基于多能互补的光伏木耳大棚智慧控制系统设计

【目的】针对光伏木耳大棚的智能化管理和现代设施农业资源高效利用问题,设计光伏农业大棚供能系统和改造传统大棚控制方式。【方法】设计一种以光伏发电为主的光、水、热、储微能源网络和物联网智慧控制系统,建立数学模型分析能源需求和供应,同时利用控制系统为木耳生产、管理提供远程客户端服务。【结果】微能源网络系统中,光伏发电量为13 654 (kW·h)/a,占年总发电量的92%,直接用于需求侧负荷;水轮机发电量为1 108 (kW·h)/a,占年总发电量的8%,用于无光环境下的系统补能;盈余电能为5 109 (kW·h)/a,占年总发电量的34.6%,用于相变储热和蓄电池储能,或者送入配电网。控制系统采集点温度正常值设置为20～25℃,预警值设置为15～32℃,采集点空气相对湿度正常值设置为90%～95%,预警值设置为80%～98%,测试过程中通风系统、供热装置和报警系统正常工作。【结论】通过不同状态下微能源网络系统的功率调配,能够提高光伏大棚能源利用率,同时自动调控大棚环境参数,满足了木耳大棚远程遥控和预警要求。     

玉米茎结构参量与产量关联及最优化分析

高效高产农业是可持续生产的重点,为研究玉米茎结构参量综合利用效率及最优利用率产量提高幅度,本研究使用2015年北京市小汤山镇获取的玉米数据,将玉米茎结构参量作为输入指标,生物量、产量和经济系数为产出指标,运用数据包络分析探讨利用效率及最优利用效率。结果表明:‘京华8号’玉米茎结构参量利用效率都保持在0.7以上,仅67%达到最优利用效率水平;小喇叭口期和抽雄期茎结构参量利用效率中上部茎粗最差,下部茎粗最优但仍有提高潜力;玉米茎结构参量综合利用效率最优效率时资源充分利用产量有不同程度的提高,其中抽雄期提高产量最大为32%。玉米茎结构参量利用效率尚未达到最优,提高其利用效率尤其抽雄期可显著提高产量。     

基于RFID的育种材料田间布局统计系统研究

针对大规模育种条件下海量育种材料田间布局统计手段落后、效率低和及时性差等问题,以改进育种材料田间标识和定位技术为切入点,研究基于RFID技术和手持移动终端的田间布局高效采集模式及布局图快速、准确绘制方法,并集成应用WIFI、GPRS、3G/4G等无线网络技术,构建基于物联网的育种材料田间布局统计系统。系统节省了田间纸质记载和人工录入的环节,避免了二次整理时产生的错误,实现了育种材料的快速准确定位、田间布局数据的高效采集、布局数据的无线实时传输和田间布局图的精确绘制。在国内多家大型育种企业和科研院所应用表明:该系统能够提高育种材料田间布局统计效率和精确度,降低育种从业人员的田间劳动强度,促进育种机械化、信息化的发展进程。     

云环境下作物育种信息化模型研究

在种业体制改革和兼并重组加速推进、行业集中度大幅提升的大背景下,开展育种技术创新、加强资源交流与联合育种是广大中小型育种企业提升核心竞争力的必然选择。为此,首先介绍了国内作物育种信息管理软件的应用现状,对云环境下开展作物育种信息化建设的优势进行了深入分析;接着,以中小型育种企业育种信息化为业务基础,研究云服务模式与作物育种信息管理业务的契合点,提出了云环境下的作物育种信息化模型。模型充分考虑了作物育种信息管理平台在云服务模式下的个性化、一体化及差异性等特点,支持精量播种机、测产测水等农机设备的统一对接平台、面向用户特征的多层次服务提供策略和基于数据挖掘的作物育种决策支持等方案,对广大中小型育种企业、高校科研院所育种团队及专业测试机构等开展信息化建设,实现资源共享、协同育种与联合测试,进而推进现代种业全面均衡发展,具有借鉴意义。     

长时序海量土地利用时空数据统计优化方法

针对任意查询区域年度现状地类面积统计困难、长时序变更流量分析计算耗时等问题,提出基于时空变化图模型的统计优化方法。运用图的连通性原理,对查询统计区域内和边界处的要素实体进行分类,实现了时序快照统计优化算法,解决了任意查询区域时点现状统计困难的问题,提高了时序快照统计的效率。运用多商品流原理进行时空网络图约化性判定,实现了变更流量统计优化算法,减少了要素空间叠置分析次数,解决了长时序土地利用变化变更流量统计耗时问题,提高了统计的效率。最后,以2009—2012年琼海市土地利用数据为例,进一步验证优化算法的有效性和可行性。     

