精准施药技术现状分析

在分析精准施药技术重要性的基础上,从信息获取方式、喷雾技术和控制系统3个环节对国内外精准施药技术进行了分析。首先,详细阐述了基于实时传感器和基于地理信息技术的信息获取方式;其次,分析了风送液力式喷雾技术、静电式喷雾技术、超低量和低量喷雾技术和仿形喷雾技术;最后对控制系统进行了阐述和分析,旨在为我国精准施药技术的发展提供借鉴。     

面向水产养殖的精确化补氧系统研究

为了提高鱼塘养殖密度,防止水体溶氧量过低造成鱼类缺氧死亡,研制了一套基于Zigbee技术的精确补氧系统。通过RY952型溶解氧传感器实时监测鱼塘溶氧量,以Zigbee无线传输数据,支持用户自定义溶氧量阈值,根据温度不同修正溶氧量补偿值,实现了增氧机无线智能控制。应用证明,该系统可实现溶氧量的实时调控,减轻了养殖户劳动强度,增加了养殖经济效益。     

考虑直径影响的苹果霉心病透射光谱修正及检测

针对苹果霉心病近红外透射光谱信息受果实直径影响的难题,提出了一种能够修正果实直径对透射光谱影响的方法。基于透射光谱采集平台获取327个红富士苹果的可见/近红外光谱(350～1 100 nm)信息,采用电子游标卡尺获取其直径(光程)信息。以直径为80 mm健康苹果的平均光谱作为参考光谱,将327个苹果的光谱与参考光谱进行比较,结合直径信息利用公式求得透射光在果实内的衰减系数P,用衰减系数P进行透射光谱的修正。修正后光谱建立支持向量机(SVM)模型、误差反向传播神经网络(BP-ANN)模型,并与修正前原始光谱建立模型进行对比。实验结果表明,应用此光谱修正方法能够显著提高模型判别精度,其中应用SVM算法对修正后的光谱建立模型效果最好,对训练集和测试集的判别准确率分别为99. 34%和90. 20%,相对于原始光谱建立的模型判别准确率分别提高了7. 84和5. 89个百分点。基于此方法修正果实直径对于透射光谱的影响是可行的,构建的模型能够实现苹果霉心病的准确判别。     

设施农业环境因子无线监测及预警系统设计

针对传统温室内环境因子数据采集系统存在的问题,设计了一种能够实时测量、自动传输数据的设施农业环境因子监测以及预警系统.该系统基于无线传感器网络,以ZigBee模块CC2430芯片为核心,实现环境因子数据的采集、汇聚;采用GSM模块MC39i将数据以短信形式发至监控中心,实现了温室大棚内环境因子数据的无线监测以及远程传输;当某一环境因子超出阈值时,系统自动发送预警短信至用户手机或监控中心,提醒用户及时采取预防措施.该系统解决了传统手工测量工作量大、传统有线网络布线难的问题,提高了设施农业的自动化、信息化程度,可预防灾害性天气对农户造成的损失,可方便有效地用于各种温室大棚.     

基于特征光谱的苹果霉心病无损检测设备设计

针对现有农产品内部品质无损检测多采用宽波段光谱技术,集成应用光谱仪与计算机完成品质分析,存在成本高、能耗大、分析过程复杂以及光谱信息冗余等问题。该文结合苹果霉心病在果心发病的特征,采用透射光谱检测方式,设计实现了基于窄带LED光源与光敏二极管的苹果霉心病无损检测设备。通过霉心病发病特征的分析可得果径和特征光谱波段的透射强度是进行霉心病检测的关键影响因素,设计光谱特性试验,对多组宽波段光谱数据采用相关性分析法得到特征光谱波段为690～730 nm。设计果径与透射光谱信息采集的基础平台,该平台包括LED光源及其驱动模块、光电转换与检测模块以及基于丝杠滑台组件与限位传感器的果径在线测量模块;采用基础平台对样品进行数据获取,以果径与透射光谱强度值为输入,建立基于误差反向传播网络的霉心病判别模型。结果表明,采用该文所述测试试验样本进行验证,设备判别准确率达到95.83%。该研究结果表明,基于特征光谱采用 LED 光源的霉心病无损检测方法是可行的,可为其他果品内部病害的检测提供借鉴思路。     

基于无线传感网的设施环境二氧化碳精准调控系统

设计了一套基于无线传感网的设施环境二氧化碳精准调控系统,包括主控节点、监测节点及补施节点,通过Zig Bee协议实现节点间信息交互。监测节点实时获取设施内多点二氧化碳浓度、温度、光照数据;主控节点根据作物各阶段最适生长环境,结合温度与光照阈值,动态计算二氧化碳浓度目标值与实时值之间的差值作为调控参数,采用反馈控制实现二氧化碳动态调控;为改善以往设施二氧化碳补施不均的普遍现象,设施中气体扩散管道采取双M型布置方式,设计开孔大小不同的二氧化碳扩散孔,由补施节点配合对流装置控制各小区域的二氧化碳排放量,达到均匀和定量补施的目的。实地布置和试验表明基于无线传感网的设施环境二氧化碳调控系统可实现稳定可靠运行,以设施番茄为研究对象,在面积36.66 m~2日光温室内补施目标值与实时值的相对误差小于3.5%,在面积27.74 m~2玻璃温室内验证监测节点间二氧化碳浓度变异系数小于2.93%,证明本系统可实现二氧化碳精准及均匀补充。