CN113298198A - 一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，涉及农业育种技术领域；为了解决育种材料田间布局采集的效率和准确度较低的问题；具体包括田间材料电子标识牌、地块电子标识牌、手持终端设备和服务器，所述田间材料电子标识牌的一端设置于育种地块中种植有对应育种材料的区域；所述地块电子标识牌的一端设置于育种地块。本发明通过电子标签、手持终端设备等信息技术的应用，将提高育种材料田间布局采集的效率和准确度，节省田间纸质记载和人工录入的环节，避免二次整理时产生的错误等，降低育种家的劳动强度，提高了育种数据的利用效率，因此提高了育种材料筛选的科学性和准确性。

Description

一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型
技术领域
本发明涉及农业育种技术领域，尤其涉及一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型。
背景技术
中国是农业大国，是粮食生产与消费大国，虽然每年的粮食产量大，但依旧无法满足国内粮食需求，为了满足国内的粮食需求，每年依旧需要通过粮食进口来满足国内的粮食需求，因此农业种植技术依旧需要继续发展，在育种材料的筛选评价过程中，对育种数据的处理尤为重要，科学有效的数据处理可以提高育种材料筛选评价结果的准确度，无论是常规育种还是生物技术育种，为了筛选出好的育种材料，都会采集分析海量的数据，因此如何高效管理以及利用这些数据就显得尤为重要，在育苗过程中，现有的农业生产过程主要是人工凭借经验进行种植，无法统一化、标准化的进行科学培育，使得农作物的生产收益低，影响农业的发展，另外，在植物育苗阶段，由于环境的控制不合适，使得幼苗生长受限，影响了幼苗的产率和成活率。
经检索，中国专利申请号为CN201310102714.9的专利，公开了一种高异交率育种方法，包括选择两个不同优势的品种保持回交，所培育得株系选优淘劣，种子单株收，接着培育株系，并从中选优择保，目标性选择优势单株；将优势单株采收的种子经过催芽并培育至长芽后，利用聚焦太阳能辐射处理芽谷，通过3代诱变选出优势稳定的株系，同时分别进行测保、测配，得强优势的杂交组合。上述专利中的高异交率育种方法存在以下不足：面对成千上万的育种材料田间布局统计工作，育种材料田间布局采集的效率和准确度较低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，包括田间材料电子标识牌、地块电子标识牌、手持终端设备和服务器，所述田间材料电子标识牌的一端设置于育种地块中种植有对应育种材料的区域；所述地块电子标识牌的一端设置于育种地块。
优选地：所述田间材料电子标识牌的内部设有第一电子标签芯片，第一电子标签芯片中写有相应育种材料的唯一标识信息。
优选地：所述地块电子标识牌的内部设有第二电子标签芯片，第二电子标签芯片中写有育种地块的唯一标识信息。
优选地：所述手持终端设备用于依次读取各个育种地块中设置的地块电子标识牌，以获取每一育种地块的唯一标识信息，并依次读取每一育种地块中各个区域设置的田间材料电子标识牌，以获取每一育种地块中各个区域所种植的育种材料的唯一标识信息。
优选地：所述手持终端设备还用于将获取的每一育种地块的唯一标识信息以及每一育种地块中各个区域所种植的育种材料的唯一标识信息上传到服务器。
优选地：所述服务器用于根据手持终端设备上传的数据，生成每一育种地块的育种材料田间布局图。
优选地：所述服务器还用于根据手持终端设备上传的数据，生成每一育种试验集合的材料田间布局图，育种试验集合包含至少一种待测育种材料。
优选地：所述手持终端设备还用于在读取田间材料电子标识牌时，记录与每一田间材料电子标识牌对应的育种材料在相应区域的株行数、行数以及每行的株数。
优选地：所述手持终端设备通过有线或无线方式将每一育种地块的唯一标识信息、每一育种地块中各个区域所种植的育种材料的唯一标识信息以及每一田间材料电子标识牌对应的育种材料在相应区域的株行数、行数以及每行的株数上传到服务器。
一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，包括如下步骤：
