基于激光反射的土壤表面粗糙度测量装置设计与试验

为了实时获取土壤表面粗糙度数据,设计了一种基于激光三角测距原理的土壤表面粗糙度专用测量装置.采用激光扫描测距仪测量微位移,其精度高、响应速度快,测距分辨力高达0.1 mm,显著提高了土壤表面粗糙度的测量精度;借助于光电编码盘和螺杆组合实现高精度扫描定位;PDA作为上位机,农田环境下具有方便携带,大容量存储数据和智能化实时处理功能等优点.     

基于电磁阀的喷嘴直接注入式农药喷洒系统

设计了一种喷嘴直接注入式农药喷洒系统。通过与传统喷雾机械比较,简述了喷嘴直接注入式喷雾系统的结构和喷雾执行单元。为了实现农药定量注入,设计一种基于电磁原理的快速响应阀,并论述其工作原理和闭环控制方式。通过试验测试了喷雾执行单元的喷雾特性和喷杆组内各喷雾单元的一致性。结果表明在一定喷洒速率范围内,喷雾执行单元的喷水量和水压强存在多项式关系,农药注入量和PWM信号的高电平时间存在指数关系,其决定系数均高于0.9,并且同一喷杆组内6个喷雾单元的喷雾效果大体一致。     

城市绿地节水灌溉双层最优控制模型研究

为了研究城市绿地灌溉的有效控制策略,建立了一种基于最优控制理论的灌溉控制模型,与传统的BangBang控制器的灌溉控制模型做比较时,采用双层土壤水分传感器,同时获取草坪草20 cm和40 cm两层深度的土壤水分信息。经过2011年夏季2个月的对比实验,表明在同样天气、土壤及草坪草管理条件下,保证草坪草长势满足景观要求的最优控制策略与Bang-Bang控制策略相比,具有显著的节水效果,节约用水约25%。     

基于3-D数据的叶片萎蔫形态辨识方法

以西葫芦为试验对象,采用非接触式激光扫描获取植物叶片3-D形态信息,运用微分几何算法、二维傅里叶谱分析法、垂直投影叶面积法以及标准差法定义了4种植物萎蔫指数(TB_3D、RLWI-2DFT、RTPLA和RSD)用来定量刻画植物萎蔫状态。试验结果表明萎蔫指数能够很好地定量刻画植物萎蔫形态。其中TB_3D与太阳全辐射量、大气温度线性相关,决定系数取值范围分别为[0.710,0.721]和[0.513,0.589]。TB_3D与茎秆直径线性相关,决定系数为0.845。最后通过比较4种萎蔫指数刻画萎蔫状态的相关性,两两间决定系数大于0.736,结果表明4种指数的萎蔫表征效果基本一致。     

基于3-D图像的植物亏水胁迫萎蔫体态辨识方法

萎蔫现象是植物亏水胁迫环境下表现出的一种生命特征。为了定量辨识植株的萎蔫体态,在应用激光扫描装置快速获取植株3-D图像基础上,定义了4种萎蔫指数,即叶面卷曲统计指数、叶片形心的高斯曲率、基于形心切平面的叶尖投影以及叶片边缘投影求和平均。实验方法将叶片萎蔫程度分为5个等级水平(LS1~LS5),通过逐一检验每种定义的萎蔫指数是否具有单调性得出可应用性结论。实验结果表明距离投影算法满足萎蔫指数的单调要求,尤其是叶片边缘投影求和平均萎蔫指数具有更好的鲁棒性。     

基于激光扫描3D图像的植物亏水体态辨识与萎蔫指数比较

为实现植物水分状况的非接触式测量,最大程度减少测量对植物生长的影响,该文采用非接触式激光扫描测量方法获取植物叶片三维形态信息,通过测量植物叶片的体态萎蔫特征反映植物亏水胁迫状况。运用微分几何算法、二维傅里叶谱分析法、垂直投影叶面积法以及标准差法分别定义了4种植物萎蔫指数:基于微分几何算法的萎蔫体态指数、基于二维傅里叶谱分析的萎蔫指数、基于垂直投影叶面积的萎蔫指数和基于标准差方法的萎蔫指数,定量刻画植物萎蔫状态。试验分析了萎蔫指数的日变化过程,通过与植物茎秆直径的比较,得出定义的指数可以有效表征植物水分的结论。结合环境参数(太阳全辐射和环境温度)进行了相关分析,研究环境对植物水分的影响。最后比较了4种萎蔫指数刻画萎蔫状态的有效性。研究结果表明:萎蔫指数(以萎蔫体态指数为例)与太阳全辐射、环境温度和茎秆直径均线性相关,决定系数分别为0.736、0.785和0.845。4种指数比较中,萎蔫体态指数、基于二维傅里叶谱分析的萎蔫指数、基于垂直投影叶面积的萎蔫指数刻画叶片萎蔫效果相似,这3种指数与植物茎秆直径的线性相关系数分别为0.841、0.849、0.800。相比之下,基于标准差的萎蔫指数刻画萎蔫效果较差且与茎秆直径相关性也较低(R2=0.640)。该研究可为植物水分状况的非接触式测量提供一种有效的方法。     

