马铃薯储藏监控与预测系统

赵如金 张志成

(1.北方民族大学计算机科学与工程学院 银川 750021；2.北方民族大学电气信息工程学院 银川 750021)

现今，马铃薯已成为我国主粮计划的重要元素，本文由宁夏教育厅项目和横向课题项目为基础，为实现马铃薯窖藏技术的智能化、一体化加入时序预测，对马铃薯储藏周期进行预测，从而更好的实现马铃薯种薯的储藏，减少储藏中损失。

1 智能马铃薯储藏系统的意义

通过使用智能控制提升马铃薯种薯储藏的效率，提升储藏规模，减少人力成本。本系统通过硬件设备对马铃薯种薯窖内环境进行监控，引入RNN（循环神精网络）的改进型LSTM（长短期记忆神经网络）对马铃薯储藏周期进行预测，使系统可以提前对升温与二氧化碳浓度变化进行有效应对，从而进一步提升马铃薯储藏窖内的马铃薯种薯品质。通过智能化检测与预测实现智慧农业储藏。

2 智能马铃薯储藏系统硬件设计

本项目基于STM32主控模块控制传感器检测马铃薯窖内环境温湿度与CO2浓度使用，控制风机与CO2发生器等外设对窖内环境进项调整，主控制箱设在门口，可以通过监控系统主控制屏观察以及控制棚内环境，从而减少人在出入马铃薯储藏窖时对马铃薯种薯造成的环境变化，从而减少马铃薯种薯良品率下降等问题，如图1所示。

图1 马铃薯储藏硬件结构图

3 智能马铃薯储藏系统软件设计

通过对3年内马铃薯种薯储藏窖内环境数据进行分析，得出马铃薯在储藏时需要经历三个阶段，本项目引入LSTM（长短期记忆神经网络）对数据进行时许预测，可以对一天内马铃薯窖内环境变化进行补偿调整，也可以对马铃薯种薯储藏的3个主要阶段进行提前预测并作出环境补偿控制。通过使用LSTM时许预测：

（1）马铃薯种薯入窖的前期两个月对马铃薯种薯块茎进行降温通风处理，如果棚内温度高于预测值则风机进行工作降低窖内温度。（2）中期的3个月温度控制在3℃左右保证马铃薯种薯不受冻害。（3）后期预测3个月窖内温度上升至5℃左右激发一定的马铃薯活性以便于种植。图2为马铃薯Web端监控平台。

图2 Web端马铃薯远程监控平台

4 结语

通过结合马铃薯监控系统下位机硬件与上位机服务器中LSTM神经网络时序预测与Web端监控平台相结合，打造出更加智能的马铃薯种薯储藏监控与预测平台，从而使得马铃薯种薯储藏良品率有一定的提升，对我国马铃薯种薯智能储藏方面有着重要意义。