S1：针对各育种材料的育种数据，挑选一个以上的感兴趣性状；
S2：对于一个以上的感兴趣性状，设置每个感兴趣性状的权重，当感兴趣性状个数不超过设定的阈值时，直接设置每个性状的权重，对于某个感兴趣性状，将其所在组的组间权重乘以其所在组的组内权重，作为其最终权重；
S3：当某个感兴趣性状存在数据缺失时，对缺失数据进行处理，若感兴趣性状的缺失数据个数超过设定的阈值9时，删除该性状，若感兴趣性状缺失数据的个数不超过设定的阈值9时，用预先设定的感兴趣性状的平均值代替该感兴趣性状所有缺失的数据；
S4：当感兴趣性状包含生育期、产量增减百分比、亩产和成穗率中的一种或多种性状时，进行性状数据转换，生育期＝收获期-播种期；产量增减百分比＝材料小区产量-对照产量/对照产量*100％；亩产＝小区产量/面积*667；成穗率＝有效穗数/高峰苗*100％，采用综合评判算法进行育种材料的综合评价，最后得出各育种材料的综合评价得分。
本发明的有益效果为：
1.通过电子标签、手持终端设备等信息技术的应用，将提高育种材料田间布局采集的效率和准确度，节省田间纸质记载和人工录入的环节，避免二次整理时产生的错误等，降低育种家的劳动强度，首先按照育种目标将感兴趣性状分组，这样可以较方便地设置组间权重，对于每个小组，其包含的感兴趣性状数量较少，可以很方便的设置组内权重，最后感兴趣性状的最终权重由组间权重和组内权重的乘积决定，按这种方式确定的感兴趣性状的权重，可以较科学和准确地表示某感兴趣性状在育种材料筛选过程中的重要性，解决了因部分数据缺失而影响育种材料筛选的问题，提高了育种数据的利用效率，因此提高了育种材料筛选的科学性和准确性。
2.种子固定在培育网上后，保证透气效果的同时能减少占用面积，便于进行整体的搬运，且种子固定不会产生移动，避免产生断芽的现象，种子之间均存在间隙，从而防止萌芽产生相互的干扰。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型的田间布局结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型的育种数据处理步骤结构示意图；
图3为本发明提出的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型的种子培育种植方法结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1：
一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，如图1和图2所示，包括田间材料电子标识牌、地块电子标识牌、手持终端设备和服务器，所述田间材料电子标识牌的一端设置于育种地块中种植有对应育种材料的区域；所述地块电子标识牌的一端设置于育种地块。
所述田间材料电子标识牌的内部设有第一电子标签芯片，第一电子标签芯片中写有相应育种材料的唯一标识信息。
所述地块电子标识牌的内部设有第二电子标签芯片，第二电子标签芯片中写有育种地块的唯一标识信息。
所述手持终端设备用于依次读取各个育种地块中设置的地块电子标识牌，以获取每一育种地块的唯一标识信息，并依次读取每一育种地块中各个区域设置的田间材料电子标识牌，以获取每一育种地块中各个区域所种植的育种材料的唯一标识信息。
所述手持终端设备还用于将获取的每一育种地块的唯一标识信息以及每一育种地块中各个区域所种植的育种材料的唯一标识信息上传到服务器。
所述服务器用于根据手持终端设备上传的数据，生成每一育种地块的育种材料田间布局图。
进一步的，所述服务器还用于根据手持终端设备上传的数据，生成每一育种试验集合的材料田间布局图，育种试验集合包含至少一种待测育种材料。
进一步的，所述手持终端设备还用于在读取田间材料电子标识牌时，记录与每一田间材料电子标识牌对应的育种材料在相应区域的株行数、行数以及每行的株数。
进一步的，所述手持终端设备通过有线或无线方式将每一育种地块的唯一标识信息、每一育种地块中各个区域所种植的育种材料的唯一标识信息以及每一田间材料电子标识牌对应的育种材料在相应区域的株行数、行数以及每行的株数上传到服务器。
一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，包括如下步骤：
