植物蒸騰速率測(cè)定儀是一種植物生理儀器，主要用于檢測(cè)植物蒸騰速率，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究種植管理中常用的儀器之一。通過(guò)植物的蒸騰速率，工作人員可以了解植物光合作用工作效率，并能通過(guò)對(duì)室內(nèi)的濕度、等環(huán)境的監(jiān)測(cè)，通過(guò)調(diào)整外界的環(huán)境來(lái)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。例如通過(guò)植物蒸騰速率測(cè)定儀預(yù)測(cè)溫室黃瓜的蒸騰速率。

    針對(duì)作物蒸騰速率與溫室環(huán)境參數(shù)間非線性耦合時(shí)延性關(guān)系,以溫室環(huán)境參數(shù):空氣溫度、空氣濕度、太陽(yáng)輻射度、土壤溫度、葉面溫度、土壤含水量的時(shí)間序列為輸入量,溫室黃瓜蒸騰速率時(shí)間序列為輸出量,采用小波分解重構(gòu)方法,分別建立低頻時(shí)間序列和高頻時(shí)間序列的非線性自回歸動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NARX)子網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型,以子網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)疊加值為蒸騰速率預(yù)測(cè)值。

    結(jié)果表明:1層小波分解重構(gòu)的低頻時(shí)間序列A1和高頻時(shí)間序列D1的子網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)值與蒸騰速率分解重構(gòu)目標(biāo)值間相關(guān)性決定系數(shù)R2分別為0.949和0.853,平均絕對(duì)誤差(MAE)分別為5.36和2.00 g·h-1。2層小波分解重構(gòu)的低頻時(shí)間序列A2和高頻時(shí)間序列D2的子網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)值與蒸騰速率分解重構(gòu)目標(biāo)值間相關(guān)性決定系數(shù)R2分別為0.983和0.849,MAE分別為2.88和2.56 g·h-1。1層小波分解重構(gòu)的時(shí)間序列的NARX子網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)值合成值(A1+D1),2層小波分解重構(gòu)的時(shí)間序列的NARX子網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)值合成值(A2+D2+D1)和未小波分解重構(gòu)的原時(shí)間序列的NARX預(yù)測(cè)值與蒸騰速率測(cè)量值間相關(guān)性決定系數(shù)R2分別為0.945、0.974和0.857,MAE分別為5.76、4.42和10.09 g·h-1。小波分解重構(gòu)的高頻和低頻時(shí)間序列預(yù)測(cè)合成,能夠提高時(shí)間序列的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。同時(shí)采用相同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和NAR動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)蒸騰速率時(shí)間序列,其預(yù)測(cè)值與測(cè)量值間決定系數(shù)R2分別為0.596和0.839,MAE分別為19.55和9.45 g·h-1。NARX預(yù)測(cè)性能優(yōu)于NAR和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)性能,能夠應(yīng)用該方法預(yù)測(cè)溫室黃瓜的蒸騰速率。該方法可推廣至多變量非線性強(qiáng)耦合時(shí)延性系統(tǒng)中的變量預(yù)測(cè)。