二次聚类与神经网络结合的日光温室温度二步预测方法

精确预测日光温室温度是实现对温室精准调控的前提。由于温室是复杂非线性系统，受室内外众多环境因素影响，且部分因素难以准确测量和建模，因此，难以通过机理分析建立室外因素精确影响室内温度的物理模型。而现有时间序列分析、人工神经网络等仅基于数据的方法预测准确度也较低。本文提出连续时间段聚类与BP神经网络相结合的二步日光温室温度预测方法。首先，进行二次聚类，对室外温度情况相似的日进行聚类，并将全年划分为若干个类似时间段，根据连续时间段内相似日的数量进行聚类，将全年内的连续时间段归入若干类别。其次，对不同类别的时间段，分别采用BP神经网络建立室外温度、相对湿度、太阳辐射、风速和温室室内温度间的关联模型，通过数据训练，能够较为准确的根据室外环境数据预测室内温度。通过涿州实验农场2年数据试验验证，通过二次聚类，全年连续时间段可划分为3类，通过分别建立BP神经网络并分别训练，结果表明本方法预测误差仅为6.23%，与现有未分类的BP神经网络预测算法对比，本文方法有效地提高了准确度，平均误差降低5.4个百分点。