建立湘中丘陵紫色岩水土保持监测系统的探讨

监测是水土保持工作的基础,探讨了湘中丘陵紫色岩大、中、小三种尺度的监测内容,并从监测设施系统、监测指标体系、监测配套设施系统、监测数据传输及分析处理系统等方面,对建立其监测系统进行了分析。     

浅议云南水文与水土保持监测

水文监测与水土保持监测虽监测任务不同,但监测内容却有相同之处。水利部《关于加强水文系统水土保持监测工作的通知》将使水文系统的优势和资源得到充分发挥,实现水文、水土保持监测两大系统的多能互补。通过云南省水文与水土流失现状的分析,提出水土保持监测的内容、方法及有效促进水土保持监测事业发展的新观点。     

对环境应急监测系统的建立和有效运行的认识

污染事故应急监测已经成为环境监测的重要组成部分,本文阐述了建立环境应急监测系统在环境保护领域的重要性,分析了目前应急监测的实际情况,并对环境应急监测系统的建立和有效运行提出了建议。     

棉花精量穴播器取种状态监测系统设计与试验

针对棉花精量穴播作业过程中取种、排种不畅造成空穴的问题,该研究开发了一种棉花精量穴播器取种状态监测系统。以齿盘式穴播器为对象,在分析其工作过程的基础上,确定监测点位置。采用激光对射型传感器和霍尔传感器作为信息监测元件,用STM32单片机实现合格穴数和空穴率的计算,通过nRF24L01无线通信模块实现人机交互终端数据交互,并进行室内和田间试验。台架试验表明,在穴播器工作转速30～45 r/min范围内,系统转动圈数监测精度不变,为100%,合格穴数监测精度达到97%以上,空穴数监测精度达到93%以上,监测系统的准确性满足使用要求。田间试验结果表明,光照对监测系统无影响,合格穴数监测精度最低为96.17%,空穴数监测精度最低为93.11%,与台架试验相比,系统精度下降不超过1个百分点。系统监测与人工实测的合格穴数、空穴数的F值0.05,系统监测值与人工实测值差异不显著。该研究提出的齿盘取种性能的监测方法有效可行,开发的取种状态监测系统在田间作业时具有良好的准确性和稳定性,满足棉花精量穴播器取种状态监测的要求,对促进棉花精量穴播作业自动化、智能化具有重要意义。     

地面遥感监测系统在水土保持监测中的应用初探

目前我国"3S"技术广泛应用于地质、军事、交通、环境、林业等多种领域。如果地面遥感监测系统能在水土保持监测中得到充分应用,将使部分监测工作自动化、数字化、高效化。使水土保持监测工作更加系统、完善。就地面遥感监测系统在水土流失动态监测、水土保持工程验收、效益评估、监督执法等方面的应用进行了初步探讨。     

压力式谷物产量监测系统优化与试验验证

为了提高谷物收获作业过程中谷物产量在线监测的精度,研制了基于谷物流压力原理的车载谷物产量在线监测系统,该系统包括谷物流量监测装置、定位装置、割台高度控制开关、核心处理器以及人机交互装置。以谷物产量与谷物流压力间的谷物产量监测数学模型为指导,搭建了谷物产量监测试验台,采用Box-Behnken试验设计方法优化谷物流量监测装置结构参数,研究了传感器数量、传感器安装位置和监测装置水平倾角对谷物产量监测系统测产误差的影响,确定了最优参数组合为传感器数量5、传感器安装位置0.24 cm、监测装置水平倾角5°,并对最优参数组合进行了验证试验,结果表明,谷物产量监测系统测产误差为3.27%,满足谷物产量监测的精度要求。对谷物产量监测系统田间实际效果进行了试验验证,试验结果表明,田间测产误差为5.28%,生成的产量分布图为后续田间作业管理提供了决策依据。     

油菜精量直播机播种监测系统传感装置改进及通信设计

针对油菜播种作业质量实时监测、播种量计量的问题,设计了油菜精量直播机播种监测系统。该监测系统由多路油菜种子流传感装置和油菜播种监测显示终端装置组成,油菜种子流传感装置安装于油菜精量排种器下方输种管道上,利用MSP430单片机系统的时间捕获中断程序及定时计数程序实时记录油菜种子流的排种时间间隔序列、排种频率、排种总量并根据国家标准计算获得漏播指数、合格指数,采用"多对一"传输方式无线发送至油菜播种监测显示终端装置。监测显示终端实时显示多路播量信息、排种性能指标信息以及每一路的排种频率曲线。设计了应答模式的轮询数据通信协议实现监测系统在数据传输过程中的可靠性、容错性、准确性。播种监测系统台架试验及田间试验结果表明:该播种监测系统工作稳定可靠,播种质量监测准确率达96%以上,在田间较空旷场地传输距离达60 m,满足播种监测的需要,并为油菜播种状态图的生成提供了技术支撑。     

