分布式无公害农产品数字认证系统的构建与实现

针对农产品质量安全认证这一关键问题,以无公害农产品产地认定与产品认证一体化工作流程为研究对象,从信息技术的角度构建了一个以实现认证流程的规范化和提高工作效率为目的的无公害农产品数字认证系统。通过对认证活动的分析,确立认证流程的两级节点域环境,构建节点域间中心化的分布式拓扑结构,设计分布式环境下的系统功能流程,探讨了关键技术;综合采用元数据、工作流和Web Service技术,开发了面向申报者、检测机构和各级认证管理部门的分布式无公害农产品数字认证系统。系统提供了申报管理、认证工作流管理和认证信息资源服务等功能,实现了无公害农产品认证全流程、全方位的电子化管理。该系统在河南省和农业部试点应用,运行结果表明,达到了跨部门、跨地域的协同工作和认证信息的高效管理,具有较好的应用推广前景。     

改进AOA模式的大田农机无人驾驶导航参数检测系统设计

卫星导航、视觉导航和雷达导航的成本昂贵、系统构成复杂和适用作业场景有限,在生产特征呈现区域化、适度小规模和分布零散的国内南方水田难以实现便捷跨区域作业和无法适用多农业场景.针对上述问题,该研究以大田环境下无人驾驶农机的牛耕式往复作业路径模式为背景,提出了改进AOA(信号到达角度,Angle-of-Arrival)模式的...     

不确定场景下无人农机多机动态路径规划方法

在现代化农业中,越来越多的龙头企业或农村合作社提供一系列的农业作业专业化服务,引入多台农机进行规模化作业,不仅提高了效率,而且可以实现抢种抢收,减少自然灾害的风险.目前,多台农机并行作业仍以预先计划的固定农机和静态的固定路线为主,但在实际耕种、收割等作业中,常会出现农机突发故障、农机临时增加、农机工作效率不一致等不确定...     

基于CAN总线的分布式插秧机导航控制系统设计

为了提高插秧机自动导航系统的可靠性,设计了一种基于CAN总线的分布式控制系统。系统由1个主控节点和3个从节点组成。主控节点采用AT91SAM9261 ARM处理器,负责根据RTK GPS数据和电子罗盘数据决策适当的控制指令;3个从节点选用C8051F040单片机,分别实现转向控制、变速控制以及插秧机具升降控制;并根据CAN2.0总线协议,制定了插秧机自动导航系统主从节点数据传输通信协议。控制系统在久保田SPU－68型插秧机上进行了道路跟踪试验和田间作业试验,结果表明,采用基于CAN总线的嵌入式分布式导航控制系统保证了数据实时传输,插秧机能够自主完成路径跟踪、转向、变速以及插秧等操作。其中道路直线跟踪误差小于0.05 m,田间作业试验直线跟踪误差不大于0.2 m,插秧行距为30 cm,能基本满足水田插秧作业要求。     

基于Web数据的农业网络信息自动采集与分类系统

为了快速、高效地获取农业Web信息,解决信息孤岛和信息不对称的问题,重点研究了农业Web数据自动采集与抽取、基于SVM(support vector machine)的文本分类、物联网异构数据采集等技术,并采用统一建模语言(unified modeling language,UML)描述了农业网络信息自动采集与分类系统。该系统实现了农业网站、物联网数据的自动抓取和共享,为用户提供农业资讯、农产品市场行情、供求信息在线查询,环境数据实时监测和个性化信息服务等功能。应用结果表明,该系统对样本集网站的信息抓取准确率为98.2%,资讯分类准确率为92.5%,具有数据采集实时性强、用户参与度好、通用性高等特点,该系统为农业信息整合和服务提供参考。     

Applicability of a combined staining method with fluorochromes for the visualization of microbial cells in a soil thin section

Staining of microbial cells in a soil thin section provides useful information about the role of soil as an ecological niche by relating the in situ distribution of microorganisms to the state of pores under undisturbed conditions. For technical improvement, we developed a procedure consisting of a combined staining method with 5-sulfofluorescein diacetate (SFDA), a metabolic type fluorochrome, and magnesium salt of l-anilino-8-naphthalene sulfonic acid (Mg-ANS), an adsorption type fluorochrome, in order to detect and differentiate the living microbial cells from the dead ones in a single soil thin section. Using images under a fluorescence microscope, we also examined the applicability of SFDA for staining microbial cells embedded in soil thin sections, which had seldom been attempted. Through this study, we confirmed the following facts: i) combined staining with SFDA and Mg-ANS can be achieved without major modification of the general procedure for thin section preparation, ii) staining with SFDA can be applied to soil thin sections, and iii) detection of in situ distribution and differential identification of the living and dead microbial cells may be possible by the proposed combined staining method.     

