访谈实录:5G时代下的数字农业

正智慧农业发展的基础在于数字农业,数字农业是实现农业物联网发展的前提。数字农业从概念的产生,到实践中的探索、发展和应用,一直在不断丰富和完善之中。为进一步促进数字农业高质量发展,促进5G等新兴技术在数字农业领域的应用,本刊采访了中国农业大学信息与电气工程学院教授李道亮老师,围绕数字农业的发展、关键支撑技术、5G与数字农业的融合等方面进行分享,并探讨了目前5G在数字农业中的应用限制,并对数字农业的发展作了展望。     

提前布局无人农场加速推进现代农业

无人农场通过对农业生产资源、环境、种养对象、装备等各要素的在线化、数据化,实现对种植养殖对象的精准化管理、生产过程的智能化决策和无人化作业。无人农场是对农业劳动力的彻底解放,代表着最先进农业生产力,必将大幅度提高农业生产率、资源利用率、土地产出率,确保农产品品质以及农业绿色发展,是未来农业的发展方向,必将引领我国现代农业的发展方向。     

智能光纤浊度传感器设计与试验

浊度是指水体中悬浮颗粒的含量，在水产养殖中，悬浮颗粒由大量的细菌、病原体组成，颗粒物浓度过大，易危害水生动物的生存。传统的浊度检测技术易受环境光、色度、温度等因素的影响，稳定性差、精度低。为此设计了基于IEEE1451.2的智能光纤浊度传感器，该传感器由光学检测模块、信号变送模块、智能处理模块组成。光学检测模块采用880nm红外发光二极管作为光源，采用90°散射光检测法，有效降低了色度对浊度检测的影响。信号变送模块采用正向比例积分电路、I/V转换、滤波、检波电路对采集到的散射光电流信号进行处理，得到一个线性关系良好的直流浊度电压信号。为了提高传感器的精确度，设计了基于IEEE1451.2的智能处理模块，构建了温度补偿算法，采用校正TEDS参数完成对浊度的温度补偿，提高了浊度测量的准确度。对传感器性能进行测试试验，结果表明传感器准确度误差在±1.5%以内，稳定性误差在±1.0%以内，满足水产养殖对光纤浊度传感器的需求，具有较高的可靠性。     

田间枣树叶片复杂目标图像综合分割方法

设计了一种复杂图像分割的综合算法。首先对图像进行预处理,锁定大致目标范围,对图像进行增强,再基于阈值分割和Canny算子对图像进行初步分割。然后结合形态学处理方法及各种逻辑运算对分割结果进行优化处理,得到精确完整的目标图像。以田间枣树叶片图像为例进行实验,证明了该算法的可行性和有效性。该算法对叶片重叠、叶片灰度不均匀等复杂图像都有很好的分割效果,获得了边缘清晰、平滑、定位精确的边缘图像。     

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。     

敢问水产养殖路在何方?智慧渔场是发展方向

正水产养殖业是我国农村经济发展的重要产业,对保障国家食物安全发挥了重要作用。但传统水产养殖模式带来的环境污染、资源浪费问题越发严重,加上劳动生产率低下,已成为水产养殖业发展的制约因素。我国水产养殖产业的发展必须朝着高效生态精准智能养殖转型。在互联网、大数据、新     

海参捕捞装置导航中低成本陀螺仪的降噪研究与试验

针对MEMS陀螺仪输出信号中含有的随机漂移噪声造成海参捕捞装置惯性导航精度明显下降的问题,采用时间序列分析法和Kalman滤波算法,对MEMS陀螺仪随机漂移噪声的削减问题进行研究。以MEMS惯性测量单元的实测数据和三维电子罗盘测量的姿态角为样本,对本研究的低成本陀螺仪的降噪效果进行测试,试验结果表明:1)经过降噪处理后的陀螺仪随机漂移信号的方差比陀螺仪原始采样信号的方差降低1个数量级,显著改善了陀螺仪随机漂移数据的精密度;2)以高精度三维电子罗盘实测的姿态角作为参考基准,将降噪后的陀螺仪随机漂移数据导入捷联惯导姿态更新算法程序,在300s时间内,解算出的俯仰角、横滚角和航向角的均方根误差RMSE全部小于1°;与降噪前相比,相应的俯仰角、横滚角、航向角的RMSE分别降低了170.5、97.6和42.5倍,明显提高了惯性导航精度。     

基于遥感信息融合的阜新煤矿排土场地物提取与分类

结合地面测试高光谱数据及卫星遥感数据,对矿区地物信息进行提取,可有助于快速获取矿区地表信息,为矿区废弃地植被恢复提供辅助决策信息支持具有重要意义。该文以阜新市海州矿区排土场为研究对象,对不同波段组合的SPOT-5遥感影像进行了分类方法和分类精度评价研究。结果表明：排土场影像在波段组合与融合之后进行分类,分类精度提高不明显;而通过组合SPOT多光谱影像和植被指数图像,并结合地面测试的高光谱特征曲线建立分类模板,可以有效地提高地物分类精度,总体分类精度为85.48%,Kappa系数为0.8197。分类结果满足对排土场地物调查的实际需要,为建立排土场植被恢复等级提供了数据基础。     

农业物联网技术在现代农业中的应用——以济南市为例

【目的】推进农业物联网技术与现代农业生产深度融合,构建现代化农业生产、经营、管理体系,形成现代农业新业态和新格局。【方法】调研济南市农业物联网示范推广的发展思路和实际应用情况,找出促进农业物联网推广应用的办法。【结果】近年来济南市创新模式,引进并示范推广了多项农业物联网先进技术,应用涵盖了种植、养殖和农产品加工等领域,覆盖农业全产业链等多个环节,促进了济南市由传统农业向现代农业的发展。但是存在成本高、技术标准研究和制定滞后、产业体系不完善等瓶颈问题。【结论】突破济南市农业物联网发展存在的瓶颈问题,应通过加强顶层设计、探索农业物联网发展新模式、完善农业物联网产业体系以及推行标准先行策略促进农业物联网健康发展,促进现代农业向高效、精准、环保发展。