自然通风条件下塑料大棚温度和湿度模拟

为了深入研究大棚通风对大棚内温、湿度影响,基于能量与物质平衡原理建立了大棚内部温、湿度预测模型,对大棚内部温、湿度进行预测模拟,并以试验观测数据对模型进行了检验。结果表明,模拟晴天天窗开度50%(处理1)与100%(处理2)时,大棚温度预测值和实测值决定系数分别为0.98、0.99,相对湿度预测值和实测值决定系数为0.9,模型能较好的预测棚内温、湿度;大通风面积对大棚内温、湿度影响大于小通风面积,通风面积对大棚内温度影响比相对湿度影响明显。研究结果可为通风条件下塑料大棚温、湿度环境控制研究及南方塑料大棚生产管理提供参考依据。     

基于改进型YOLO的复杂环境下番茄果实快速识别方法

为实现温室环境下农业采摘机器人对番茄果实的快速、精确识别,提出了一种改进型多尺度YOLO算法(IMS-YOLO)。对YOLO网络模型进行筛选和改进,设计了一种含有残差模块的darknet-20主干网络,同时融合多尺度检测模块,构建了一种复杂环境下番茄果实快速识别网络模型。该网络模型层数较少,能够提取更多特征信息,且采用多尺度检测结构,同时返回番茄果实的类别和预测框,以此提升番茄果实检测速度和精度。采用自制的番茄数据集对IMS-YOLO模型进行测试,并分别对改进前后网络的检测性能以及主干网络层数对特征提取能力的影响进行了对比试验。试验结果表明,IMS-YOLO模型对番茄图像的检测精度为97. 13%,准确率为96. 36%,召回率为96. 03%,交并比为83. 32%,检测时间为7. 719 ms;对比YOLO v2和YOLO v3等网络模型,IMS-YOLO模型可以同时满足番茄果实检测的精度和速度要求。最后,通过番茄温室大棚采摘试验验证了本文模型的可行性和准确性。     

新型大跨度单体塑料大棚温光性能分析

为提高塑料大棚土地利用率及提升农业机械在棚内的便利操作,设计一种新型大跨度单体塑料大棚,并对大棚温光环境性能进行分析,为浙南地区新型大棚的研发与推广提供理论参考.以大跨度单体塑料大棚为试验对象,对大棚内外温度和光照环境进行测试和分析.新型单体塑料大棚跨度为9.6 m,脊高4.5 m,棚门采用双轨道三扇推拉门设计有利于农...     

基于多季相分形特征的Landsat 8 OLI影像耕地信息提取方法

利用遥感技术快速准确地提取耕地信息是耕地保护的关键环节。以山东省商河县为例,提出了一种基于多季相分形特征的Landsat 8 OLI影像耕地信息提取方法。首先采用毯子覆盖法计算多季相遥感影像每个像元的上分形信号和下分形信号,对比分析耕地和其他土地利用类型的分形特征,选取上分形信号的第3尺度作为特征尺度,提取商河县耕地空间分布特征;其次采用同时期的土地利用矢量数据、Esri land cover数据和统计数据进行耕地信息提取精度评价;最后分别设置多季相分形提取与单季相分形提取、现有土地利用数据产品的对比实验,并基于点位匹配度和面积匹配度进行评价。结果表明：多季相数据更能反映农作物生长的复杂性,有助于提高耕地信息的提取精度;不同土地利用类型在不同分形尺度的信号值各不相同,分形特征可以在不同尺度上清晰地刻画出不同土地利用类型的分异性;基于矢量数据和Esri land cover数据评价的多季相分形特征耕地提取点位匹配度为87.13%和89.83%,面积匹配度为99.73%和97.91%,均比单季相分形提取结果精度高;综合考虑点位匹配度、面积匹配度和空间分布特征,研发方法能有效区分耕地和其他土地利用类型,提取结果更优,且与统计数据有更高的一致性。该方法可准确提取耕地信息,为耕地的动态监测和损害评估提供技术支撑。     