喷嘴直接注入式农药喷洒系统控制方法研究

为了实现农药变量喷洒,准确计量和控制农药的注入速率和注入量很有必要。提出了一种喷嘴直接注入式系统(DNIS)原型,并在此基础上研究了农药喷洒量的控制方法。该系统应用快速响应电磁阀(RRV)向水中注入农药,RRV由100 Hz的脉宽调制(PWM)信号驱动,通过改变PWM信号占空比调节农药注入速率。试验室环境下设计了基于比例-积分-微分(PID)算法的闭环控制策略,将农药注入速率快速稳定在设定值。通过试验测试了RRV、DNIS系统和PID控制器的工作性能。试验结果表明,采用RRV可准确计量农药注入速率,闭环控制策略可获得较稳定的农药速率控制效果,农药注入速率可在4 s内达到设定值,注入速率的稳定性相对于没有控制策略有明显提高。     

不同过滤条件对自然水体中有机磷农药吸收光谱与浓度预测模型的影响

【目的】紫外-可见吸收光谱法检测自然水体中有机磷农药浓度时,检测精度容易受水体中固体悬浮物引起的浊度干扰,在检测前需要对含有有机磷农药的自然水体进行预处理(过滤),本文研究不同过滤条件对自然水体中有机磷农药吸收光谱与浓度预测模型的影响。【方法】选用甲基对硫磷为研究对象,以池塘水、农田水和河涌水为稀释剂,配制不同浓度梯度的试验样本,分别使用400目(40μm孔径)纱布、5μm滤膜、0.45μm滤膜过滤3种自然水体-甲基对硫磷溶液。使用浊度仪检测自然水体过滤前后的浊度;用搭建的紫外-可见光谱检测系统获取过滤前后的试验样本光谱数据,结合化学计量学方法,构建甲基对硫磷农药的定量预测模型。【结果】使用5μm和0.45μm滤膜过滤,3种自然水体浊度明显下降。不同过滤条件过滤前后,无论质量浓度高低甲基对硫磷在3种自然水体中均只有2个特征峰,位于225和275 nm左右。整体上看,过滤增强了甲基对硫磷溶液浓度与光密度间的线性关系,过滤后的自然水体-甲基对硫磷溶液光谱模型均有较高的预测精度,可用于定量分析。本文采用的3种过滤条件中5μm滤膜过滤效果最佳,能够去除浊度干扰,同时有机磷农药光谱模型具有较高的...     

植物水分胁迫实时在线检测方法研究进展

植物水分胁迫程度不仅是表征植物健康状况的一个重要生命指标,而且是植物精准抚育的一个可靠依据,研究植物水分胁迫实时在线检测方法具有重大理论意义和实际应用价值。本文从植物生理特性指标(植物茎流、水势、蒸腾速率、茎体水分)和形态(植物2D图像、3D图像、茎干直径、光谱特征)两方面着重论述植物水分胁迫检测方法的研究进展,讨论各种方法的检测原理,从实际应用角度分析各种方法优缺点,并给出了得到广大学者普遍认可的产品,指出基于植物生理特性指标的水分胁迫检测方法具有较高的检测精度,但操作较复杂,并且对植物具有不同程度的损伤;基于植物形态特性的水分胁迫检测方法具有无损、快捷、操作简单等优点,但存在检测误差相对较大的缺点。针对各种检测方法的优缺点对未来的研究方向提出了展望。     

触电丧命谁之过

一 １９９９年２月，江苏省如东县马塘镇王渡村农民吴德发的小型油坊开业了。由于人勤快，价格公道，加上有儿子吴艳峰的帮忙，生意日见红火。 为了满足轧料和粉碎豆饼的需要，２０００年７月，吴德发与儿子商量需要购买一台 １３ ｋｗ的电动机。 来到马塘镇新沿村从事五金电器修理、零售的个体工商户陈启军处，吴德发的儿子与陈启军双方约定电动机价格为８００元。因当时陈启军处仅有一台１５ｋＷ的旧电动机，吴艳峰提出先把这台电动机拉回去用，用得好就买下来。 ２０００年 ７月１７日，吴艳峰租了一辆拖拉机来运旧电动机。临装车前，陈…