]王洪岩.高中生信息技术自我效能感的现状及其培养[D].山东师范大学,现代教育技术（专业学位）,2013,硕士.
[15]汪娟娟.顺应论视角下莫言《丰乳肥臀》英译本中小说对话翻译的描述性研究[D].大连海事大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[16]马超超.特长公路隧道通风系统交岔口风流特性研究[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[17]李依庆,吴冰华.巴黎轨道交通市域线(RER)的发展历程[J].城市轨道交通研究.2004(03)
[18]江安庆.基于石墨烯的太阳能电池转化率达15.6%[J].半导体信息,2014,01:17.
[19]王修枝.城市化进程中失地农民养老保障问题研究[D].山东大学,社会保障,2013,硕士.
[20]袁奕雯.枪击火烧条件下气瓶安全性试验及评判方法研究[D].华东理工大学,安全工程,2013,硕士.
[21]刘宇,王锦标.基于InTouch和InControl的应用软件开发[J].冶金自动化,2004,04:20-22.
[22]许振新.Intel“强芯”[J].中国计算机用户,2001,45:37.
[23]王斌.Ag纳米复合材料的制备及应用[D].安徽理工大学,2014.
[24]李彦鹏,马在田.快慢波分离及其在裂隙检测中的应用[J].石油地球物理勘探,2000,04:428-432+544.
[25]朱亚彬,王超,赵红敏,范玲,魏敏建,彭继迎.拓展物理实验教学需求调研报告[J].物理与工程,2014,03:42-45.
[26]教勇.长沙市重点公益林规划及生态服务功能价值评价[D].中南林业科技大学,农业资源利用,2013,硕士.
[27]王璐.吴冠中油画构图形式规律研究[D].山东工艺美术学院,美术学,2014,硕士.
[28]祁先勇,严栋,于中振.石墨烯/聚苯乙烯导电纳米复合材料制备与性能研究[A].中国化学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会.2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集（下册）[C].中国化学会、中国机械工程学会、中国材料研究学会:,2010:2.
[29]黄振鸣.汽轮机调节系统的函数静态特性的应用[J].发电设备.1992(03)
[30]郝玉娟.大豆疫霉G蛋白α亚基互作蛋白的筛选及功能分析[D].南京农业大学,植物病理学,2013,硕士.
[31]王敏.非发酵性豆制品（豆腐丝）主要腐败细菌的分离鉴定及其防腐研究[D].河北农业大学,农产品加工及贮藏工程,2004,硕士.
[32]李肖华,许丽英,吴杰,计建炳.四氢呋喃-水-复合溶剂汽液平衡数据的测定[J].浙江工业大学学报,2013,01:17-20+24.
[33]孟元元.自走式水稻育秧联合作业机的设计与研制[D].宁夏大学,机械工程（专业学位）,2014,硕士.
[34]王曌.“三言”人称代词研究[D].曲阜师范大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[35]罗成广.中学“数学文化”的教学探讨[D].华中师范大学,2005.
[36]唐德宝.大连华家物贸产业中心废钢回收网点布局研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2012,硕士.
[37]程涛.基于.NET的特种设备作业人员在线考试系统的设计与实现[D].南昌大学,计算机技术（专业学位）,2012,硕士.
[38]李珏.植物造景案例研究[D].浙江大学,2005.
[39]吕生华,马宇娟,邱超超,巨浩波.氧化石墨烯对水泥石微观结构及性能的影响[J].混凝土,2013,08:51-54.
[40]胡毅.恩施州农村中小学女教师体育锻炼现状分析[D].华中师范大学,学科教学,2014,硕士.
[41]智比亚.G公司绩效管理体系研究[D].西南财经大学,工商管理,2003,硕士.
[42]王飞雪.双模色散平坦光子晶体光纤的研究[D].山西师范大学,无线电物理,2014,硕士.
[43]穆杰.网络流量实时监测系统设计与实现[D].河北科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[44]胡文婷.磺基苯甲酸钌配合物的合成、结构和催化性质研究[D].浙江大学,化学,2013,硕士.
[45]李蓉蓉.冲突与转化—传统民居走向现代化途径初探[D].清华大学,公共建筑设计,1989,硕士.
[46]马少军.天津市宝坻区特色农业（“三辣”）产业化发展及对策研究[D].中国农业大学,种植业,2004,硕士.
[47]吕晓玲.石墨烯体系中自旋及谷极化的电子输运性质[D].吉林大学,2014.
[48]张素雪.从语体视角解读《珍珠》中的诗体对话与冥思[D].浙江大学,英语语言文学,2013,硕士.
[49]洪霖.针刺长强穴对自闭症大鼠海马NLGN-3蛋白表达的影响[D].福建中医药大学,针灸推拿学,2014,硕士.
[50]梁锋,袁淑琴.储层反演技术在埕北断阶区岩性油气藏评价中的应用[J].石油地球物理勘探,2008,01:53-58+4+130.