S1：针对各育种材料的育种数据，挑选一个以上的感兴趣性状；
S2：对于一个以上的感兴趣性状，设置每个感兴趣性状的权重，当感兴趣性状个数不超过设定的阈值时，直接设置每个性状的权重，对于某个感兴趣性状，将其所在组的组间权重乘以其所在组的组内权重，作为其最终权重；
S3：当某个感兴趣性状存在数据缺失时，对缺失数据进行处理，若感兴趣性状缺失数据的个数超过设定的阈值9时，删除该性状，若感兴趣性状缺失数据的个数不超过设定的阈值9时，用预先设定的感兴趣性状的平均值代替该感兴趣性状所有缺失的数据；
S4：当感兴趣性状包含生育期、产量增减百分比、亩产和成穗率中的一种或多种性状时，进行性状数据转换，生育期＝收获期-播种期；产量增减百分比＝材料小区产量-对照产量/对照产量*100％；亩产＝小区产量/面积*667；成穗率＝有效穗数/高峰苗*100％，采用综合评判算法进行育种材料的综合评价，最后得出各育种材料的综合评价得分。
本实施例在使用时，通过电子标签、手持终端设备等信息技术的应用，将提高育种材料田间布局采集的效率和准确度，节省田间纸质记载和人工录入的环节，避免二次整理时产生的错误等，降低育种家的劳动强度，首先按照育种目标将感兴趣性状分组，这样可以较方便地设置组间权重，对于每个小组，其包含的感兴趣性状数量较少，可以很方便的设置组内权重，最后感兴趣性状的最终权重由组间权重和组内权重的乘积决定，按这种方式确定的感兴趣性状的权重，可以较科学和准确地表示某感兴趣性状在育种材料筛选过程中的重要性，解决了因部分数据缺失而影响育种材料筛选的问题，提高了育种数据的利用效率，因此提高了育种材料筛选的科学性和准确性。
实施例2：
一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，如图1和图3所示，包括田间材料电子标识牌、地块电子标识牌、手持终端设备和服务器，所述田间材料电子标识牌的一端设置于育种地块中种植有对应育种材料的区域；所述地块电子标识牌的一端设置于育种地块。
所述田间材料电子标识牌的内部设有第一电子标签芯片，第一电子标签芯片中写有相应育种材料的唯一标识信息。
所述地块电子标识牌的内部设有第二电子标签芯片，第二电子标签芯片中写有育种地块的唯一标识信息。
所述手持终端设备用于依次读取各个育种地块中设置的地块电子标识牌，以获取每一育种地块的唯一标识信息，并依次读取每一育种地块中各个区域设置的田间材料电子标识牌，以获取每一育种地块中各个区域所种植的育种材料的唯一标识信息。
所述服务器用于根据手持终端设备上传的数据，生成每一育种地块的育种材料田间布局图。
进一步的，所述服务器还用于根据手持终端设备上传的数据，生成每一育种试验集合的材料田间布局图，育种试验集合包含至少一种待测育种材料。
一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，其中种子培育种植方法包括如下步骤：
S11：种子处理，挑选颗粒饱满、大小均匀、色泽正常、包衣质量良好的优质种子，去除虫蛀、腐烂、破裂、霉变的劣质种子；
S12：浸泡，将培育向水槽注水淹没种子，等待种子吸水涨大卡在固定架上，网平铺至水槽底部，将种子倒至培育网上，拨动种植，使种子落入固定架内；
S13：催芽，将培育网取出，对培育网两侧贴附保湿层，并将培育网放置到恒温恒湿避光环境内，并随时为种子进行补水，直到种子萌芽；
S14：选芽脱粒，从培育网上选取胚根长度接近种子长轴长度的种子备用；
S15：土栽育苗，将选取的种子埋至育种地块内，并放置阳光充足的环境下进行育苗；
S16：移栽，将培育的幼苗等间距移栽至田间土地上；
S17：对育种地块养护。
本实施例在使用时，通过电子标签、手持终端设备等信息技术的应用，将提高育种材料田间布局采集的效率和准确度，节省田间纸质记载和人工录入的环节，避免二次整理时产生的错误等，降低育种家的劳动强度，种子固定在培育网上后，保证透气效果的同时能减少占用面积，便于进行整体的搬运，且种子固定不会产生移动，避免产生断芽的现象，种子之间均存在间隙，从而防止萌芽产生相互的干扰。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，包括田间材料电子标识牌、地块电子标识牌、手持终端设备和服务器，其特征在于，所述田间材料电子标识牌的一端设置于育种地块中种植有对应育种材料的区域；所述地块电子标识牌的一端设置于育种地块。