自动监测系统在江西红壤坡地水土流失监测中的试验应用

介绍了试验应用于江西省红壤坡地水土流失监测的自动监测系统的组成与特点,以及该系统在江西水土保持生态科技园的试验应用和野外人工模拟降雨条件下的水土流失监测实践。结果表明,温度、湿度、雨量、水位、土壤含水量等的自动监测结果与人工测定结果之间呈良好的线性相关关系,监测数据较为准确、稳定。自动监测系统操作简单、性能可靠、自动化程度高,可适用于江西省红壤地区。     

全国水土保持监测信息系统设计构想

监测信息化是水土保持信息化的重要组成部分。开发覆盖全业务领域、功能齐全、上下协同,集系统应用、数据库管理、信息共享与服务等于一体的水土保持监测信息系统,可有效提高水土保持监测的信息化和信息社会化服务水平。当前,应充分分析系统需求,完善系统顶层设计,明确系统服务层次、业务管理内容与用户,设计科学、完善、实用的系统功能和数据库。通过系统配置与安装部署,强化系统应用,提高水土保持监测工作与业务管理效率,进一步推进水土保持信息化,并支撑国家和地方水土保持生态建设。     

国家级作物长势遥感监测业务系统设计与实现

作物长势监测是农情遥感监测的重要组成部分。为了建立稳定的作物长势监测业务系统,该文一方面选取NDVI时间序列提取的时空参数从不同侧面描述作物长势,建立作物长势监测的综合性模型,另一方面建立了一个覆盖全国主要农区、由200个县组成的地面调查网络,采集地面实况信息,并采用客户端/服务器（C/S）和浏览器/服务器（B/S）的混合结构开展系统设计,基于遥感和地面调查两个角度设计实现了国家级作物长势遥感监测业务系统,同时对由于作物种类和监测区域不同引起的长势评价标准不一致、模型定量化和业务系统架构仍需根据应用进一步分解完善等问题进行了讨论。以中国冬小麦主产区为例,进行了作物长势监测试验,取得较好的监测结果。目前该系统已在大尺度作物遥感监测中得到应用。     

水体溶解氧监测系统中无线通信网络的实现

为了对淡水水体中的溶解氧进行监测,设计了实时在线溶解氧监测系统,采用无线传输模块实现了对大面积水域进行多点、实时和在线监测,重点设计了上、下位机通过无线传输模块进行数据传输的通讯协议。     

基于ZigBee技术的粮库监测系统设计

针对大型粮库设施粮食存储环境相关参数监测点分散的现状,设计出了一种层次型网络拓扑结构的无线传感器网络中央监测系统。以承载ZigBee技术的CC2430芯片为无线节点的检测与信息处理核心,结合温度、湿度传感器模块,构成无线传感器网络终端检测子节点,对现场环境实时检测,并通过路由节点将数据上传;路由节点模块设计,采用无线或RS-485标准的方式与中心节点进行信息通讯,使现场循环检测数据能实时传送给中央监控计算机,实现深入粮仓内部的多点检测、实时监测。结果表明,系统功能扩展方便、布网灵活、施工成本低,为大型粮库设施现代化管理奠定了基础。     

全国土壤水分及作物长势地面监测体系的初步构想

土壤水分和作物长势监测是农情监测系统中不可缺少的重要组成部分。土壤水分含量直接影响着作物生长，作物长势的好坏与作物产量有着密不可分的关系。该文从应用角度出发，通过分析自然环境及作物布局等区域特征，进行监测样点布设，明确了监测内容及评价指标，并构建网络信息化平台，建立大尺度的地面土壤水分及作物长势监测系统，实现数据网络化管理，同时结合遥感信息进行综合应用，及时为政府提供决策支持。     

嵌入式USB主机接口在温室环境监控中的应用研究

为了满足温室环境监控中大量信息存储的需要,研究了基于嵌入式USB主机接口的数据存储技术。该技术以51系列单片机为核心器件,嵌入了主/从双工作模式USB接口芯片SL811HS,并根据USB1.1协议和U盘文件系统格式,编制了USB接口驱动程序和数据存储应用程序。把该技术集成到自主开发的温室环境监控系统中进行了应用,实现了对目前市面上通用的64M、128M容量U盘的读写操作,解决了海量数据的存储问题。如果对驱动程序和应用程序做适当的修改,还可通过USB主机接口实现对USB接口打印机、USB接口扫描仪等外设的控制。结果表明,该数据存储方案具有成本低、通用性强、可扩展性强、可靠性高等特点,可方便地集成到各种监控系统中,从而满足用户的不同需要。     

