农田无线传感器网络数据处理服务器的设计与实现

对无线传感器网络采集到的田间信息进行有效的接收、处理是基于无线传感器网络的农田环境监测系统的重要组成部分,该文针对农田无线传感器网络数据采集的特点,对系统的数据处理服务器的构建进行了研究,设计并实现了一个基于非阻塞式Sockets套接口的数据通信服务器。该服务器综合利用静态线程池与I/O复用技术,采用循环队列作为数据缓冲区,较好地解决了农田无线传感器网络对TCP多连接长时间通信,大量田间实时监测数据并发接收、处理性能要求高的问题;采用面向对象设计方法,抽象出类的层次结构,提高了程序代码的复用性。     

面向土地精细平整的车载三维地形测量系统设计与实现

设计开发了一种基于全地形车（ATV）的农田三维地形快速采集系统,系统由ATV车辆、RTK-GPS、田间作业辅助导航装置、车载计算机和数据采集软件等部分组成。采用高精度RTK-GPS自动测量三维地形数据,车载计算机能实时记录三维地形数据,辅助平行作业导航装置能指引数据采集车辆在测区进行全区域覆盖测量,以提高农田三维地形数据采集质量和效率。田间实测试验表明,基于ATV的三维地形数据自动采集系统测量的三维地形与人工RTK-GPS测量的三维地形与具有很好的空间一致性,最大平均偏差3.54 cm,最大标准偏差2.48 cm,能够满足农田土地精细平整三维地形数据采集工作的需要。     

基于地统计的土壤养分采样布局优化

传统的土壤养分采样布置方法都是基于采样区土壤特征状态空间随机变异的假设。而地统计学研究表明,土壤特征状态在空间上有关联性,因此利用传统方法来制定采样方案并不是最优的,因为它没有考虑土壤特性的空间相关性,不能反映其局部的变化特征。该文在分析土壤肥力空间变异的基础上,研究利用经典统计学方法确定合理的采样点数目,并基于地统计学的半方差函数拟合与Kriging方法确定合理的采样点布局的方法,选择典型地区的土壤肥力进行空间变异分析和采样点布置的优化设计。研究结果表明：在合理的位置布置14个采样点就可以满足典型基地种植区绘制施肥处方图进行变量施肥决策的要求;利用经典统计学与地统计分析相结合的方法进行农田尺度的土壤肥力采样布点优化分析具有良好的可行性。     

小麦宽苗带撒播器弹籽板结构设计与优化

为了对小麦宽苗带撒播器进行结构改进和参数优化,该文以鸭掌型宽苗带撒播器弹籽板为研究对象,建立了以球面半径、安装倾角和跨度作为变量的球面型弹籽板数学结构模型,搭建了离散元仿真平台,以小麦籽粒横向均匀度变异系数作为作业效果评价指标,分析3个变量对宽苗带撒播器工作性能的影响,并根据试验结果对弹籽板的结构进行优化。单因素试验结果表明,球面半径在130～150 mm、安装倾角在30?～40?、跨度在80?～100?区间时,宽苗带撒播器具有较好的横向匀种效果;通过二次回归正交旋转组合试验,建立了3个变量与横向均匀度变异系数的回归方程,结果表明,影响小麦籽粒横向均匀度变异系数的主次因素依次为安装倾角、球面半径、跨度和安装倾角×跨度,其中安装倾角和跨度之间存在一定的交互作用,当球面半径、安装倾角和跨度分别为141.26 mm、35.53?和90.72?时,宽苗带撒播器具有较优的横向匀种效果,此时理论计算和仿真试验的横向均匀度变异系数分别为10.58%和9.21%,两者偏差仅为1.37个百分点,说明建立的回归模型准确;弹籽板最优结构参数组合下宽苗带撒播器台架和田间应用试验结果显示,小麦籽粒的横向均匀度变异系数的平均值分别为13.40%和12.10%,台架和田间应用试验的结果与仿真试验基本吻合,证明应用离散元法对宽苗带撒播器弹籽板结构参数进行优化的结果是可信的。该研究可以为宽苗带撒播器的弹籽板结构参数优化以及提升其横向匀种效果提供理论参考。     

