基于北斗卫星导航系统的林区智能巡检测绘系统研究

森林巡检是森林资源调查、灾情预警、生态保护的重要工作,其中巡检面积的有效测绘及林区样地采集对于林区管理尤为重要。针对目前国内外森林巡检、林区面积测绘及样地采集技术存在效率和准确性不高的问题,提出了基于北斗卫星导航系统定位技术,结合Android智能操作系统进行智能化巡检的策略,提出了智能优化森林巡检任务路径规划方法、森林巡检面积计算方法以及智能样地采集方法。搭建了基于"互联网+"的林区智能巡检网络平台,利用BD-228型定位模块与STM32芯片搭建位置信息获取的定位终端,利用距离偏移过滤算法剔除误差大的定位漂移点,并将采集的球面经纬度坐标投影为墨卡托平面公里网坐标用于面积计算,最后采用矢量三角面积算法计算巡检轨迹的闭合区域面积,同时利用墨卡托正反算法实现了样地坐标智能采集。经多地区、多次实地试验验证分析,该系统巡检面积测算平均相对误差小于2%,样地采集平均相对误差为2.21%,满足森林工程测绘的需求。     

基于切换字典的林区小气候监测数据压缩感知方法

为降低林区小气候监测站的数据传输功耗,提出了一种切换字典的数据压缩感知方法,在对样本数据进行特征表征与分类的基础上,合理切换使用离散傅里叶变换基（Discrete Fourier transform,DFT）固定字典或K-SVD（K-singular value decomposition）学习字典,对样本数据进行稀疏表达。采用高斯函数对样本数据进行拟合,以拟合决定系数R2和拟合均方根误差（RMSE）为切换因子,定义了字典的切换策略。选用空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度作为测试对象,实验验证切换策略的可行性。实验表明,在林区小气候监测站中,当稀疏度和压缩率均相同时,结合DFT和K-SVD两种字典的优势,基于切换字典的数据压缩感知算法比单一字典具有更小的重构误差。经功耗测试实验,当稀疏度K=16时,采用切换字典的数据压缩感知算法,使监测站的平均每日电能消耗降低了16.35%,保证了林区小气候监测站的低功耗运行和数据可靠传输。     

基于北斗短报文通信的偏远海岛配网自动化建设新模式

为了解决偏远海岛配网盲调问题,减少故障停电次数、停电范围,缩短故障抢修时间、停电时间,针对偏远小岛、偏僻地段等交通不便利或紧急情况下无法遥控隔离故障等难题,文章提出一种基于北斗短报文通信的偏远海岛配网自动化建设新模式,以舟山偏远海岛配网自动化建设为例,架空线整线部署基于北斗短报文通信的一、二次融合开关,将“三遥”信息接入新一代配电自动化主站系统,实现偏远海岛配网设备全天候监测和控制,加快故障线路研判、隔离。     

北斗短报文通信技术在电力系统的应用

针对目前国内并网运行的分布式小电源厂站自动化设备和通信网络不健全,加之地理位置的制约,多数不具备与电力调度中心通信条件的现状,文章提出了利用北斗卫星导航系统的双向短报文通信技术,作为分布式小电源关键信息采集与监控系统的传输通道,从而解决传统通道难以推广的制约和瓶颈,实现分布式小电源厂站的关键信息采集与集中监视。为全网统一调度奠定基础,同时为网损、线损分析提供基础数据。     

基于北斗短报文通信的小水电站用电采集系统设计

采用北斗卫星的短报文通信技术,能够有效解决小水电站信息数据收集困难的局面。文章对电能采集技术目前的发展现状进行分析,通过卫星短报文通信架构分析、电能信息采集终端设计、可靠性传输算法的设计等3方面进行深入探讨,希望能为相关人士提供有效参考。     

