一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法与系统

本发明涉及农业灌溉，更具体的说是涉及一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法与系统。

背景技术：

1、现代农业种植中，合理的施肥至关重要。化肥的使用使作物产量得到了显著提高，然而肥料养分利用率过低，无机肥料成本增加、过度施肥及不平衡施肥的同时存在，导致土壤退化以及环境的污染也在不断增加，这对粮食安全、生态安全和农业可持续发展造成了重大威胁。因此，进行科学的养分管理、研究推广科学的配方施肥技术，指导农民科学施肥非常必要。

2、盐碱地我国重要的后备耕地资源，其利用有利于保障国家粮食安全。在盐碱条件下，合理控盐尤其重要，控盐不好影响作物生产，肥料的效果就难以保障。因此，动态获取土壤中的盐分状况，并及时推荐灌溉和施肥方案，有利控盐节水并提高肥料利用效率。该模式在一般农田也有预防次生盐渍化，并提高肥水利用效率的重要作用。可见，该基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法与系统，有着广阔的适应性和应用场景。

3、目前，有关施肥计划制定方法的研究主要可分为三类，分别是基于数学模型的方法、基于知识的方法和基于人工智能模型的方法。基于数学模型的方法将作物、土壤相关变量输入数学模型后得出施肥量，通常无法提供肥料品种、施肥方式等方面的建议。另一方面，利用领域权威的专家知识制定施肥计划亦是一种常见的方法，此类方法可通过从知识中提取施肥规则的方式进行施肥计划的制定，通常能够提供施肥量、施肥技术、肥料配比等方面的建议。近年来，随着算力的大幅提升，人工智能模型在施肥推荐方面有了较好的发展，此类模型能够通过输入一些易获取的田间信息得到精度较高的施肥推荐结果。由上述情况可知，目前对于作物施肥计划制定方法的研究并不充分，更没有基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法与系统。

4、因此，如何解决上述问题是本领域技术人员亟需研究的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法与系统，以解决背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法，包括以下步骤：

4、将控盐灌溉施肥推荐的知识图谱中的每个控盐灌溉施肥信息进行向量化得到控盐灌溉施肥信息向量集合以及向量集合对应的量化值集合；

5、根据知识图谱中的量化值集合计算每个控盐灌溉施肥信息之间的相似度；

6、基于农作物所在地块信息的土壤状况计算出与控盐灌溉施肥案例库中土壤状况的交互相似度；

7、根据每个控盐灌溉施肥信息之间的相似度以及交互相似度计算控盐灌溉施肥信息融合相似度；

8、根据融合相似度预测控盐灌溉施肥推荐评分，根据推荐评分完成控盐灌溉施肥推荐。

9、可选的，计算控盐灌溉施肥信息之间的相似度具体包括：对于每个控盐灌溉施肥信息进行信息检索，根据检索结果得到控盐灌溉施肥信息分类结果，结合控盐灌溉施肥信息分类结果以及肥力情况匹配每个控盐灌溉施肥信息之间的相似度。

10、可选的，所述农作物所在地块信息包括：地块位置数据、土壤类型数据、土壤盐分水分养分数据、作物信息、行政区域数据和气候数据。

11、可选的，基于gis技术对空间信息的采集、管理、分析、显示和输出，通过集成控盐灌溉施肥信息以及农作物所在地块信息构建控盐灌溉施肥专家系统，基于控盐灌溉施肥专家系统对每个控盐灌溉施肥信息进行信息检索。

12、可选的，还包括根据最终的控盐灌溉施肥推荐对知识图谱进行更新修正，具体包括以下步骤：根据获取到最终控盐灌溉施肥推荐信息，通过数据预处理建立字典和索引，选择不同的模型对数据进行训练，得到达到预定指标的模型，同时确定评价指标，评估不同模型下的预测结果；

