采用K均值聚类和环形结构的狭叶锦鸡儿木质部提取算法

针对木质部交互统计误差大、效率低、重现性差、劳动强度高和传统图像处理算法精度不理想等问题,该文以狭叶锦鸡儿木质部切片图像为研究对象,根据木质部特点提出基于K均值聚类算法和环形结构提取算法相结合,实现木质部准确提取的方法。首先通过动态巴特沃斯同态滤波法对30幅供试图像进行光照不均校正,然后采用K均值聚类法对光照补偿后图像初分割,最后采用环形结构提取算法实现木质部提取计数。试验结果表明:采用K均值聚类算法对光照补偿后的木质部图像初分割分割误差R(section error, R)、过分割误差OR(over-segmentation error, OR)和欠分割误差UR(under-segmentation error, UR)均值分别为5.15%、1.48%和6.46%,优于未光照补偿和3R-G-B算法;该文提出的环形结构提取算法对初分割后木质部图像检测的平均相对误差为2.26%,比分水岭法低11.69个百分点,比凹点匹配法低4.93个百分点。从速度上看,该算法平均耗时3.17 s,比分水岭法快1.40 s,比凹点匹配法快4.88 s。该算法检测的均方根误差RMSE(root mean squared error, RMSE)为0.52%,约相当于分水岭法的1/3,约相当于凹点匹配法的1/2,该算法优于其他2种分割算法;在图像结构复杂、光照不均匀、内部分布不均等缺陷条件下,该文算法也能很好地实现木质部的分割和提取。该方法不仅能对狭叶锦鸡儿木质部自动分割和提取,也可为其他植物木质部分割提取提供参考。     

基于高光谱特征参数荒漠草原生物量估测研究

应用高光谱技术对荒漠草原草地生物量进行估测,分别采用原始光谱、一阶微分光谱和高光谱特征参数,分析荒漠草原草地冠层光谱数据与草地生物量相关关系,选择与草地生物量显著相关的高光谱特征参数,利用单变量线性与非线性、逐步回归和BP(Back Propagation)神经网络构建估测模型。试验结果表明:与草地生物量相关系数最大的为高光谱特征参数SDR/SDb,相关系数为0.792;通过高光谱特征参数Dy、Rg、Rr、SDy、SDR、Rg/Rr、(Rg-Rr)/(Rg+Rr)、SDR/SDb、(SDR-SDy)/(SDR+SDy)建立的BP神经网络回归模型最优,决定系数R2为0.766,均方根误差为40.19g/m2,相对误差为29.88%。因此,利用草地冠层高光谱特征参数可以估测草地生物量,能够对草地生物量进行定量分析,为草地精细化管理提供技术支持,对畜牧业可持续发展具有重要意义。     

基于GPRS的土壤风蚀实时监测系统研制与测试

为克服野外观测和风洞测试的缺点与不足,提高观测数据的连续性、科学性与可靠性。该文综合无线传感网络技术、传感器技术、电子技术和网络通信技术,研制了热敏式风速传感器、分流对冲式风沙分离器和具有无线组网与自动数据采集处理功能的近地表风速廓线仪和多通道集沙仪,建立了基于GPRS网络的土壤风蚀监测系统,实现了被测区域环境温度、相对湿度、大气压力、近地表风速廓线和风沙流结构等参数的同步采集、实时处理和远程监测等功能。试验结果表明:风速传感器输出电压在0.3～4.3 V之间,响应时间小于3 s,有效测量范围在0～17 m/s,测量精度随风速增大而降低,在6和17 m/s风速下的测量精度分别为0.1和0.3 m/s;风沙分离器的降速效率和风沙分离效率分别在96%和99.8%以上,平均等动力性≥92%;称量系统有效测量范围在0～170 g,精度达0.01 g,短期静态误差和长期累积误差分别不超过±0.02 g和±0.04 g;9、12、15和18 m/s风速下的平均集沙效率达91.98%;无线通信建立时间≤5 s,中心汇聚节点可在3 s内实现一次节点遍历和数据汇聚,有效传输距离达140 m以上;风速廓线节点和集沙仪节点单次最大工作时长不低于6和22 h。在野外试验条件下,系统软硬件部分均运行稳定可靠,自组网数据传输的丢包率和错误次数为0,环境温度、相对湿度和大气压力的偏差分别小于2℃、4%和10 hPa;测得的近地表风速廓线与风沙流结构均符合指数分布规律,满足大尺度、跨区域野外土壤风蚀同步研究的需求。     

