植物蒸騰速率測定儀是一種植物生理儀器，主要用于檢測植物蒸騰速率，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，并能通過對室內(nèi)的濕度、等環(huán)境的監(jiān)測，通過調(diào)整外界的環(huán)境來促進植物的生長發(fā)育。例如通過植物蒸騰速率測定儀預測溫室黃瓜的蒸騰速率。

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

    結(jié)果表明:1層小波分解重構(gòu)的低頻時間序列A1和高頻時間序列D1的子網(wǎng)絡(luò)預測值與蒸騰速率分解重構(gòu)目標值間相關(guān)性決定系數(shù)R2分別為0.949和0.853,平均誤差(MAE)分別為5.36和2.00 g·h-1。2層小波分解重構(gòu)的低頻時間序列A2和高頻時間序列D2的子網(wǎng)絡(luò)預測值與蒸騰速率分解重構(gòu)目標值間相關(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)的時間序列的NARX子網(wǎng)絡(luò)預測值合成值(A1+D1),2層小波分解重構(gòu)的時間序列的NARX子網(wǎng)絡(luò)預測值合成值(A2+D2+D1)和未小波分解重構(gòu)的原時間序列的NARX預測值與蒸騰速率測量值間相關(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)的高頻和低頻時間序列預測合成,能夠提高時間序列的預測準確性。同時采用相同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和NAR動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測蒸騰速率時間序列,其預測值與測量值間決定系數(shù)R2分別為0.596和0.839,MAE分別為19.55和9.45 g·h-1。NARX預測性能優(yōu)于NAR和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預測性能,能夠應(yīng)用該方法預測溫室黃瓜的蒸騰速率。該方法可推廣至多變量非線性強耦合時延性系統(tǒng)中的變量預測。