基于Geo-WebServices的农田环境动态监测与评价分析系统

为实现农田环境质量数据的在线共享、查询统计与评价分析服务,该文结合地统计学及农田环境质量监测相关专业知识建立采样点布设优选评价模型,并基于GIS、GNSS、角色访问控制等技术,设计开发了农田环境动态监测与评价分析系统。应用证明,系统采用Geo-WebServices技术能够实现分布式存储的极高分辨率遥感影像和大比例尺基础地理数据等数据服务的实时在线集成与共享,提高了数据分析精度,也解决了高精度基础空间数据的共享安全性及数据版权的问题;能依据角色分配用户权限,使得系统安全可靠;能灵活定制与管理农田环境监测评价与预警分析等模型,并实现从采样布设优选评价、采样点数据预处理、环境质量评价与预警分析及结果多方式直观的可视化等全流程的动态监测分析功能,系统能有效应用于农田环境质量监测与管理。     

我国农情遥感监测关键技术研究进展

我国作物的遥感监测已有20年的研究历史。但象中国这样国土辽阔、地形多样、种植结构复杂、农户规模小的国家的国家级农情遥感监测运行系统，在关键技术方面仍然需要加强研究。这些关键技术包括：数据处理、作物识别、面积量算、长势监测、灾害评估、产量估计及运行系统集成等。该文根据作者开发农业部农情遥感监测系统的经验，分析存在的问题，提出解决问题的基本思路。     

规模化兔场生产监管系统的设计与实现

针对规模化兔场易产生的环境恶化快、配种繁殖乱、近交衰退、管理效率低等问题,该文基于无线传感器网络、网络通信等物联网技术,设计了规模化兔场生产监管系统。在实现生产过程管理的同时,重点实现了规模化兔场的远程环境监测与亲缘关系分析功能。设计研制了低功耗兔舍环境监测节点,利用多传感器采集兔舍内氨气浓度、空气温湿度等环境数据,通过节点间自组网的形式构建了兔舍环境监测无线传感器网络,实现了兔舍养殖环境参数的远程传输与在线监测;基于近交系数与亲缘系数的公式模型,对种兔的遗传信息进行存储、计算与分析,实现了种兔亲缘关系的自动分析,最大限度的降低兔体质量受近交影响的风险。该系统已在广东骏威农业有限公司应用,结果表明与人工监管兔舍相比,系统监管兔舍仔兔存活率提高了5.15%,种兔死亡率下降了3.33%,均达到差异显著水平(P0.05),企业生产效率和经济效益也得到全面改善。     

基于云原生技术的土壤墒情监测系统设计与应用

该研究针对全中国尺度的土壤墒情监测需求,构建基于自动监测站原位监测与多源专题数据的土壤墒情数据获取感知技术体系,提出数据质量控制清洗策略并建立数据校正插补模型。系统基于云原生技术设计,将模块以微服务形式灵活开发部署,通过容器技术打包运行独立实例,布设了墒情数据上报采集、可视化分析和数据挖掘应用等核心模块。依托空间分析和WebGL技术开发3D WebGIS数据分析功能模块,实现协同土壤墒情、土地利用、海拔高程等多源数据可视化分析与制图,深入挖掘数据价值,实现墒情估算和基于水量平衡的灌溉决策应用服务。系统已在中国21个省份得到应用,建立自动监测站970个,采集监测数据6000余万条,为用户掌握土壤墒情现状、指导农业节水灌溉、获取可靠科研数据等应用提供数据与技术服务。     

基于DPWS网络中间件与Petri网的微电网监控方法

针对目前微电网监控系统存在的协同性差、缺少动态配置支持、连续动态行为和离散事件共存的混杂性等问题,该文提出了一种基于设备网络服务框架(device profile for web service,DPWS)与解释Petri网模型的新型微电网监控方法。根据微电网监控系统功能需求,建立基于DPWS的分布式微源运行状态监控模型。利用DPWS技术的自动发现、自动组网机制对微电网监控系统进行重新配置,结合事件订阅机制实现微电网系统状态的实时监控,进而分析微电网系统在运行过程中的多重状态及其转换关系。基于DPWS技术信息加密机制,解决了微电网监控系统的信息传输安全问题。运用解释Petri网建立了微电网系统控制模型,提高了微网监控设备端的自动化程度,并完成了相应的数值仿真试验。试验结果表明,该模型能较全面地描述微电网系统中的并发及混杂现象,所提出的控制策略符合微电网系统实际运行要求,为微电网系统的安全、稳定地运行提供技术依据。