本发明涉及小麦成长监测，尤其涉及基于大棚小麦育苗的成长监测方法。
背景技术：
1、小麦育苗过程中，大棚内的环境条件对育苗的生长速度和质量具有至关重要的影响。温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度是影响小麦生长的主要环境参数。传统的大棚环境控制方法通常是基于单一参数进行简单的反馈调节，依靠人工经验调整温度、湿度、光照等，难以精准地平衡不同环境参数之间的复杂关系，无法实时自适应调节，导致环境波动大、调控精度不足，影响育苗效果。
2、现有的育苗环境控制系统大多依赖于固定的设定值进行调节，缺乏对环境参数的实时动态分析，尤其是在不同小麦生长阶段中，温度、湿度等参数的最佳组合存在较大差异，单一的参数调节方法难以满足整个育苗周期的需求，此外，传统方法难以考虑环境参数之间的相互耦合效应，如温度与湿度之间的关系、光照强度与二氧化碳浓度的交互作用等，这些因素使得大棚环境控制系统在实际应用中难以实现精细化和智能化，育苗过程效率低下且质量不稳定。
技术实现思路
1、本发明提供了基于大棚小麦育苗的成长监测方法。
2、基于大棚小麦育苗的成长监测方法，包括以下步骤：
3、s1，在大棚内部署传感器网络，用于采集温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度；
4、s2，基于所采集的数据，构建多参数耦合模型，通过引入耦合系数，确定多个参数之间的动态相互作用，多参数耦合模型采用多元回归分析方法，结合历史数据与实时数据，动态调整耦合系数，确保模型能够准确反映大棚内环境参数之间的复杂联动效应，构建多参数耦合模型，分析各环境参数耦合变化对小麦育苗成长的影响；
5、s3，基于多参数耦合模型，设置环境调控单元，根据多参数耦合模型分析结果实时调整大棚内的温度、湿度、光照和二氧化碳浓度参数，确保小麦育苗过程中环境始终处于最优状态，环境调控的反馈机制能够在实时监测中检测异常情况，并在环境参数超出模型设定的理想范围时发出警报信号，提示操作人员进行必要的调整。
6、可选的，所述s1包括根据大棚内部的结构、空间布局设计传感器网络布置；传感器网络包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和二氧化碳浓度传感器。
7、可选的，所述s2具体包括：
8、s21，对从传感器网络采集的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度数据进行预处理，包括通过滑动窗口法对历史数据与实时数据进行特征提取，提取输入参数的特征向量，包括温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度；特征向量集合表示为：
9、，其中，为第时刻的温度值，为第时刻的湿度值，为第时刻的光照强度，为第时刻的二氧化碳浓度；
10、s22，采用多元回归分析方法，基于预处理后的输入变量特征向量，构建一体化的多参数耦合模型，多参数耦合模型通过引入多个耦合系数，量化四个参数之间的动态相互作用，描述温度、湿度、光照强度与二氧化碳浓度之间的非线性耦合效应，确定共同对小麦生长环境的影响；
11、s23，耦合系数根据历史数据与实时监测数据的变化进行动态调整，以保证模型的自适应性，采用在线学习算法，通过持续更新耦合系数，确保模型持续反映大棚内部环境的实时动态变化，从而实时优化大棚内环境条件。
12、可选的，所述滑动窗口法具体包括：
13、设定滑动窗口的长度：选择滑动窗口的长度，可以设为5分钟，设定窗口长度主要取决于数据采集频率和实际应用需求，滑动窗口的移动步长表示窗口每次滑动的距离，步长设置是1分钟，每个传感器每分钟采集一次数据，并且滑动窗口长度为5分钟，即，步长为1分钟，即，每个滑动窗口内包含5个数据点；
14、在窗口内计算特征：对于每个滑动窗口，分别从温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度数据的时间序列中提取统计特征，均值、标准差、最大值以及最小值；
15、对每个滑动窗口中提取的特征进行组合，形成特征向量。
16、可选的，所述多参数耦合模型表示为：
17、 ；
18、其中，表示小麦育苗生长环境的生长状态（生长速度），是模型的输出；、、、分别表示温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度，是模型的输入变量，为各参数的单独影响系数，为参数之间的耦合系数，分别量化了温湿度、温度与光照强度、温度与二氧化碳浓度、湿度与光照强度、湿度与二氧化碳浓度、光照强度与二氧化碳浓度之间的耦合作用，为误差项；
19、所述s23中采用在线学习算法，通过持续更新耦合系数具体包括：
20、初始化：根据历史数据，使用初始回归模型确定耦合系数β0；
21、数据输入：传感器网络实时监测环境数据，输入x(k)；
22、采用递归最小二乘法作为在线学习算法，根据新的数据和当前模型的预测结果，动态调整耦合系数。
23、可选的，所述递归最小二乘法的更新规则包括：
24、设定初始的耦合系数向量和协方差矩阵，耦合系数更新规则如下：
25、，其中，是更新后的耦合系数向量，也就是当前时间步时刻的耦合系数，根据上一步的耦合系数和增益矩阵调整得到，表示在第个时间步的耦合系数，耦合系数转置，是当前时刻的目标输出（当前时刻的小麦生长环境的监测结果，即生长速度），是当前时刻的输入特征向量，包括各参数和它们的交互项；为增益矩阵，用于控制模型对历史数据的权重，增益矩阵控制了模型的更新步长；
