[发明专利]一种基于改进强化免疫算法的农业物联网资源调配方法

说明书

本发明涉及一种基于改进强化免疫算法的农业物联网资源调配方法，采用物联网技术获取农业中各资源需求点和供应点的相关信息，利用改进强化免疫算法实现各供应点通过调配车辆对各需求点进行资源高效调配；改进强化免疫算法为利用强化学习思想对免疫算法进行改进后得到的算法，改进是指根据车辆所在的资源供应点与需求点之间的距离初始化Q表，在每一次迭代中根据当前适应度值最小的抗体更新Q表，并在变异阶段用当前Q表指导其变异，同时，当Q表出现连续在相同位置更新时，调整Q表跳出局部最优。本发明的方法具有学习能力强、自适应性好、调配对象多及反应速度快的特点。

技术领域

本发明属于智能农业领域，涉及一种智能优化调配方法，具体涉及一种基于改进强化免疫算法的农业物联网资源调配方法。

背景技术

近年来，在政府、科研机构及农业生产企业等共同推动下，我国农业农村经济保持着良好发展势头，部分地区在农业物联网技术应用方面进行了积极的探索，并取得初步成效。用现代信息技术改造传统农业，是实现农业数字化设计、智能化控制、精准化运行和科学化管理的重要途径。物联网技术作为现代信息技术的新生力量，是推动信息化与农业现代化融合的重要切入点，也是推动我国农业向“高产、优质、高效、生态、安全”发展的重要驱动力。

农业生产和农业经济活动中会涉及到许多资源，包括水资源、生物资源、肥料、劳动力资源、农业技术装备、农业基础设施等，各供应点资源储备量有限和不平衡往往会造成某个供应点的资源量不足以满足需求量，需要通过统一调配互相调剂。农业物联网资源调配即通过结合物联网技术获取资源需求点位置、资源供应点位置、资源供求量、路况信息等实时信息，对各种资源的统筹协调、优化调整与合理安排，以满足资源需求，提升资源调配效率，节约调配成本，达到最好的经济效益。现有的关于农业物联网资源调配的研究主要是针对单一资源的调配、农资配送、对农业监控系统信息平台的搭建，在资源调配方面多是基于评估专家系统和人工决策，很少采取自动调配系统。农业区域广阔、各需求点比较分散使农业中信息管理的难度大大增加，因此在农业大范围区域中，通过优化算法取代人工决策，实现一种科学智能的、能够根据实时情况进行协调管理的资源调配方法具有很大的价值与意义。

农业物联网资源调配问题本质是资源定位配置问题和车辆路线安排问题的集成问题，目前农业物联网资源调配方法主要为一些涉及水土资源的优化配置方法、农机调度如基于改进免疫禁忌算法的农机调度方法等，虽然也能对资源配置进行优化，但其主要针对单一资源进行调配。虽然也有基于大数据的农资调配方法及装置，但其均是根据以往的供给数据计算未来农资供给，其适配灵活性较差。此外，还有部分关于物流配送的方法和涉及医疗、交通等领域结合物联网技术针对应急资源的资源调配方法，其主要为利用物联网技术采集实时信息监测，采用粒子群算法、遗传算法、禁忌搜索算法或免疫算法等启发式递推算法以及它们的衍生算法求解调配方案，虽然其搜索较为全面，但这些调配方法自适应性较差且反应速度较慢，难以进行快速适配。

因此，开发一种学习能力强、自适应性好且能对多种资源综合调配的农业物联网资源调配方法是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术学习能力较差、自适应性不佳及调配对象单一等的缺陷，提供一种学习能力强、自适应性好且能对多种资源综合调配的基于改进强化免疫算法的农业物联网资源调配方法。本发明是在免疫算法的基础上结合强化学习思想，提出一种全新的改进强化免疫算法并基于该算法进行农业物联网资源调配。该算法相对于传统免疫算法能够加速寻优过程，进一步提高求解质量，将此方法应用到农业物联网资源调配中，可以适应各种农业生产实际，解决农业多种资源的协同调配，提升资源调配效率。本发明既保留了免疫优化算法很强的全局搜索能力，又结合强化学习很强的自适应性和目标驱动性，使得算法能快速收敛、有效找到最优解，实现在农业生产中对多种资源高效智能调配。