[發明專利]基于物聯網技術的石斛生態因子多元線性回歸分析方法

在審

• 申請號: 201710387419.0
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107315720A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 衛星;段章領;吳永忠;吳翔驊;翟琰
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;合肥云眉茶業有限責任公司
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G01D21/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及石斛數據分析方法領域，具體是一種基于物聯網技術的石斛生態因子多元線性回歸分析方法。

背景技術

石斛在改善身體免疫力、延緩衰老、抗癌等方面具有極高的藥用價值，石斛更是石斛中的極品，藥效最佳，但是因其生長環境苛刻、野生產量極其稀少被列為我國瀕危二級保護野生植物,為了有效的保護石斛的野生資源，必須大力發展規模化人工栽培，但由于缺少石斛各項適宜生態因素的具體參數以及缺乏對規模化培養環境因素的精確控制方法，目前石斛的人工種植存在產業化程度不高、優苗率較低、管理不夠精細等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于物聯網技術的石斛生態因子多元線性回歸分析方法，以解決現有技術石斛培育存在的缺少精確控制的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

基于物聯網技術的石斛生態因子多元線性回歸分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、在石斛生長現場布置攝像頭以及多個不同類型的傳感器，通過傳感器采集石斛生長相關的各類生態因子參數，通過攝像頭視頻觀察及定期測量的方式獲取石斛的生長狀況信息；

(2)、各個傳感器分別通過自身無線數據發送裝置將采集到的生態因子參數數據無線發送到網關，攝像頭獲得的生長狀況信息通過有線方式傳輸到網關，網關通過以太網將接收到的石斛各類生態因子參數及生長狀況信息傳輸到數據分析中心，定期測量得到的生長狀況信息直接輸入數據分析中心；

(3)、數據分析中心首先將接收到的石斛各類生態因子參數及生長狀況信息進行分類，再利用多元線性回歸模型分析各類生態因子參數與石斛生長狀況的線性關系，最后通過最小二乘法擬合線性曲線給出線性參數的近似估計；

(4)、根據步驟(3)分析出的各類生態因子對石斛生長狀況的線性關系，來調整石斛的培養環境，使得石斛的各類生態因子在其最適宜的參數范圍內，從而提高石斛的培育效率。

所述的基于物聯網技術的石斛生態因子多元線性回歸分析方法，其特征在于：步驟(1)過程如下：

(1.1)、將多個不同類型的傳感器布置在石斛的培訓環境中，以采集與石斛生長相關的各類生態因子參數，傳感器至少包含空氣溫濕度傳感器、pH傳感器、光照強度傳感器，采集的生態因子參數至少包含溫濕度、基質pH值、光照強度；

(1.2)、通過攝像頭視頻實時觀察石斛的生長狀況，同時定期對石斛的莖長進行測量，得到精確的石斛生長狀況信息；

(1.3)、各個傳感器分別通過自身無線數據發送裝置將采集到的數據實時傳輸到網關，攝像頭采集到的石斛生長狀況實時傳輸到網關，定期測量的石斛的莖長數據也及時更新到數據分析中心。

所述的基于物聯網技術的石斛生態因子多元線性回歸分析方法，其特征在于：所述步驟(3)過程如下：

(3.1)、首先對接收到數據進行分類，將各類生態因子作為自變量x₁,x₂,…,x_n，石斛的莖增長量作為因變量y；

(3.2)、設擬合多項式，如公式(1)所示：

y＝b₀+b₁x_i1+b₂x_i2+…+b_px_ip (1)，

其中b₀,b₁,…,b_p表述線性回歸參數。

(3.3)、求解各點到這條曲線的距離平方之和，如公式(2)所示；

(3.4)、公式(2)是b的非負二次式，所以它的最小值一定存在根據極值原理，為了求得符合條件的值，對公式(2)兩邊b_i求導數可以得到公式(3)：

可以將公式(3)改寫為如公式(4)所示形式：

(3.5)、用A表示公式(4)中的系數矩陣如公式(5)所示：

公式(5)中X是多元線性回歸模型中數據的結構矩陣，X'是結構矩陣X的轉置矩陣，公式(4)中右端常數項也可用矩陣D來表示：

(3.6)、整個公式(4)可以表示為如公式(7)所示：

Ab＝D (7)，

公式(4)也可表示為如公式(8)所示：

(X'X)b＝X'Y (8)，