基于GIS的农田小气候环境可视监测系统

根据农田小气候环境监测的特点,分析了利用多传感器采集的小气候环境参数的时间、空间分布特性。针对小气候环境监测环节中对地理空间分析和数据可视化的具体需求,研究了农业物联网信息感知、物联网资源与地理信息系统(GIS)融合、感知数据可视化等技术,建立了物联网资源与GIS融合的统一接口规范,并以GIS为基础,设计了多种可视化方法对采集到的多维小气候环境数据进行同步展示和可视分析。在此基础上,研发了Web GIS平台,集成了地理空间分析组件、可视化监测服务组件和基于地理位置的智能移动端应用。实现了基于GIS的农田小气候环境可视监测系统,通过不同终端设备提供可视监测服务,方便农业参与者随时随地掌握农田的小气候环境。     

基于物联网的农林小气候监测系统数据汇聚平台

为监测农林生产中复杂多变的气候状况,采用无线传感器网络作为采集端,以基于ARM9平台的数据汇聚平台作为汇聚节点,设计了基于物联网的农林小气候监测系统。该平台可实时汇聚监测数据,并通过GPRS将数据发送到远程后台数据中心,从而实现对水位、降雨量、风速风向、温湿度等参数的实时监测和分析。     

基于“北斗-5G-量子”安全通信的海岛配网自动化建设及应用

针对现有安全通信模式难以满足面向新型电力系统的新一代配网自动化实时性、可靠性、安全性及低时延要求,提出一种基于“北斗-5G-量子”安全通信的配网自动化建设及应用模式,采用北斗短报文、5G硬切片与量子加密多种安全通信技术以提升通信安全防护和配网整体管控能力,突破传统通信瓶颈,适应复杂的配网工程实际应用需求,有效解决配网光缆敷设难度较大、投资成本较高及偏远、无信号、孤岛地区的通信问题,并可作为海岛配网建设中对光纤、公网等传统通信方式的有力补充。     

基于北斗卫星和OneNet下的井盖监控报警装置研究

近年来,市政井盖的监管成了一个亟待攻克的难题,其不但需要人们投入很多的人力资源和物质材料,而且收效甚微,不能及时预警和实时监管,该系统设备经过将北斗卫星定位系统和物联网平台的有机统一,以期达到对市政井盖及周边区域的监控,将人工排查的繁琐工作变更为网络平台的智能监管,不仅节省了大量的人力物力,也大大增强了为人们提供了更加舒适快捷的城市服务能力。     

基于铱星通信技术的地面森林管护系统研究

采用铱星SBD卫星通信业务,基于支持向量机算法,设计了一套专门服务于林业部门的信息采集、数据分析及林火识别的森林管护系统,实现了CO浓度、CO2浓度、烟雾浓度、空气温湿度的自动采集与林区无死角实时远距离无线传输,在10 m范围内可有效识别森林火灾发生的可能性。采集终端硬件基于STM32处理器、铱星Q9602模块、LTC2950-1开关机控制、DS2781电源管理以及两级降压结构,软件在自动模式及手动模式下均可实现数据的实时采集与远程传输,并在远程服务器上进行数据分析与林火发生可能性识别。经实验验证:系统可实时采集5种微环境参数,卫星传输成功率为100%,10 m范围内林火正确识别率为80%左右。2014年开始,系统在内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区林区的森林管护工作中得到应用测试。     

基于随机森林偏差校正的农业干旱遥感监测模型研究

以3个月尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI3指数)为因变量,采用融合多源遥感数据的随机森林(RF)算法构建淮河流域2001—2014年作物生长季(4—10月)的农业干旱监测模型,采用简单线性回归、偏差估算法、旋转残差法和最优角度残差旋转法4种方法进行模型结果校正,以决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)及干旱等级监测准确率对模型监测能力进行评估。选取最优校正方法,构建随机森林偏差校正干旱监测模型(Bias-correcting random forest drought condition,BRFDC),通过站点实测土壤相对湿度及干旱事件记录对模型干旱监测能力进行验证。结果表明:采用最优角度残差旋转法校正后,模型模拟精度指标R2和RMSE分别为0.897、0.874和0.335、0.362,优于其他校正方法;偏差估算法对各类干旱等级监测更为准确,尤其是对极端干旱的监测准确率最高,达到33.3%～50.0%,最终采用偏差估算法作为最优校正方法,构建BRFDC模型;相比SPEI3,BRFDC模型计算指数与大部分站点土壤相对湿度的相关性更加显著(P 0.01),适于农业干旱监测; BRFDC模型能够准确监测淮河流域2001年严重干旱事件的时空演变过程,并能有效识别极端旱情。该模型可为淮河流域农业抗旱工作的有效开展提供科学依据。     

