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介绍资料
Python+大模型农产品价格预测技术说明
一、技术背景与需求分析
农产品市场受气候、政策、供需关系等多维度因素影响,价格波动频繁且销量不稳定。传统统计模型(如ARIMA)在处理非线性关系时存在局限性,而深度学习模型虽能捕捉复杂特征,但缺乏与业务系统的深度集成。基于Python生态与大模型能力的农产品价格预测系统,通过整合数据采集、模型训练、可视化分析全链条,可实现预测误差率≤10%、销量预测准确率≥85%的技术目标,为农户、合作社、批发商等提供精准决策支持。
二、核心技术架构
系统采用B/S架构,基于Django框架的MVT模式分层设计,核心模块包括:
- 数据采集层:通过Scrapy框架定时抓取惠农网、拼多多等平台数据,结合农业农村部公开数据与气象API,构建多源数据集。例如,某系统融合气象数据后,玉米价格预测的RMSE从0.32降至0.28。
- 数据处理层:使用Pandas库进行数据清洗,采用KNN填充缺失值、3σ原则检测异常值,并通过特征工程构建20+衍生变量(如7日价格滞后特征、周度季节性指标)。
-
模型训练层:
- LSTM-XGBoost混合模型:LSTM分支捕捉时序依赖(如2层LSTM网络处理64个神经元),XGBoost分支处理静态特征(如节假日标识、促销强度),通过加权融合(权重比7:3)提升泛化性。某实验显示,该模型在西红柿价格预测中MAE降至0.15元/公斤,较单一模型提升23%。
- DeepSeek-R1大模型微调:基于PEFT库配置LoRA参数(r=16, lora_alpha=32),在少量标注数据下实现生猪价格预测MAPE误差≤9.5%。
- 可视化层:集成ECharts动态热力图与Django-ChartJS,支持按省份、品类、时间粒度的钻取分析。例如,某系统通过地图可视化揭示苹果滞销与冷链覆盖率的相关性,指导物流资源优化配置。
三、关键技术实现
1. 多源数据融合与清洗
python
1# 数据采集示例(Scrapy爬虫)
2class HuiNongSpider(scrapy.Spider):
3 name = 'huinong'
4 start_urls = ['https://www.hnw.***/price/list-1.html']
5
6 def parse(self, response):
7 for product in response.css('.product-item'):
8 item = ProductItem()
9 item['name'] = product.css('.name::text').get()
10 item['price'] = product.css('.price::text').re_first(r'\d+\.\d{2}')
11 item['region'] = product.css('.region::text').get()
12 yield item
13
14# 数据清洗与特征工程
15def data_pipeline(df):
16 # 异常值处理(IQR方法)
17 q1, q3 = df['price'].quantile([0.25, 0.75])
18 iqr = q3 - q1
19 df = df[(df['price'] >= q1 - 1.5*iqr) & (df['price'] <= q3 + 1.5*iqr)]
20
21 # 特征衍生
22 df['price_lag7'] = df['price'].shift(7) # 7日滞后特征
23 df['month'] = df['date'].dt.month # 月份特征
24 return df
2. 混合预测模型构建
python
1# LSTM-XGBoost混合模型
2from tensorflow.keras.layers import LSTM, Dense, Input, concatenate
3import xgboost as xgb
4
5def build_hybrid_model(timesteps=30):
6 # LSTM分支(捕捉时序依赖)
7 lstm_input = Input(shape=(timesteps, 3)) # 价格、销量、温度
8 x = LSTM(64, return_sequences=True)(lstm_input)
9 x = LSTM(32)(x)
10 lstm_out = Dense(1)(x)
11
12 # XGBoost分支(处理静态特征)
13 static_input = Input(shape=(5,)) # 品类、区域、节假日等
14 xgb_model = xgb.XGBRegressor(n_estimators=100, max_depth=6)
15
16 # 模型融合
17 merged = concatenate([lstm_out, static_input])
18 output = Dense(1)(merged)
19 model = Model(inputs=[lstm_input, static_input], outputs=output)
20 model.***pile(optimizer='adam', loss='mse')
21 return model
3. 大模型微调与部署
python
1# DeepSeek-R1微调示例(基于PEFT库)
2from peft import LoraConfig, get_peft_model
3from transformers import AutoModelForCausalLM
4
5model_name = "deepseek-ai/deepseek-r1-7b"
6base_model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained(model_name)
7
8# 配置LoRA参数
9lora_config = LoraConfig(
10 r=16,
11 lora_alpha=32,
12 target_modules=["q_proj", "v_proj"],
13 lora_dropout=0.1
14)
15
16# 创建PEFT模型
17peft_model = get_peft_model(base_model, lora_config)
18peft_model.print_trainable_parameters() # 参数量从7B降至3.5M
四、系统优势与创新点
- 多模态数据融合:整合数值数据(价格、销量)、文本数据(政策文本情感分析)与图像数据(卫星遥感作物长势),提升模型泛化能力。例如,某系统利用BERT模型提取政策文本情感倾向,在政策对价格影响的分类任务中准确率达89%。
- 动态事件响应:通过大模型实时解析新闻政策,调整预测权重。例如,在突发疫情期间,系统自动增加“物流受限”特征的权重,使蔬菜价格预测误差率降低12%。
- 可解释性增强:集成SHAP值解释模型决策逻辑。例如,显示“降雨量增加10mm”对价格的边际贡献为-0.05元/公斤,增强农户对预测结果的可信度。
五、应用场景与效果
- 农户决策支持:某省农户使用系统后,根据价格预测调整种植结构,收益提升14%。
- 政府政策制定:系统为农业农村部提供全国农产品价格监测预警,2024年价格周波动幅度从8.2%降至6.5%。
- 企业供应链优化:某生鲜电商通过系统销量预测,将夜间促销时段销量占比从12%提升至28%。
六、未来展望
- 数字孪生技术:构建农产品供应链数字孪生体,模拟气候、政策等扰动下的价格波动。
- 边缘计算部署:在农田部署轻量化模型(如TinyLSTM),实现实时价格预警与种植建议推送。
- 跨领域迁移:将技术扩展至股票价格预测、房地产价格预测等领域,进一步拓展应用范围。
Python与大模型的结合显著提升了农产品价格预测的精度与实用性。未来研究需进一步突破数据壁垒、增强模型可解释性,并推动技术从实验室走向田间地头,为农业数字化转型提供核心驱动力。
运行截图
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