基于无线传感器网络的设施农业车辆定位系统设计与试验

为解决目前设施农业机械定位系统稳定性差、定位精度低和成本高等问题,该文设计了一套基于Nano PAN5375模块的无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)定位系统。该定位系统的3个信标节点负责和定位节点的无线测距,安装有定位节点的车辆构成的移动节点负责无线测距和定位坐标的计算。WSN节点采用的是基于Nano PAN5375的WD5032N模块。Nano PAN5375模块通过串行外设接口和微处理器进行通信,实现无线通信和无线测距的功能。设计了WD5032N模块的供电底板电路,满足其微处理器和Nano PAN5375模块的供电要求,以及通过串口和液晶显示屏模块通信实时显示定位坐标X和Y。节点软件以Keil MDK为开发环境,采用单片机C语言开发,实现节点数据采集与处理、无线传输和串口通信等功能。在定位节点上,采用基于线性调频扩频技术的对称双向双边测距算法来计算定位节点到各个信标节点之间的距离,并使用三边质心定位算法计算出未知节点的坐标位置信息,最后使用卡尔曼滤波算法对目标状态的观测值进行迭代,解决因为测量噪声对于定位精度造成的影响。在WD5032N上分别采用3DB天线和5DB天线进行室内和室外测距和定位试验,结果表明,基于Nano PAN5375的WSN定位系统稳定性好,定位精度高,在3个信标节点组成的合适的等边三角形3条边线范围内定位精度能达到1 m左右,而在接近三角形边线外侧的位置定位精度是1~2 m左右,可以满足一般设施农业车辆的定位精度要求。该文为农业机械精确定位的深入研究提供了参考。     

自动导航技术在农业工程中的应用研究进展

分析了GPS技术、机器视觉和多传感器融合技术在自动导航中的应用研究进展。GPS 技术具有较高精度,机器视觉能够采集丰富的环境信息,而多传感器融合技术能够结合GPS技术和机器视觉等导航模式的优点,用不同的传感器可组合出高精度、高可靠性的导航策略。但GPS精度和可靠性容易受到环境因素的影响,机器视觉导航应用中的图像处理受自然光线等条件的干扰很大,图像处理算法的速度不够快,多传感器融合技术在传感器精度、信息获取和处理速度以及抗干扰能力方面存在一些问题。因此解决这些存在的问题,有利于自动导航技术在农业工程中的广泛应用。     

The evaluation of agricultural machines field trafficking intensity for different soil tillage technologies

Fields trafficking by wheeled farm machines results often in unfavourable soil compaction. In order to monitor trafficking intensity under different soil tillage technologies, every machine was equipped with a DGPS signal receiver before the entrance into the field under conventional, minimum and zero tillage technology. Positioning data was automatically logged every 2 s and the dimensions of tyres (mainly width) and wheel spacing were marked for every machine. Trajectories of farm machines trafficking and wheel tracks covering 1 ha area are shown for different technologies evaluated during one growing season. The results document that up to 95.3% of the total field area was run-over with a machine at least once during a year, when using conventional tillage. Up to 72.8% or 55.7% of the total field area was run-over when using minimum tillage and direct seeding, respectively. It was calculated that 145.6% of covered area can be run-over repeatedly for conventional tillage, 44.8% for minimum tillage and 18.4% only for direct seeding.     

应用欧洲分布式WaSiM-ETH模型模拟中国南方亚热带农业小流域水文过程

选择具有南方亚热带农业小流域典型代表性的江西省孙家小流域,运用WaSiM-ETH分布式水文模型,模拟了该农业小流域的水文过程,并在流域尺度上估算了壤中流流量。研究结果表明,虽然孙家小流域土地利用方式多样,水文过程复杂,但是WaSiM-ETH模型仍显示了相当高的准确性。WaSiM-ETH模型模拟孙家小流域出口年径流量的相对误差为3.7%～4.3%,决定系数(R2)高达0.96。在模型模拟的2002年—2003年期间,孙家小流域年蒸散量为672～804 mm,占年降雨的39.6%～52.5%;小流域壤中流年径流量为542～666 mm,占年降雨输入的35.4%～39.2%,高于地表径流的8.8%～21.4%。这说明WaSiM-ETH模型在该地区流域水文过程模拟方面具有很高的适应性,其不仅能够准确模拟南方亚热带农业小流域的地表水文过程,同时还能在流域尺度上估算壤中流流量。     

农业环境信息无线传感器网络监测技术研究进展

无线传感器网络是实现农业环境变量信息多方位、网络化远程监测的主要技术手段。无线地上传感器网络应用研究集中在作物不同生长期内节点布设距离和高度以及作物高度等对无线电信号传输损失的影响,从而合理选择节点布设参数。无线地下传感器网络应用研究集中在气象环境、土壤类型、土壤含水率、土壤结构与成分、节点埋藏深度、节点距离、频率与功率范围、网络拓扑结构、路由算法、组网方式等对电磁波多路径传输的路径损失、误码率、最大传输距离、含水量测试误差等方面的影响。研究指出,300～500 MHz的频率更适合土壤无线地下传感器网络,其最大传输距离为5 m,传输距离将是系统大面积推广应用的主要限制因素。今后重点应研究433 MHz电磁波在不同土壤和空气多层介质中的传输特性、信道模型及路径损失,优化节点和网络技术参数,确定不同农业应用环境条件下传感器网络节点合理位置和最优的网络拓扑结构方案。     

防火墙技术在农业信息化网络中的应用

文章首先从网络安全的概述入手,简要介绍了防火墙的概念、作用及技术,并对防火墙技术在农业信息化网络中的应用做了进一步地分析和探讨。     

高地隙施药机自动驾驶系统研制与试验

针对农业自动导航、电动自动转向、农机自动控制、精量施药控制等关键技术的集成应用问题,该研究以高地隙喷杆喷雾机为平台,基于机电液一体化控制与软硬件标准化,研制了用于高地隙施药机的自动驾驶系统.根据底盘机构和工作原理设计了电控执行机构,实现发动机启停、转向、油门调节、车速调节、液泵启停、喷杆伸缩的自动控制.设计了基于CAN...     

