农田渍害监测预警系统设计与应用

为了提高农田水分管理降低渍害对农作物的影响,开发了基于田间积水及作物根区水分信息监测的农田渍害智能化预警系统.该系统由水分信息传感器、数据采集及无线传输模块、数据处理模块、农田渍害预测以及灾情结果发布模块6部分组成,可实现农田积水及土壤水分状况的连续监测,并通过无线传输系统将农田实时水分信息传输至数据处理终端,根据该系统预测部分的决策支持系统对农田渍害进行评估和预测.在田间试验的基础上,确定了该系统预测模块数学模型中的相关参数,提出了适用于农田渍害评估和预报方法.实地应用结果表明,实时监测结果及预警精度均能达到农田水分管理的需求,而且该系统监测部分小巧轻便,预警终端部分界面友好,操作简单,实用价值较高.对提高当地排涝管理水平、减小农田渍害对农业生产的影响具有显著效果.     

基于改进K-means的农田湿度评估研究

在现代化农业生产中,常采用全自动化设备检测土壤湿度,然后对农田进行灌溉,但现有系统难以精确判断整个农田的湿度信息,当土壤湿度传感器出现设备故障后,会产生控制误差,导致整个系统崩溃.因此,结合土壤湿度传感器,Lora、NB-iot无线网络传输和微控制器处理等先进技术,设计了基于改进K-means的农田湿度评估系统.该系统不仅实现了在线评估农田方圆1 km内的湿度信息的功能,并且能够快速定位故障土壤湿度传感器,发出报警信息,并抛弃故障数据.最后,对湿度评估系统进行了大量的田间实验.结果表明,能快速定位故障传感器,测量的农田湿度信息相对误差都在5％以内,验证了此湿度评估系统的可行性.     

基于嵌入式ZigBee技术的农田信息服务系统设计

针对目前农田信息采集装置功耗大、成本高、定点和移动采集不能同时进行的问题,设计了一套基于嵌入式ZigBee技术的农田信息服务系统.ZigBee无线传感器模块实现农田信息的无线采集;基于ARM9和DSP的嵌入式移动终端使田间生产者随时了解农田信息;WebGIS农田信息管理系统能同时获得各种农田信息,帮助管理者与决策者作出农田决策.最后通过实验对系统进行了验证.     

基于嵌入式技术的农田信息远程采集系统

根据农田信息远程监测的特点, 提出了一种基于嵌入式系统和无线远程通信技术相结合的系统解决方案.该系统以ARM7 CPU 为硬件核心, 通过μC/ OS-Ⅱ嵌入式操作系统的调度与管理, 实现农业信息的实时采集与处理, 然后经由GPRS 无线移动通信模块发送至数据中心服务器.服务器接受数据,并采用ASP.NET技术实现动态WEB 发布.该系统的实现满足了农田信息远程监测的各种需要,为农田信息现代化提供了重要支持.     

基于FPGA的农田图像采集与3G无线传输系统设计

针对目前农田图像采集装置功耗大、成本高、图像无线传输速度慢的问题,设计了一套基于FPGA和3G无线通信技术的农田图像采集传输系统.该系统由农田图像采集终端和远程服务器组成,服务器与终端通过3G无线网络进行图像传输.研究了基于FPGA的JPEG压缩算法,实现了3G模块的驱动与远程数据通信.试验表明,系统能够快速采集图像并进行无线传输,传输一幅图像所需的时间约为5.42 s,无丢帧现象.     

基于ARM的农田用水信息远程监控系统研究

针对传统农田用水信息远程传输方式布线难、成本高、传输距离短等不足,设计了基于嵌入式微处理器的农田用水信息采集、传输和监控系统。系统以嵌入式微处理器为平台,集成了数据采集模块和GPRS无线通讯模块。在介绍Linux和AT指令的基础上,详细说明了系统总体结构,实现了硬件系统设计与开发,提出了软件设计方法,构建了农田用水信息远程监控系统的组成方案。试验表明:该系统在稳定性和实时性方面性能优良,能满足农田用水信息远程监控的日常工作需要。     

