群养奶牛体温实时监测系统设计与实现

将无线连接WiFi技术应用于群养奶牛体温实时监测系统,实现了奶牛体温的智能化监测,使奶牛的管理和监控更科学方便。利用DS18B20型数字温度传感器测量奶牛耳道边沿温度,外部通过单线接口与ESP-WROOM模组进行双向通信。ESP-WROOM模组在初次上电时,必须通过SmartConfig通信协议获得要接入的AP（Access point）参数并将参数写入程序存储器中,使之与AP建立连接。模组连接成功后,温度传感器采集奶牛体温并传输给微处理器,微处理器接到数据后打包相应参数通过TCP协议发送给数据服务器,MySQL数据库分类储存每头奶牛的数据。使用Java语言编写人机交互界面可以查看相应数据库,实现了奶牛体温变化的实时显示、温度补偿以及历史数据查询等功能。在群养奶牛中同时接收数量众多的体温数据时,可能出现数据并发现象,利用异步通信框架,解决了数据并发问题。采用序时平均数算法更精确地描绘出奶牛体温变化曲线,并且解决了个别数据异常导致曲线波动较大的问题。试验结果表明,系统最佳传输距离在80m左右时,网络丢包率为4.42%。该系统模块体积小、性能可靠、功耗低,能够快速完成温度监测,并且在30~50℃温度范围内测试精度能够达到±0.2℃。     

最优权重组合模型和高光谱估算苹果叶片全磷含量

为了估算苹果叶片全磷含量,该文使用2012年和2013年在山东省肥城市潮泉镇下寨村的2个苹果示范园获取的整个生育期苹果叶片全磷含量和对应的叶片光谱数据,建立了预测苹果叶片全磷含量的最优权重组合模型。首先分析了苹果叶片全磷含量和原始光谱的相关关系,确定了以553和722 nm为苹果叶片全磷含量的诊断波段;根据叶片全磷含量与400~2 500 nm范围两两组合的决定系数等值线图,确立了对苹果叶片全磷含量敏感的546和521 nm、553和518 nm组合的归一化差值指数和543和525 nm、1 394和718 nm组合的比值指数;最后以553和722 nm的反射率以及546和521 nm、553和518 nm组合的归一化差值指数和543和525 nm、1 394和718 nm组合的比值指数为自变量,构建了基于苹果叶片全磷含量的最优权重组合模型,实现了对苹果叶片全磷含量的高光谱估算。结果表明,最优权重组合模型无论是建模集还是验证集,其预测能力(R2=0.94)要优于该文中的6种统计方法(平均R2=0.82),研究结果为快速无损诊断苹果叶片的磷素状况提供新的技术途径。     

黄淮海地区县域粮食单产的空间溢出效应及影响因素分析

该研究运用马尔科夫链和空间马尔科夫链方法探讨了1980-2010年黄淮海地区347个县域粮食单产的溢出效应;并借助空间滞后模型揭示1995和2010年粮食单产分异的影响因素,以期为粮食生产布局优化和粮食生产提升政策制定提供依据。结果表明:1)35 a间黄淮海地区县域粮食单产转移总体呈现渐进、平滑的特征,大规模跨越的几率较低。2)似然比统计量分析表明,在1980-1995年和1995-2010年2个时段,区域背景对县域粮食单产类型转移格局的影响显著,且在1995-2010年更显著。中低产或中高产类型县域的粮食单产类型以平稳转移为主,而高产和低产类型县域在区域背景的作用下逐渐向中产类型转变。3)在空间格局演进方面,平原地带上移概率增加,而市辖区和沿海一带下移趋势明显,江苏、河南和山东3省的县域粮食单产类型趋于稳定。4)空间滞后模型计算结果表明,1995年,上一期粮食单产、农民人均纯收入、有效灌溉面积比率、产业结构对粮食单产的正向促进作用显著,分别通过1%的显著性水平检验;2010年,上一期粮食单产、农民人均纯收入和种植结构分别通过1%、1%、5%水平的显著性检验,而且上一期粮食单产和农民人均纯收均对粮食单产的正面推动作用显著。     

红外传感器与机器视觉融合的果树害虫识别及计数方法

为了解决果园环境中单一的害虫监测技术存在的缺陷,该研究将红外传感器和机器视觉识别技术进行融合,从两个角度对目标害虫进行识别计数。选取梨小食心虫、苹小卷叶蛾、桃蛀螟、干扰物进行试验,通过实验室人工随机散落试验样本,获得其红外传感器以及机器视觉图像的识别结果,构造融合计数计算公式,通过计算得到害虫计数结果。结果显示:梨小食心虫、苹小卷叶蛾、桃蛀螟、干扰物的红外分类阈值分别为2.25、9.06、17.88、28.38,其红外识别范围分别为(0,5]、(5,13]、(13,23]、(23,32];梨小食心虫、苹小卷叶蛾、桃蛀螟、干扰物的红外识别准确率分别为92%、78%、80%、88%,图像识别准确率分别为92%、88%、92%、90%,融合计数精度分别为98%、92%、94%、96%。可见,将红外传感器和图像识别技术相融合能够提高果树性诱害虫的识别准确率,为果园害虫的合理防治提供参考。     