26、协方差矩阵的更新表示为：，其中，是第步的协方差矩阵，是当前输入特征向量的转置。
27、可选的，所述s3具体包括：
28、s31，通过传感器网络实时采集大棚内的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度数据，并将实时数据输入至多参数耦合模型，用于分析当前环境参数与小麦生长需求之间的差异；
29、s32，基于多参数耦合模型，分析当前温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度以及相互耦合关系预测小麦生长状态，根据预测结果调整环境参数组合，直至确定最优的环境参数组合；
30、s33，基于最优的环境参数组合，通过环境调控单元进行调控。
31、可选的，所述s32预测出当前的各参数对小麦的生长状态影响后，进行参数的组合优化，通过目标优化函数寻找最优的参数组合以最大化小麦的生长状态，目标优化函数是为了找到最优的环境参数组合，则转化为优化问题：，目标是通过调整，使得小麦的时刻的生长状态达到最优值，是第时刻从传感器获取的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度参数。
32、进而利用梯度优化是求解该目标函数的具体方式，通过计算损失函数对各个环境参数的梯度，系统逐步调整各个环境参数，直到找到最优的参数组合。
33、可选的，所述通过环境调控单元进行调控具体包括：
34、温度调节模块：通过控制加热器或冷却装置，实时调整大棚内的温度，使其维持在小麦最佳生长范围内；
35、湿度控制模块：根据湿度耦合系数的动态变化，调节喷雾系统或通风系统，确保湿度适宜小麦生长；
36、光照控制模块：通过调节灯光系统或调整大棚遮阳设备，控制光照强度，保持适合小麦光合作用的光照水平；
37、二氧化碳浓度调节模块：根据光照与二氧化碳浓度的耦合关系，控制二氧化碳释放装置，以促进小麦的光合作用；
38、通过环境调控单元，根据多参数耦合模型实时分析结果动态调节大棚内的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度，确保各参数维持在小麦育苗过程中最优的范围内。
39、本发明的有益效果：
40、本发明，通过引入多参数耦合模型，综合分析温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度等多种环境参数对小麦生长的影响，并考虑它们之间的相互耦合作用。相比于传统单参数调控方法，该模型能够精确预测环境条件对小麦生长的综合影响，提供了更加精细化、动态调整的控制策略，通过结合历史数据和实时数据进行动态分析，确保大棚内的环境参数能够自适应地保持在最优状态，从而有效提升了小麦育苗的整体生长效率和质量。
41、本发明，基于实时反馈机制，结合传感器网络对大棚内温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度的持续监测，能够根据传感器采集的数据动态调整调控设备，通过递归最小二乘法在线学习，能够不断更新各个环境参数之间的耦合系数，确保调控策略能够随着环境变化进行实时调整，保持大棚内的稳定状态，这种实时调控机制提高了系统的响应速度和调节精度，显著降低了传统人工调节过程中可能出现的环境波动。
42、本发明，通过设计的环境控制增益系数进行比例控制，使得系统能够在环境参数与设定目标值偏差的基础上实现快速响应和稳定调节，结合了梯度优化算法与经验调优的方法，确保增益系数能够适应不同生长阶段对环境的需求，避免过度调节或响应迟缓的问题，这一创新点显著提升了调控效率，使小麦育苗过程中的环境参数能够以更精确、更可靠的方式保持在最优范围内，最终提高了小麦的产量和质量。
1.基于大棚小麦育苗的成长监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于大棚小麦育苗的成长监测方法，其特征在于，所述s1包括根据大棚内部的结构、空间布局设计传感器网络布置；传感器网络包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和二氧化碳浓度传感器。
3.根据权利要求1所述的基于大棚小麦育苗的成长监测方法，其特征在于，所述s2具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于大棚小麦育苗的成长监测方法，其特征在于，所述滑动窗口法具体包括：
5.根据权利要求3所述的基于大棚小麦育苗的成长监测方法，其特征在于，所述多参数耦合模型表示为：
6.根据权利要求1所述的基于大棚小麦育苗的成长监测方法，其特征在于，所述s23中采用在线学习算法，通过持续更新耦合系数具体包括：
7.根据权利要求6所述的基于大棚小麦育苗的成长监测方法，其特征在于，所述递归最小二乘法的更新规则包括：
8.根据权利要求1所述的基于大棚小麦育苗的成长监测方法，其特征在于，所述s3具体包括：
9.根据权利要求8所述的基于大棚小麦育苗的成长监测方法，其特征在于，所述s32预测出当前的各参数对小麦的生长状态影响后，进行参数的组合优化，通过目标优化函数寻找最优的参数组合以最大化小麦的生长状态，目标优化函数是为了找到最优的环境参数组合，则转化为优化问题：，目标是通过调整，使得小麦的时刻的生长状态达到最优值，是第时刻从传感器获取的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度参数；
10.根据权利要求8所述的基于大棚小麦育苗的成长监测方法，其特征在于，所述通过环境调控单元进行调控具体包括：