基于GNSS农田平整全局路径规划方法与试验

针对全球导航卫星系统(Global navigation satellite system,GNSS)农田平整系统缺少作业指导且效率低等问题,提出了一种基于GNSS农田平整全局路径规划方法。分析农田实际平整条件,创建适用于土地平整的农田地形环境模型,生成农田地势信息图,研究整块农田地势高程分布特征,以平地作业中空载、满载的无效作业状态最少,转向操作与重复行走最少为条件,生成遍历整个农田的土地平整路径,并通过拉力传感器实时监测铲车载荷。仿真试验结果表明,相对于常规平整方法,所提方法空载、满载率显著减小,达到目标平整度时间节省50%以上。该方法可以规划有效路径,减少无效作业时间,平地效率提高30%以上。     

基于云计算的农田规划区域信息采集系统设计

为进一步提高我国农田规划信息获取的实时性与准确性,结合当前数据分析功能强大的云计算技术,对农田规划区域信息采集系统进行了设计。通过理解农田规划的布局设计特征,建立区域信息采集系统的数据控制框架与理论结构模型,对采集系统的软件控制流程与硬件设施配置逐步选型优化,得到较为完善的农田规划区域信息采集系统。基于云计算设计理念输入不同的农田周边环境变化数据进行模拟试验,结果表明:与传统的信息采集方法相比,云计算环境下的区域信息采集系统准确率可由91.8%提升到96.3%,且平均准确率可提升3.9%左右,验证了该采集系统设计的可行性。     

基于微灌工程设计成果数据的农田电子地图构建方法

针对包含微灌设备的农田中电子地图获取成本高的问题,提出了一种基于微灌工程设计成果数据快速构建起农田电子地图的方法.考虑到微灌工程设计成果数据和农田电子地图2种数据的数据模型和对不同空间要素的表达方式之间存在着一定的差异,在微灌工程设计成果数据中存在着对微灌设备等空间要素的夸张、简化和省略等情况,而且数据中往往缺乏对微灌设备等空间要素的地理空间位置信息描述.在对微灌工程进行系统了解的基础上,通过深入分析设计成果数据和农田电子地图2种数据之间数据模型和要素表达方式之间的差异性,提出了采用DWGDirect.NET类库和ArcGIS Engine二次开发相结合进行解析转换的方法,将CAD格式的设计成果数据转换为GIS所支持的Geodatabase格式,初步构建起微灌工程农田电子地图,为微灌工程施工作业提供参考,同时也为精准农业提供农田电子地图基础数据.     

基于MATLAB的农田信息可视化实现

通过可视化技术能够直观地表现农田信息的空间变异.使用GPS接收机在农田开展定点信息采集,应用测量得到的地块高程数据,利用MATLAB的绘图功能,绘制了采样点散点图,并通过数值插值和Delaunay三角剖分两种方法实现了农田高程信息的可视化.此方法可用于土壤养分图、农田杂草以及病虫害分布图等农田地理信息的可视化表达中.     

采用综合评价系数法实现基本农田的空间定位

耕地入选基本农田是将总体规划确定的耕地按照一定的面积指标有选择地划为基本农田的过程.科学、合理地划定基本农田对于正确处理和协调农用地的农业利用与非农业利用之间的关系、严格控制非农业建设占用耕地的规模和速度、促进区域社会经济的可持续发展将起到十分重要的作用.为此,以龙口市为例,在建立了耕地入选基本农田的指标体系的基础上,生成决策矩阵,采用综合评价系数法对耕地入选基本农田进行排序,得到龙口市基本农田保护区规划图,实现了基本农田的空间定位,从而为土地整理规划提供依据,为基本农田保护规划的科学化、标准化奠定了基础.     

基于嵌入式LINUX的远程土壤信息采集系统设计

针对大范围分散的农田信息采集中采集系统通讯成本已大大高于测控部分的成本和通讯已成为制约农田数据采集发展和应用的问题,提出了一种基于嵌入式LINUX操作系统下用TC35I无线通信模块实现远程土壤信息采集系统的设计方案,详细阐述了系统的硬件组成、土壤信息数据采集及传输的通信原理和嵌入式系统Web的构建.实验结果表明,系统能够及时接受远程数据并将数据发送和显示,通过网络实现了对远程采集终端的控制,达到了系统的设计要求.     

基于神经网络的模糊土壤平衡施肥模型系统的研究

通过对大豆在同一农田进行重复种植试验,以土壤养分和产量为输入,以施肥量为输出,采用混合学习算法训练网络,建立了土壤平衡施肥Fuzzy-Neuro网络模型系统.通过实际验证,将所建模型系统应用在农业生产中,可以提供最佳土壤施肥方案.     