基于近红外光谱技术的发育后期苹果内部品质检测

为了解发育后期苹果内部品质与近红外光谱特性之间的关系,给田间管理、实时采收等提供依据,利用近红外漫反射技术测量了发育后期3个月内"富士"苹果在833~2 500 nm波长范围内的光谱特性,并测量了各样品的内部品质参数(可溶性固形物含量、硬度、p H值和含水率),分析了单一波长下吸光强度与各内部品质参数之间的线性关系。结果表明,单一波长下吸光强度与苹果各内部品质参数之间的线性相关性均较弱,基于单一波长下的吸光强度很难预测苹果的内部品质。为此,结合化学计量学方法建立了预测可溶性固形物含量、硬度、p H值和含水率的最小二乘支持向量机和极限学习机(ELM)模型,并分析了主成分分析(PCA)、连续投影算法(SPA)和无信息变量消除法等3种降维方法对模型预测性能的影响。结果表明,预测可溶性固形物含量、p H值的最优模型为SPA-ELM,其RMSEP分别为0.443 5°Brix和0.006 8;预测硬度、含水率的最优模型为PCA-ELM,其RMSEP分别为0.2612 kg/cm2和0.623 5%。     

基于特征光谱参数的苹果叶片叶绿素含量估算

果树叶绿素含量的快速、无损、准确监测,可以及时掌握果树的营养水平,对指导果树管理具有重要意义。该文利用2012年和2013年山东省肥城市潮泉镇下寨村的苹果叶片叶绿素含量和叶片光谱数据,分析了叶绿素含量和苹果叶片原始光谱及其变换形式之间的相关性,筛选出较优光谱参数,并利用随机森林法、偏最小二乘法、BP神经网络和支持向量机回归法进行估算和验证。结果表明:1)叶绿素含量与叶片原始光谱及其变换形式之间的最优光谱参数分别为554和708 nm的原始光谱反射率,554和708 nm倒数之对数光谱,535、569、700和749 nm一阶微分光谱以及557和708 nm连续统去除光谱;2)随机森林、偏最小二乘法、BP神经网络和支持向量机估算模型的R2分别为0.94,0.61,0.66和0.60,RMSE分别为0.34,0.78,0.75和0.81 mg/dm2。说明随机森林算法模型用于估算苹果叶片叶绿素含量效果较好,为及时了解果树养分状况及果树营养诊断提供技术支持。     

基于混合特征的互联网茄子图像检索方法与系统

互联网图像数据的爆炸式增长使得有效检索变得越来越重要,不同于文字的检索,有效的图像检索仍然是一个开放的问题。该文提出了基于混合特征的互联网茄子类图像的检索方法,并开发了图像检索系统。该文采用Hu不变矩(hu invariant distance)作为几何不变特征,采用颜色矩方法,通过计算HSV空间的三阶矩来描述颜色特征,采用分水岭算法(watershed algorithm)提取茄子的轮廓特征,通过长宽比特征区分长茄和圆茄,最后综合几何不变特征、颜色、轮廓特征进行茄子对象的描述,分别给3种特征赋不同的权重,形成检索系统。试验验证,该文方法和系统在测试数据集上查全率为87.6%,查准率为87.6%,相比于只采用Hu不变矩方法(其查全率为31.75%,查准率为31.75%)在Hu不变矩加颜色特征方法(查全率为52.8%,查准率为52.8%),有了一定的提升,验证了方法的有效性。     

遗传算法改进的KSW熵法计算黄瓜叶部角斑病密度

[目的]去除复杂背景影响,提高角斑病病斑分割精度和速度。[方法]首先对预处理后的b*通道图像采用大津法进行初分割,去除大部分背景和噪声。再对目标部位的灰度图,用基于遗传算法改进的KSW熵阈值分割法进行二次分割,得到病斑的二值图像,并计算病斑面积,最后与叶片面积做比得到病斑密度。[结果]该方法计算的病斑密度与方格板手动计算的结果的绝对误差约为0.02,而病斑的分割速度提高了45%以上。[结论]该方法为黄瓜角斑病病害程度自动诊断提供技术依据。     

我国农业园区信息化建设的分析与探讨

国务院《农业科技发展纲要》中明确提出要在全国建立一批具有较强带动与示范作用的农业科技园区。国家"十三五"规划提出要提高农业技术装备和信息化水平,发展智慧农业。我国农业园区经过起步和快速提升阶段之后,现在正处在急剧膨胀的发展阶段,但园区信息化系统工程尚未得到普遍应用。产前、产中和产后的信息化是园区未来发展的必然趋势。分析讨论了我国农业园区信息化建设的现状、建设内容、存在问题及发展建议,以期为农业园区制定信息化建设方案提供参考。