基于改进动态时间规整算法的奶牛步态分割方法

为准确提取步态特征、识别奶牛跛行,利用三维加速度传感器采集30头奶牛后趾加速度信号,针对奶牛步态人工分割的不足,提出基于改进的动态时间规整算法对奶牛步态进行分割,提取特征值并利用逻辑回归法建立跛行识别模型。采用本文方法得到的步态分割精确度、灵敏度、准确率平均值分别为89.53%、95.51%、87.49%,比常规动态时间规整算法分别提高了5.31、4.48、8.43个百分点,总体准确率达到90.57%,相较自相关函数法和峰值检测法分别提高了1.75、3.13个百分点。以支撑时间、步幅长度、平均强度、信号幅度面积、前进方向加速度均值和运动变化量为自变量的跛行识别模型识别率分别为83.44%、81.72%、86.15%、86.81%、89.45%和85.71%。本研究结果可为奶牛步态分割、跛行识别提供技术支持。     

抽油机中比例控制系统设计与实验研究

为了提高出油量,往往要采用相应的控制策略,实现冲程下慢上快的速度控制.数字电液比例控制技术是一种将数字信号成比例地转换成液压系统中连续的流量或是压力进而进行控制对象的技术.本文以拟应用于抽油机的电液比例技术为研究对象,验证一定压力下电液比例溢流阀对油缸速度的控制性能.系统中比例阀和压力阀共同作用,相互配合,实现了双压力、双调速的工作特点.本文以对活塞预定运动轨迹的实现为基础平台,对不同的流量值和压力值进行研究,试图找出两者间存在的关系和特点,进而依据两种因素给出的特点改善各自对应的控制策略,最终找到适合于各自因数的较好的控制策略.     

PLC自动化技术在制茶中的应用

现如今的制茶体系已经得到了全面的优化和发展,实际的生产效率有了相当大的改善,但是在具体的应用过程中,却明显存在一定的问题。之所以会出现这样的状况,主要原因是由于缺乏自动化运作机制,相应的效率有待于得到持续的改善。本文主要研究了PLC自动化技术在制茶中的应用,并提出了相应的实践方法,以提高制茶效率。     

基于无线物联网的北方寒冷地区温室环境测控系统的实现

本文采用RS485总线技术建立了采集节点的有线数据传输网络,通过Modbus通信协议采集节点与传感器组间进行数据传输,在433 MHz无线数据透传模块的基础上,设计了具有无线数据传输功能的低功耗数据采集器与中心汇聚节点,研究了采集节点的数据处理算法并实现了与远程服务器和客户端的连接与数据通信功能。实测结果表明,该日光温室环境测控系统工作性能稳定高效。     

电动汽车充电站PLC电路有源滤波模糊PI控制策略的研究

针对电动汽车充电时使用的三相四线不可控整流和高频功率变换电路,在电力载波PLC通讯时因电流中谐波干扰到PLC、影响充电通讯的准确性和系统稳定性的问题,本文采用电流模糊控制结合PI的Fuzzy-PI复合控制有源滤波器的策略,达到消除指定次谐波、稳定系统动态性能、保障通讯质量的目的。理论分析和仿真实验表明,Fuzzy-PI复合控制的有源滤波可有效滤除电流谐波,保证电流波形的正弦特性,提高充电系统稳定性,为今后电动汽车充电站PLC通信建设提供理论参考。     

水肥一体化技术在设施农业中的研究与建议

为了有效提高我国设施农业灌溉和施肥的利用率,采用分析水肥一体化技术国内外发展及研究现状的方法,介绍了水肥一体化技术在设施农业中的应用发展,特别强调了设施农业中水肥一体化技术与物联网技术的集成应用,并针对我国设施农业中水肥一体化的发展提出切实可行的发展建议,结果表明:对设施农业水肥一体化机理研究和管理系统以及研发适合中国国情的设施农业水肥一体化装备及配套系统体系非常必要,同时应积极利用物联网技术探索设施农业大型园区或基地水肥一体化的管理模式。     

基于PLC和触摸屏的日光温室环境参数控制器设计

以PLC控制器和可编程触摸屏为基础,设计了具有实时数据汇聚和自动调控功能的温室环境参数自主测控系统,编写了上位机软件系统,实现了数据的实时汇聚与集中显示、环境参数进行独立处理与调控、远程控制指令的接收、参数集中显示与分类存储、实时变化曲线绘制及数据包的重组与转发等功能;研究了控制器数据处理算法和执行机构的驱动策略,实现了温室内部环境参数的自主调控功能。