13、根据控盐灌溉施肥推荐的知识图谱，自动选取残缺的三元组相关联的实体和关系，经过数据处理得到模型的原始输入，放入预定模型中，得到输出结果；

14、输出结果通过信息抽取、信息整合导入知识图谱中，实现自动补全和更新知识图谱的效果。

15、可选的，控盐推荐包括通过基于知识图谱的推理对盐分的运移规律，并根据未来天气对灌溉控盐的时间、水量和方法做出推荐。

16、可选的，灌溉推荐包括通过基于知识图谱推理的控盐灌溉和蓄水灌溉，最终做出控盐、节水和作物高产统筹的推荐。

17、可选的，控盐灌溉施肥推荐包括通过基于知识图谱的推理对农作物生长各时期的施肥原则、施肥时机、肥料种类、肥料用量、施肥方式做出推荐。

18、一种基于知识图谱的施肥推荐系统，包括：

19、控盐灌溉施肥信息向量化模块：用于将控盐灌溉施肥推荐的知识图谱中的每个控盐灌溉施肥信息进行向量化得到控盐灌溉施肥信息向量集合以及向量集合对应的量化值集合；

20、相似度计算模块：用于根据知识图谱中的量化值集合计算每个控盐灌溉施肥信息之间的相似度；

21、交互相似度计算模块：用于基于农作物所在地块信息的土壤状况计算出与控盐灌溉施肥案例库中土壤状况的交互相似度；

22、融合相似度计算模块：根据每个控盐灌溉施肥信息之间的相似度以及交互相似度计算控盐灌溉施肥信息融合相似度；

23、控盐灌溉施肥推荐模块：用于根据融合相似度预测控盐灌溉施肥推荐评分，根据推荐评分完成控盐灌溉施肥推荐。

24、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法与系统，具有以下有益效果：

25、1、本发明的施肥推荐方法，不仅能够提高肥料的利用率，降低肥料损失，避免肥料过量使用对环境造成不良影响，同时能够通过该方法提高农作物产量。

26、2、本发明可以根据后期肥效试验和新的施肥方法及作物产量等数据，进一步优化施肥模型，改进施肥参数，具备不断优化和改进的特点，更能适应飞速发展的智能化农业施肥方法。

技术特征：

1.一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法，其特征在于，计算控盐灌溉施肥信息之间的相似度具体包括：对于每个控盐灌溉施肥信息进行信息检索，根据检索结果得到控盐灌溉施肥信息分类结果，结合控盐灌溉施肥信息分类结果以及肥力情况匹配每个控盐灌溉施肥信息之间的相似度。

3.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法，其特征在于，所述农作物所在地块信息包括：地块位置数据、土壤类型数据、土壤盐分水分养分数据、作物信息、行政区域数据和气候数据。

4.根据权利要求2所述的一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法，其特征在于，基于gis技术对空间信息的采集、管理、分析、显示和输出，通过集成控盐灌溉施肥信息以及农作物所在地块信息构建控盐灌溉施肥专家系统，基于控盐灌溉施肥专家系统对每个控盐灌溉施肥信息进行信息检索。

5.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法，其特征在于，还包括根据最终的控盐灌溉施肥推荐对知识图谱进行更新修正，具体包括以下步骤：根据获取到最终控盐灌溉施肥推荐信息，通过数据预处理建立字典和索引，选择不同的模型对数据进行训练，得到达到预定指标的模型，同时确定评价指标，评估不同模型下的预测结果；

6.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法，其特征在于，控盐推荐包括通过基于知识图谱的推理对盐分的运移规律，并根据未来天气对灌溉控盐的时间、水量和方法做出推荐。

7.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法，其特征在于，灌溉推荐包括通过基于知识图谱推理的控盐灌溉和蓄水灌溉，最终做出控盐、节水和作物高产统筹的推荐。

8.根据权利要求1所述的一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法，其特征在于，控盐灌溉施肥推荐包括通过基于知识图谱的推理对农作物生长各时期的施肥原则、施肥时机、肥料种类、肥料用量、施肥方式做出推荐。

9.一种基于知识图谱的施肥推荐系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于知识图谱的控盐灌溉施肥一体化推荐方法与系统，涉及农业灌溉技术领域。本发明包括以下步骤：获取知识图谱中的控盐灌溉施肥信息向量集合以及向量集合对应的量化值集合；根据量化值集合计算每个控盐灌溉施肥信息之间的相似度；基于农作物所在地块信息的土壤盐分、水分和养分状况计算出与控盐灌溉施肥案例库中土壤状况的交互相似度；根据每个控盐灌溉施肥信息之间的相似度以及交互相似度计算控盐灌溉施肥信息融合相似度；根据融合相似度预测控盐灌溉施肥推荐评分，根据推荐评分完成控盐灌溉施肥推荐。本发明的控盐灌溉施肥推荐方法，不仅能够实现控盐节水，而且能够提高肥料的利用率、避免肥料过量使用对环境造成不良影响。

技术研发人员：宁堂原,张德恒,刘振,李耕,李凤彬
受保护的技术使用者：山东农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15