針對目前豬舍環(huán)境控制中傳感器只能實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前環(huán)境狀況的監(jiān)測,無法對豬舍內(nèi)環(huán)境變化趨勢作出預(yù)判不能提前對環(huán)境控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié),在一定程度上造成環(huán)境控制效果滯后的問題,基于深度學(xué)習(xí)方法,結(jié)合實(shí)際傳感器監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù)和豬舍外影響數(shù)據(jù)建立了長短時(shí)記憶（Long short-term memory,LSTM）網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,實(shí)現(xiàn)了精確的豬舍內(nèi)溫濕度變化預(yù)測。結(jié)果表明,豬舍內(nèi)冬季和夏季溫濕度預(yù)測值與實(shí)測值變化趨勢一致,溫度最大誤差1.9℃,平均誤差為0.5℃;相對濕度最大誤差為13.5%,平均誤差為2.3%;溫度和相對濕度預(yù)測的平均決定系數(shù)分別為0.821和0.645。本文建立的預(yù)測模型具有較優(yōu)性能,可為制定優(yōu)化的豬舍內(nèi)環(huán)境控制策略,解決環(huán)境控制效果滯后問題提供可行的參考。 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2020,51(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

LSTM子層組成結(jié)構(gòu)圖Fig．2ConsiststructurediagramofLSTMsublayer

負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為－0.253和－0.178。因此，本文選取豬舍內(nèi)相對濕度、豬舍外相對濕度、豬舍外溫度、豬的活動(dòng)量、豬的總質(zhì)量、通風(fēng)率、糞坑溫度作為豬舍內(nèi)溫度預(yù)測的外部影響因素;選取豬舍內(nèi)溫度、豬舍外溫度、豬舍外相對濕度、豬的活動(dòng)量、豬的總質(zhì)量、通風(fēng)率、糞坑溫度作為豬舍內(nèi)相對濕度預(yù)測的外部影響因素。2基于LSTM的豬舍內(nèi)溫濕度預(yù)測模型2.1模型結(jié)構(gòu)預(yù)測模型由時(shí)序數(shù)據(jù)輸入層、隱含層和輸出層組成。模型結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1LSTM預(yù)測模型結(jié)構(gòu)圖Fig．1StructurediagramofLSTMpredictionmodel輸入層負(fù)責(zé)接收采集到的豬舍內(nèi)溫度、相對濕度歷史數(shù)據(jù)，舍外溫度、相對濕度，糞坑溫度，通風(fēng)率，豬的活動(dòng)量及總質(zhì)量數(shù)據(jù)，并且將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。標(biāo)準(zhǔn)化處理公式為z"i=zi－z1n∑ni=1(zi－z)槡2(1)式中z"i———標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)zi———輸入的時(shí)序數(shù)據(jù)z———輸入時(shí)序數(shù)據(jù)的平均值n———時(shí)序序列數(shù)據(jù)的長度標(biāo)準(zhǔn)化后的豬舍內(nèi)溫度和相對濕度歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成時(shí)序序列x1和x2。豬舍內(nèi)溫度和相對濕度的外部影響因素被標(biāo)準(zhǔn)化處理后參與完全連接層的運(yùn)算。輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)量為2t，t為豬舍內(nèi)溫度和相對濕度歷史時(shí)序序列長度。隱含層包含LSTM、完全連接和回歸3個(gè)子層。LSTM子層負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)時(shí)間序列數(shù)據(jù)每步之間的長期依賴關(guān)系，以執(zhí)行有助于改善長序列梯度流的交互。LSTM子層由元胞狀態(tài)c、隱含狀態(tài)h、輸入門i、遺忘門f、候選門g和輸出門o組成，如圖2所示［29－30］。圖2LSTM子層組成結(jié)?

?驕?露任?－7.2℃，相對濕度為69%;夏季炎熱，7月溫度最高，平均溫度為29.4℃，平均相對濕度為71%。該豬舍為密閉式機(jī)械通風(fēng)、鋼木混結(jié)構(gòu)。豬舍共有12個(gè)南北朝向的小間，舍外新鮮空氣通過豬舍東西兩側(cè)進(jìn)風(fēng)口送入舍內(nèi)，然后通過棚頂和過道入口送入各個(gè)小間。單個(gè)小間尺寸為11m×6.1m×2.7m(長×寬×高)，內(nèi)部建有雙列鋼質(zhì)圍欄，中間為過道，每列有6個(gè)豬欄，可以容納60頭育肥豬。小間內(nèi)是水泥漏縫地板，地板下方有1.8m深的儲(chǔ)糞池。豬舍外部實(shí)景及結(jié)構(gòu)如圖3所示［32］。圖3豬舍外部實(shí)景和結(jié)構(gòu)圖Fig．3Photoandstructurediagramofpigbuilding每個(gè)小間分別安裝有天然氣加熱器(Guardian60型，L．B．WhiteCo．，美國)和2個(gè)直徑分別為356mm(V4E35型，Multifan，美國)和508mm(V4E50型，Multifan，美國)的墻上恒速風(fēng)機(jī)，用于舍內(nèi)加熱和通風(fēng)。舍內(nèi)溫度和糞坑溫度數(shù)據(jù)分別通過安裝在距離豬舍地面1.5m和儲(chǔ)糞池的排風(fēng)口處的T型熱電耦監(jiān)測得到。豬舍內(nèi)相對濕度通過安裝在豬欄中間距離地面1.5m處的相對濕度傳感器(HX92BC型，Omega，美國)測量得到。小間內(nèi)墻上風(fēng)機(jī)所受壓力通過氣壓測量儀(260型，SetraSystems，Inc．，美國)測得。豬舍的通風(fēng)率包括舍內(nèi)墻上風(fēng)機(jī)的通風(fēng)率和糞坑風(fēng)機(jī)通風(fēng)率。在豬舍下方的儲(chǔ)糞池外墻上部安裝有2個(gè)直徑為250mm的變速風(fēng)機(jī)(P4E30型，Multifan，美國)，為每間豬舍提供最小量通風(fēng)，糞池風(fēng)機(jī)的通風(fēng)率由風(fēng)速儀直接測量得到［32］;墻上風(fēng)機(jī)的通風(fēng)率通過持續(xù)測量墻上風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間、小間內(nèi)靜壓力以及后期風(fēng)機(jī)測量模型［3

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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