基于YOLO V3模型的奶牛目标检测

生产条件下,视觉场景中的奶牛目标检测准确度,易受到环境光照条件、遮挡、阴影等因素的影响。为了高效、准确、鲁棒地检测视觉场景下的奶牛目标,试验采用YOLO V3模型,对采自生产条件下的奶牛目标图像开展了研究。实验结果表明,YOLO V3模型对个体和群体2组实验图像的漏检率分别为20. 69%、25. 00%;同时,检测效率亦较高。说明将深度学习技术应用于畜牧业智能化应用,具有巨大的应用前景。     

温室智能装备系列之一：高效施药技术在设施生产中的研究与应用

高效施药技术就是根据我国国情以及设施生产中杀菌和病虫害防治的要求,结合目前国内外现有科学技术成果,应用光机电一体化技术、自动化控制等技术在施药过程中按照实际的需要喷洒农药,做到“定量、定点”,使喷洒的药液最大程度附着在作物叶面,减少地面残留和空气中悬浮漂移的雾滴颗粒,不增加温室湿度。     

基于掌上电脑的饲料配方系统的设计与开发

饲料配方软件为合理利用饲料资源、降低饲粮成本发挥了巨大作用.在掌上电脑上设计和开发了通用型饲料配方系统,系统包含配方计算、配方浏览、数据管理、系统维护和系统升级等主要功能模块.开发了嵌入式数据库访问中间件,提高了掌上电脑上数据操作的效率和系统的稳定性:采用两阶段法和直接计算逆矩阵的方式对配方求解的单纯形算法进行了优化,根据参算原料种类的数量,实际计算一次配方时间约为2～4 s;实现了基于存储卡和网络的两种升级方式,保证了系统原料和饲养标准数据的时效性.在北京市4个郊区县31个养殖场户进行了应用,结果表明,系统稳定实用、操作简易,容易被中小养殖户接受,具有较大的推广价值.     

主动遥感光谱仪Greenseeker与SPAD对玉米氮素营养诊断的研究

以手持式主动遥感光谱仪Greenseeker和叶绿素仪SPAD对玉米不同氮素水平下各个生育期的NDVI值及叶片SPAD值进行测试,研究不同氮素对玉米群体和个体营养状况的变化以及田间条件下简便、快速、非接触性的作物氮素营养状况诊断方法。结果表明,在一定的范围内随着氮肥用量的增加NDVI值也增加,氮肥施用量为N 300kg/hm2时NDVI值达到最高,NDVI 与氮肥施用量符合线性加平台的关系;玉米不同生育期间NDVI 值变化明显,苗期NDVI值比较低,大喇叭口期NDVI 值达到最高,以后逐渐下降并在抽雄期后趋于稳定。SPAD值与NDVI 值的变化趋势相一致,SPAD值与叶绿素含量成正相关关系,大喇叭口期完全展叶的SPAD 与产量存在正相关关系。手持式主动遥感光谱仪Greenseeker和叶绿素仪SPAD结合能够对玉米的氮素营养状况作营养诊断。     

作物氮素营养诊断方法的研究现状及进展

根据作物氮素营养诊断方法的发展,总结分析了作物氮素营养诊断中各种方法的优缺点,提出将无损快速诊断技术与传统诊断技术结合将是今后氮素营养诊断的发展趋势。在测土配方施肥中应加强推广植株氮素诊断的方法和技术,提高测土配方施肥的准确性,建立各种不同作物氮素营养诊断的综合指标体系。     

PWM变量控制喷头雾化特性研究

为研究基于高频电磁阀的变量喷雾系统对不同喷头的喷雾特性的影响,选取Lu120-02扇形、TR80-02型锥形和AD120-02型防漂3种不同喷头,采用基于高频电磁阀的变量喷雾系统,通过改变脉宽调制(PulseWidth Moderation,PWM)控制信号,测试了不同喷头在不同频率和占空比下的流量和雾滴粒径。结果表明:在高频信号下,3种不同类型的喷头流量和占空比均呈线性变化趋势,且和频率呈正相关性; AD120-02型喷头流量调节倍数在相同测量条件下均大于其余两种类型喷头,在10Hz达到最大调节倍数2.01倍; 3种喷头的雾滴的体积中值中径和控制信号的占空比、频率呈负相关性趋势变化; TR80-02号喷头雾滴分布相对跨度和粒径变化幅度均最小,其雾滴分布展现出最好的稳定性和均匀性。