分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统设计与试验

为了便捷地采集和实时诊断农业病虫害图像,设计了一个分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统。该系统由多个便携式图像采集终端和一个图像处理服务器组成;其中,图像采集终端包括嵌入式相机、可伸缩的手持杆和装载控制App的手机;图像处理服务器包括农业病虫害诊断、信息记录和反馈模块等。手持杆可将安装在其前端的嵌入式相机送到人手或视觉难以企及的病虫害区域,手机可实时预览前端相机的拍摄画面和实现控制相机完成农业病虫害图像采集等功能;系统通过HTTP协议实现多个采集终端与图像处理服务器的数据交互,协同进行分布式计算,可以减少网络移动资费和服务器的负载。利用该系统对水稻纹枯病图像采集与诊断测试结果表明,该系统的图像采集终端可以便捷地采集到水稻纹枯病图像,手机端视频预览画面延时低,对相机控制命令无误,图像采集终端与服务器通信稳定,服务器端对水稻纹枯病图像处理和诊断实时,基于图像的水稻纹枯病为害等级诊断准确率为83.5%。如果服务器端加载不同的农业病虫害图像处理和诊断算法,该系统可广泛应用于各种农业病虫害图像的采集与诊断。     

联合整地机匀土旋平刀辊设计与试验

为解决联合整地机破茬翻埋作业后地表平整度低、土壤分布不均匀的问题,该研究设计了分段反螺旋式匀土旋平刀辊,提出田口法结合离散元仿真的刀辊参数设计思路。首先定性分析并确定了影响刀辊轴向运土和抛土的关键因素及水平;然后以作业后地表平整度为优化目标,以沙壤土和黏壤土为噪声因子,利用田口法设计试验并进行离散元仿真,得出适应不同土壤类型的最优参数组合为：刀轴转速300 r/min、螺旋升角70°、旋耕刀型号IT245、刀轴直径80 mm、刀座间距62 mm、旋耕刀双螺旋排布,此时地表平整度仿真值为14.2 mm。以最优参数组合制造样机并进行田间验证试验,作业后地表平整度为11.6 mm、土壤分布均匀度为92.6%、耕深稳定性系数为93.2%、破土率为86.4%,优于小麦种植对耕整地的要求,所设计的刀辊有效。研究结果可为联合整地机刀辊设计提供参考。     

中国农业工程建设标准体系构架研究

农业工程是现代农业的重要内容之一,农业工程建设标准是贯彻落实农业工程建设目标的技术手段,农业工程建设标准体系是农业工程建设和标准制修订以及农业工程建设标准化的纲领性文件。该文在分析中国标准体系和工程建设标准体系研究的基础上,首次提出了中国农业工程建设标准体系构架,认为农业工程建设标准体系的构成应遵循统筹兼顾、逐项突破等原则,涵盖农田基础设施建设工程、农产品生产能力建设工程和农业生产辅助设施建设工程。农业工程建设标准体系构架可用层次结构和三维坐标来表示,从而为指导农业工程标准化建设提供依据。     

一种新型知识表示在诊断型农业专家系统中的实现

本文通过对目前常用知识表示方法的分析和比较,针对农业知识的复杂性、推理的模糊性,提出了一套适于农业专家系统开发的知识表示方法——“复合知识树法”,以期为农业以及相关领域的诊断型专家系统开发提供参考。     

县域尺度农业资源管理决策支持系统研究

该文根据实际需要,在ArcView和FoxPro支持下建立了县域尺度的农业资源管理决策支持系统。它的组成不仅包括构成系统基础的土地资源、水资源、气候资源、生物资源,同时涉及依赖这些资源而存在的各种作物、牲畜、果木,以及为这些产品所投入的生产资料。然后介绍了该系统在山东省宁津县的应用实例。县域农业资源管理决策支持系统将计算机和地理信息系统技术与当地自然地理、社会经济条件结合,根据相关的专家知识库,实现农业资源的合理利用,提高农业生产资料生产效率,同时还有效减轻农业生产造成的环境问题。     

无沟铺管机北斗导航控制系统设计与试验

针对因田间土壤质地不均匀或表面高低不平,无沟铺管机出现行驶偏摆而导致管道铺设弯曲的问题,设计了基于载波相位差分技术的北斗定位系统(Real Time Kinematic-BeiDou Navigation Satellite System,RTK-BDS)的导航控制系统.采用多模态控制策略,通过传感器检测无沟铺管机工作...