Design of the distributed wireless monitoring system

For the limitations of the traditional monitoring systems under the circumstances of dispersed monitoring points, wide distribution range and the harsh environment, a distributed wireless monitoring system based on radio frequency technique is designed. The system adopts the ultra low power consumption MCU MSP430 as the main control chip and extends several processing module in the periphery. In addition, the multi channel transceiver nRF905 is used for wireless data transmission. The software and hardware design scheme of the proposed system and the communication protocol for distributed data transmission are discussed. Frequency hopping mechanisms are employed to increase the reliability of data transmission. The results show that the proposed system has the characteristics such as flexible use and excellent mobility, while can monitor multipoint data in special environment in real time.     

基于无线RF技术的日光温室群分布式控制系统的设计和研究

针对农村广泛使用的日光温室的特点,研制了一种分布式温室群控制系统。该系统的结构体系为中心PC机和温室控制器的主从结构。系统采用无线RF技术,构成了点对多点的星形拓扑结构的通信网络,可对多个温室进行有效管理。控制器将农艺专家控制方案和模糊控制技术相结合,实现温室的温度、湿度的精确控制。     

无线射频模块在曲轴臂距差测量中的应用

为了克服机械式拐档表和有线数显式臂距差测量仪的缺陷,设计了一种采用无线射频模块（nRF24L01）实现双向通信的无线臂距差测量系统．该系统采用SW—ARQ和连续发送相结合的无线通信协议,将霍尔式位移传感器采集的臂距差信号传输给主控单片机,实现了无线传输．实验结果表明该系统在提高测量方便性的同时,测量精度可达到0．005mm．     

基于机器学习方法的宁夏南部土壤质地空间分布研究

【目的】基于历史数据,利用机器学习方法分析宁夏南部土壤质地空间变异规律及其与环境因素之间的关系。【方法】基于宁夏回族自治区南部428 个20世纪80年代第二次土壤普查土壤剖面点数据,采用分类回归树（CART）和随机森林（RF）两种机器学习方法,结合地形因子、土壤类型、归一化植被指数,探究与宁夏南部地区土壤质地分布相关性较强的环境因素,并用两种机器学习预测该区土壤质地类型的空间分布,用剖面点验证集数据以及宁夏回族自治区海原县实测样点数据验证模型精度。【结果】（1）RF和CART对剖面点验证集土壤质地类型的预测正确率分别为 62.36%、55.29%,接收者操作特性（receiver operating characteristic,ROC）曲线下面积（area under roc curve,AUC）分别为0.7515、0.6933,对海原县122个实测样点的预测正确率分别为54.10%、48.36%,AUC分别为0.6599、0.5981,RF的预测精度高于CART。（2）该区土壤类型（ST）是与土壤质地空间分布相关性最强的环境因素,其次是高程（Ele）,高程越高,土壤质地越黏重。风力作用指数（WEI）和坡度（Slo）对土壤质地的影响较小。（3）研究区土壤质地类型以轻壤土为主,空间分布格局基本呈现为南部土壤质地黏重,北部土壤质地较轻。【结论】RF更适合预测宁夏南部地区土壤质地的空间分布,且充分利用历史数据,结合新的野外采样,可以达到预测制图的精度要求;土壤类型（ST）和高程（Ele）是与土壤质地空间分布相关性较强的环境因素。     

利用场耦合理论研究开放微波谐振腔

利用电磁场的等效原理,将一个开放微波腔等效于一个闭合边界微波腔（即封闭微波腔）和开放边界（即行波吸收边界）两部分,然后利用等效封闭微波腔的本征模式及其与开放边界的耦合,建立了关于开放微波腔模式（即模式场分布、频率、品质因子）的耦合方程组,其中开放边界为行波吸收边界.以X波段六腔渡越振荡管为例进行分析,将该振荡管等效为封闭微波腔和同轴输出结构两部分,用SUPPERFISH获得封闭腔的各个模式场分布及频率,然后根据封闭微波腔与开放边界的耦合,求得六腔渡越振荡管的工作模频率为9.25GHz,品质因子为115.2,与实验测量结果基本符合.     