农田防护林效益与可持续发展策略研究

农田防护林对于农地的保育具有重要作用,防护林的科学管理与健康发展关系到我国农地保护工作的效果,但近年来农田防护林的发展状况却不尽如人意。阐述国内外防护林保育效应研究现状,分析当前我国防护林发展中遇到的问题,从土地制度的角度探讨农田防护林的可持续发展策略。     

基于农用地经济等别的耕地入选基本农田研究

农用地经济等别为科学划定基本农田提供了重要依据。为此,以大兴区为例,建立基于农用地经济等别的综合指标体系,进行基于农用地经济等别的耕地入选基本农田的研究,并使用ArcGIS9.2将所得结果与没有考虑经济等别所划定的基本农田进行叠加分析。研究结果表明:依据农用地经济等别划定的基本农田,避免了主观因素的影响,保证了入选基本农田耕地的质量,使基本农田的空间布局更加合理。该研究成果对于永久基本农田划定、耕地入选基本农田指标的选取以及基本农田的划补具有重要的意义。     

基于ZigBee的智能农业灌溉系统研究

针对传统农业灌溉中有线网络成本高、布线困难、覆盖范围受限等问题,以AT91SAM9260微处理器为控制核心、CC2530芯片为网络节点,利用超声波水位传感器、STR型土壤水分传感器采集农田水位数据信息,构建ZigBee网络。同时,通过GSM通信模块TC35i,实现了终端节点数据信息反馈及用户控制命令传输的智能农业灌溉系统,为农业的大田灌溉提供了详细的解决方案。     

基于无人机光谱分析的农田监测系统应用

农田监测可以获取作物的生长状态,是农艺管理操作的依据。传统的农田监测由人工完成,效率和准确性较低,无法满足现代化农业的要求。以无人机为平台的遥感技术应用于农田信息监测中,能有效地解决这个问题。高光谱遥感具有连续的光谱,通过光谱分析可以得到农田作物的完整信息。为此,设计了基于无人机光谱分析的农田监测系统,利用无人机搭载的光谱仪拍摄水稻田的高光谱影像,基于多个光谱参数建立估算叶绿素含量(SPAD)的回归模型。结果表明:4个光谱参数与建模样本SPAD值的回归分析都达到显著水平,以DR 526和SD y建立的模型精确度较高。综合考虑决定系数和斜率值,将SD y作为文中SPAD值的最佳估算参数,可为精准农业的发展提供技术支撑。     

基于云计算平台的农田土壤墒情信息系统设计

土壤墒情是精细农业发展的关键,传统的土壤墒情监测手段落后,仅仅依靠手持设备进行人工采集,需要耗费大量的人力物力,且墒情信息获取缺乏实时性和全面性,对农田灌溉工作和农作物的生长造成了较大的影响。为此,引入了云计算技术,构建了基于云计算平台的农田土壤墒情信息系统,通过对土壤墒情信息系统的功能需求分析,完成了信息系统总体架构的设计,并对土壤墒情信息处理流程进行了优化分析。研究结果表明:基于云计算平台的农田土壤墒情信息系统能够保证墒情信息获取的实时性、有效性,同时墒情信息采集全面,数据共享及时,对实现精细农业具有主要意义。     

农田灌溉节能节水智能控制系统的研究

介绍了农田灌溉节能节水智能控制系统的设计原理,提出了电动机带载软起动和软停止控制、末端无功补偿控制、IC卡预付费多用户三相电能计量管理;设计出了集控制、补偿、管理于一体的新型灌溉控制系统;该系统通过电动机的平滑软起动解决水锤问题,利用低压电能无功补偿实现节能控制,利用预付费多用户三相电能计量实现谁插卡谁灌溉的节水管理。具有平滑起停、节能节水和低成本的特点,特别适合于农田灌溉控制和管理。     

农田信息监测与蓝牙无线传输系统设计

通过利用蓝牙技术和传感器构建了农田信息监测系统,从而实现了农田信息的实时监控。设计中对采集到的数据利用蓝牙无线技术传输到PC机中进行实时显示,同时在采集现场利用液晶显示屏显示数据。利用蓝牙的双向通信的功能,系统可方便地通过发送指令来实时发送数据,从而避免系统不停地发送数据。另外,系统还实现了蓝牙多机通信的功能,能获得不同环境下的环境参数。该系统的实现有助于探讨蓝牙技术在"传感器网"领域中应用的可能性。