2.根据权利要求1所述的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，其特征在于，所述田间材料电子标识牌的内部设有第一电子标签芯片，第一电子标签芯片中写有相应育种材料的唯一标识信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，其特征在于，所述地块电子标识牌的内部设有第二电子标签芯片，第二电子标签芯片中写有育种地块的唯一标识信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，其特征在于，所述手持终端设备用于依次读取各个育种地块中设置的地块电子标识牌，以获取每一育种地块的唯一标识信息，并依次读取每一育种地块中各个区域设置的田间材料电子标识牌，以获取每一育种地块中各个区域所种植的育种材料的唯一标识信息。
5.根据权利要求4所述的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，其特征在于，所述手持终端设备还用于将获取的每一育种地块的唯一标识信息以及每一育种地块中各个区域所种植的育种材料的唯一标识信息上传到服务器。
6.根据权利要求1所述的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，其特征在于，所述服务器用于根据手持终端设备上传的数据，生成每一育种地块的育种材料田间布局图。
7.根据权利要求6所述的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，其特征在于，所述服务器还用于根据手持终端设备上传的数据，生成每一育种试验集合的材料田间布局图，育种试验集合包含至少一种待测育种材料。
8.根据权利要求5所述的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，其特征在于，所述手持终端设备还用于在读取田间材料电子标识牌时，记录与每一田间材料电子标识牌对应的育种材料在相应区域的株行数、行数以及每行的株数。
9.根据权利要求8所述的一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，其特征在于，所述手持终端设备通过有线或无线方式将每一育种地块的唯一标识信息、每一育种地块中各个区域所种植的育种材料的唯一标识信息以及每一田间材料电子标识牌对应的育种材料在相应区域的株行数、行数以及每行的株数上传到服务器。
10.一种基于育种大数据的种子培育过程精准协同控制模型，其特征在于，包括如下步骤：
S1：针对各育种材料的育种数据，挑选一个以上的感兴趣性状；
S2：对于一个以上的感兴趣性状，设置每个感兴趣性状的权重，当感兴趣性状个数不超过设定的阈值时，直接设置每个性状的权重，对于某个感兴趣性状，将其所在组的组间权重乘以其所在组的组内权重，作为其最终权重；
S3：当某个感兴趣性状存在数据缺失时，对缺失数据进行处理，若感兴趣性状的缺失数据个数超过设定的阈值9时，删除该性状，若感兴趣性状缺失数据的个数不超过设定的阈值9时，用预先设定的感兴趣性状的平均值代替该感兴趣性状所有缺失的数据；
S4：当感兴趣性状包含生育期、产量增减百分比、亩产和成穗率中的一种或多种性状时，进行性状数据转换，生育期＝收获期-播种期；产量增减百分比＝材料小区产量-对照产量/对照产量*100％；亩产＝小区产量/面积*667；成穗率＝有效穗数/高峰苗*100％，采用综合评判算法进行育种材料的综合评价，最后得出各育种材料的综合评价得分。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114418787A (zh) * 2022-03-22 2022-04-29 北京市农林科学院信息技术研究中心 作物育种材料播种方案生成方法及装置

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