基于可见光机器视觉的棉花伪异性纤维识别方法

为提高皮棉质量和皮棉中异纤的检测精度,提出了一种基于机器视觉的棉花伪异性纤维识别方法。皮棉经过开松装置被制成薄棉层,检测通道两侧的相机对棉层进行拍摄,并将采集到的棉层及异纤和伪异纤图像保存到工控机,通过图像分块及阈值分割等算法,提取伪异纤目标区域,统计获取区域的数个颜色、形状和纹理特征,基于特征数据,分别使用BP神经网络、一对一有向无环图策略线性核函数支持向量机和径向基核函数支持向量机对两大类棉花杂质进行分类识别。实验结果表明,99.15%的伪异纤目标可被准确识别,径向基核函数支持向量机在棉花异纤和伪异纤分类识别中,总分类正确率为95.60%,能够满足在线检测的要求。     

基于序相关的作物育种评价性状特征选择方法

将育种家对作物性状表现的综合评价融入作物育种评价中,提出了一种基于序相关的作物育种评价性状特征选择方法。首先,从育种数据中筛选训练样本集及候选性状特征集合,计算候选性状特征集合中各性状与育种材料评价结果的相关性和作物在性状特征间表现的相似性,然后,利用计算的相关系数同时综合考虑性状表现的相似性系数,以期望选择的性状特征的相关性最大、相似性最小为目标,建立基于序相关的作物育种评价性状特征选择模型。该模型可为不同育种目标提供重点关注的性状特征集合,为数据化育种提供支持及依据。利用该方法对2013年大豆品系鉴定试验中早熟、中熟、毛豆3类育种材料进行了性状特征选择试验,结果验证了方法的有效性。该方法可以作为育种评价方法的前置步骤,与现有的综合评价、模糊综合评价等方法结合作为性状特征权重的确定手段,提高权重确定的科学性。     

基于众包的农业大数据采集平台构建

众包可以将非特定社会大众引入到农业大数据采集中,能有效扩充数据采集队伍,扩大数据采集范围。介绍了众包及农业大数据采集的内涵,针对参与众包大数据采集的农户、农场、农企的特性进行分析,并建立数据采集平台运行机制,设计平台多种数据接入、数据源质量评级、数据隐私分级等功能,分析众包农业大数据采集平台对现有农业数据采集工作的优势,为农业大数据的采集工作进一步提升助力。     

“互联网+”种业下的产业融合与产业链分析

分析了传统产业链育种、繁种和推广的链式结构和利益主体博弈关系,提出互联网与种业产业融合点及双向交互式发展模式。在互联网技术环境下,种业产业将逐步向育种专业化、生产标准化、技术精准化、服务综合化和管理信息化方向发展。针对我国种质资源建设落后、质量监管困难和商业化育种信息化水平低等问题,从完善种质资源库建设、加快种业产业链一体化体系建设和全程信息化建设三个方面提出了促进现代种业产业链持续健康发展的几点启示。     

土壤速效磷含量成像和非成像光谱预测差异性分析

以139个皖北砂姜黑土样品为研究对象,首先在室内采集土壤在400~1 000 nm可见近红外光谱区域的成像和非成像2组光谱数据,再对光谱进行Savitaky-Golay卷积平滑、标准正态变量变换(SNV)和一阶微分(FD)等一种或多种组合处理,最后利用偏最小二乘回归(PLSR)分别建立土壤速效磷(AP)含量回归模型。对2组光谱进行光谱特征分析和相似度分析,并对比模型预测效果,结果显示,成像和非成像光谱在形态上趋向一致,且非成像光谱的反射率值在每个波长点上均高于成像光谱;平滑处理后2种光谱的光谱相关拟合度得到提高;经预处理后,2种光谱建立的模型预测精度均有所提高;非成像光谱经预处理后建立的最优模型预测精度(验证集相对分析误差MRPD为2.02)高于成像光谱(验证集相对分析误差MRPD为1.85)。因此,成像光谱相对于非成像光谱在400~1 000 nm波段建立的土壤速效磷含量回归模型预测能力稍差,但通过光谱预处理变换可以降低成像和非成像光谱的差异性并缩小成像与非成像光谱模型预测精度的差距。