基于机器视觉和北斗定位的小麦变量喷雾系统研究

针对传统植保喷杆喷雾机作业时各喷头以同等药量喷洒的方式导致农药浪费、利用率低和污染环境等问题,以生长前期的小麦为研究对象,设计一种基于北斗定位系统和机器视觉的小麦变量喷雾作业系统。通过双平面高度投影法完成对感兴趣区域获取,研究了速度、植株密度对喷雾的影响,提出变量喷雾流量的控制方法。在定位系统规划的目标区域内,通过机器视觉处理实现变量喷雾,试验结果表明,相同机组速度下,植株密度稀疏区相对植株密度正常区的平均雾滴覆盖率平均减少12.06%;相同植株密度下机组前进速度0.75 m/s相对1.50 m/s的平均雾滴覆盖率平均增加3.94%。在满足喷雾标准的情况下,可以在不同速度、不同植株密度下实现变量喷雾。为验证目标区域边界行驶速度对等级变换准确度,进行定位传感器实时判断在目标区域边界喷头相对位置并控制开闭,试验结果表明,在行驶速度为0.50 m/s时准确度最高,区域边界行驶超出量误差平均值为48.72 cm;为验证行驶方式对喷雾等级变换准确度的影响,使用北斗定位系统在目标区域边界开展行驶方式对喷雾等级变换准确度的影响试验,试验结果表明,驶入目标区域超出量误差平均值为7.20 cm。     

基于GSM短消息的无线智能配水监控系统

介绍了一种利用GSM短消息实现移动监控的无线智能配水监控系统的原理及其结构。详细说明了无线通信接口及协议，冗余校验码的算法，并给出了GSM短消息开发实例。实际应用说明，本系统运行稳定可靠，具有很强的实用性。     

基于Hadoop云平台的联合收割机远程监控系统研究

建立了云计算的海量数据处理数学模型和算法,并将Hadoop分布式计算方法引入到了数据库处理系统中,实现了数据库数据的自动分区和主从节点的设置,以及数据的分布式计算功能,得到了数据的处理速度、容量和传输速率等系统性能参数;结合农业生产中联合收割机应用越来越广泛,加之农田小路比较狭窄,给农田交通运输带来了的巨大压力等问题,提出了一套能够提供定位、监控、导航、车况采集等综合服务的联合收割机远程监控系统。通过对系统的测试,证明云存储平台在联合收割机监控系统中具有良好的表现,并具有很好的扩展性,为现代化的农业收割机监控系统提供了优越的条件。     

基于Arduino和NB-IoT的棉田环境监测系统设计

针对传统的棉田环境监测监测系统网络中传输距离短、功耗高、网络结构复杂、信号在传输过程中易受干扰等缺点,以Arduino开发板和NB-IoT无线传输技术为核心技术,设计了一种基于高度集成化、广覆盖、低功耗的棉田环境监测监测系统.系统以ATmega 328 P嵌入式芯片为主控制器,感知层通过终端节点采集温湿度及氮磷钾、电导...     

基于AVR单片机的鸡舍有害气体监测系统

针对我国北方鸡舍蛋鸡养殖密度大、产生的有害气体影响鸡群健康、导致产蛋性能下降的情况,研究设计了鸡舍有害气体监测系统.与传统的化学方法检测不同,系统由数据采集电路、信号调理电路、下位机与上位机通讯电路等硬件部分和相应的软件构成.它呵以完成有害气体浓度的检测,并通过Rs485将数据传送给上位机,以此数据来控制风机等装置的工作,使鸡含内环境利于蛋鸡的养殖.鸡场实验结果表明:有害气体测量误差在±3%范围内,为研究环境因素对蛋鸡产蛋性能的影响提供技术支持.