兰花大棚内无线传感器网络433MHz信道传播特性试验

不同的应用环境对无线传感器网络的性能有一定的影响。该文针对兰花大棚环境中无线传感器网络节点部署的要求及其应用环境的特性,以433 MHz为载波频率,研究了无线射频信号的传播特性和无线信号与影响因素之间的关系,影响因素包括发射功率、数据包长度、距离、发射端位置等参数,获得了接收信号强度、丢包率等数据,并进行了统计分析。试验结果表明,该无线传感器网络信号的衰减符合对数模型,其决定系数R2最大为0.9246,最小为0.8753;发射功率为0和-5 dBm时,信号较强、通信成功率较高;发射功率处在0和-20 dBm时接收信号强度波动较大;在数据传输速率为1.2 kbps、和调制扩频为高斯频移键控方式等参数确定的情况下数据包的长度对丢包率的影响很小。在上述试验研究的基础上,建立了发射功率和接收信号强度之间的关系模型,模型参数与发射功率之间、传播环境因子n与发射功率之间成二次多项式关系,相关系数分别达到0.9967和0.8686;验证试验结果表明：该模型可以较好地预测不同发射功率不同通信距离的接收信号强度,为兰花大棚无线传感器网络的组建提供支持。此外,设计了接收信号强度三维曲面图和等高曲线图,可直观反映兰花大棚环境下无线信号的传播特性,为今后无线节点布置与组网提供依据。     

基于机器学习和全极化雷达数据的干旱区土壤湿度反演

雷达遥感是区域土壤湿度监测最为有效的技术手段之一,为深入探讨全极化雷达特征参数和不同机器学习算法对干旱区土壤湿度反演的潜力,该研究以黑河下游的居延泽为研究区,基于全极化Radarsat-2数据,通过标准强度和相位处理提取后向散射系数(BackscatteringCoefficients,BC),并通过Cloude-Pottier分解(Cloude-Pottier Decomposition,CPD)与Yamaguchi分解(Yamaguchi Decomposition,YD)提取多个极化参数作为雷达影响因子,对其进行相关性及重要性分析。采用随机森林(Random Forest,RF)、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和BP人工神经网络(Back Propagation Artificial Neural Network,BP-ANN)3种不同的机器学习算法,构建土壤湿度反演的多种模型,并使用10折交叉验证的方法综合评价各模型的性能,最后使用最佳模型反演研究区土壤湿度,分析其空间分布格局与影响因素。结果表明:1)平均散射角对反演精度至关重要,熵与反熵的影响次之。交叉极化相较于同极化后向散射系数有更高贡献,偶次散射与体散射的重要性明显高于表面散射和螺旋体散射。2)不同类型因子组合建模的模型,其性能表现均明显优于仅采用单种因子类型的模型。3)相较于SVM和BP-ANN模型,RF模型在干旱区土壤湿度反演中具有更好的适用性。其中,BC+CPD组合训练的RF模型性能最优,其验证集决定系数R2和均方根误差分别为0.78和6.60%,对应的标准偏差分别为0.15和1.95%,该模型可解释土壤湿度变化的89%。4)研究区土壤湿度平均值约为8.83%,整体呈现极端干旱的态势。其中,天鹅湖附近和古湖心区的土壤湿度高于其他区域,反演结果能综合反映区域土壤湿度空间分布的总体格局。     

射频-热风与热风处理保鲜白面包的比较

为将射频技术应用到袋装面包的保鲜处理中,以有效延长袋装面包的保存期,论文研究了射频-热风处理对于袋装面包的保鲜效果,并从灭菌效应、加热速率以及处理后面包的品质变化3方面与传统的热风处理方式作了对比。研究表明,与传统的热风处理相比,射频-热风处理可在更低的温度和更短的时间内获得满意的杀菌效果。对袋装切片面包进行射频-热风处理,其加热速率约为传统热风处理的30倍,并且可以更好地保持面包的品质,但其缺点是会引起面包表面积较大的收缩。     

农业机械中冷却水温监控报警系统的研制

系统采用高性能STC89C52单片机作为核心,加温度采集模块、温度显示和报警模块、语音播报模块、远程温度监控模块组成。该系统利用铂电阻PT100采集温度,通过12位AD转换芯片TLC2543对温度信号采样、转换,将结果送入单片机中通过数码管显示并可以实现按键语音播放,同时,利用射频通信技术进行远程温度监控。结果表明,温度采集能够精确采集外界温度且误差小于0.1℃,测量范围为0～90℃;温度上下限设定时伴有语音提示,步进值精确到0.05℃;实际温度超出所设温度上下限时,会发出报警声。最终还将会前方的数据传送到后方监控系统进行实时监控,并且记录监控对象出现的异常状况的准确时间,以备查阅。     

高寒草甸土壤腐殖质组成及性质的研究

不同草甸植被下土壤有机质含量不同，同时腐殖质特性亦有较大差异。采用熊田法研究表明，不同类型的草甸土壤总腐殖质含量高低变化较大，总有机质含量变化在７．００％～１２．２８％之间，游离胡敏酸比率为５１．６７％～６０．１０％，游离富里酸比率为８０．０１％～８６．４６％；可提取腐殖质中胡敏酸所占经率为４７．９９％～５６．９８％。此外腐殖质相对色度、Ｅ４、也不明显差异。