基于面向对象分类法的农田识别提取

【目的】利用中低分辨率遥感影像,精确获取县域尺度的农田分类结果,提供一定的方法参考。【方法】兹以中等分辨率的Landsat8 OLI遥感影像数据为数据源,采用面向对象的CART决策树分类法,对垫江县的农田进行了识别与提取,并与基于像元提取的最大似然法分类结果进行精度对比。【结果】(1)与最大似然分类法相比,CART决策树分类法的精度更高,总体精度和Kappa系数分别达到88.8%和0.85,对于旱地和水田的制图精度高达90%以上;(2)在分割尺度的确定上,使用eCognition软件中的ESP工具能快速的确定最优分割尺度,提升了效率和科学性;(3)县域尺度上,面向对象分类法对中等分辨率影像数据进行遥感提取也具有一定的适用性。【结论】基于Landsat8 OLI遥感数据的面向对象分类法能够实现县域尺度低成本高精度农田分类的需要,也为缓解精度和成本、空间分辨率和提取方法的矛盾提供了一定的参考。     

基于小波纹理和随机森林的猕猴桃果园遥感提取

为快速、准确地从高分影像中获取猕猴桃种植分布信息,提出了一种结合小波变换纹理分析和随机森林分类的QuickBird影像猕猴桃果园自动提取方法。首先,采用coif5小波对QuickBird全色影像进行多尺度小波分解,计算各子频带小波系数的能量特征作为纹理特征;然后,将小波纹理与光谱特征组合构建分类特征;最后,利用随机森林分类实现土地利用分类和猕猴桃果园空间分布提取。结果表明,小波纹理识别猕猴桃果园的效果明显优于光谱特征和其他2种纹理特征;光谱+小波纹理特征的分类精度最高,猕猴桃果园提取精度(Fk)和总体分类精度(OA)分别为95.30%和94.46%,比光谱+灰度共生矩阵纹理分类分别提高6.70%和2.88%,比光谱+分形纹理分类显著提高13.43%和6.98%;随机森林分类结果优于相同特征下的支持向量机、最大似然分类。本文提取的猕猴桃果园面积与目视解译结果的相对误差小于7%。此外,利用本文方法对同期QuickBird影像另一研究区的苹果园分布进行提取,结果表明,该方法对苹果园提取有较好的适用性。     

大棚番茄营养生长期日蒸腾量估算模型研究

基于大棚盆栽试验,分析不同水分处理条件下番茄单株日蒸腾量、单株总叶面积、气象因子、土壤水分状况等因素,建立了塑料大棚番茄营养生长期单株日蒸腾量估算模型,并进行模型检验。结果表明,在土壤含水率为95%FC～100%FC、80%FC～85%FC、65%FC～70%FC时,模型决定系数R2分别为0.85、0.84、0.86,平均相对误差分别为13.24%、14.64%和14.70%。所建模型的参数较少且易获取,预测的精度较理想,可以较好地估算塑料大棚番茄营养生长期单株日蒸腾量。     

基于光谱特征和颜色特征的油菜提取研究

大区域油菜空间分布的准确提取是油菜估产、食用油保障及农业管理的基础。花期油菜不仅光谱特征发生变化,其黄色花朵与同时期植被在视觉上的差异也相当显著。本文基于2016年油菜盛花期的湖北省GF-1 WFV影像,利用NGVI表征光谱特征,HSV变换后的H、S、V分量表征颜色特征,按NGVI、H、S、V顺序逐级确定油菜和非油菜分离阈值,实现油菜提取;对提取结果首先用混淆矩阵进行精度评定,并与支持向量机方法进行精度对比,然后用农业统计数据对油菜提取面积进行验证。基于本文方法提取的油菜总体精度为94.51%,Kappa系数为0.89,分别比支持向量机方法提高约4个百分点和0.1;与统计面积相比,省级尺度油菜提取面积相对误差为-14.14%,市级、县级尺度决定系数分别为0.837(n=17)、0.738(n=83)。此外,将本文方法应用到GF-2 PMS影像上,其结果与油菜参考图相比,油菜提取面积相对误差为-8.33%,空间一致度为91.67%。本研究方法简单有效,可以为大区域油菜制图提供一种全新、高效的解决方案。     

塑料大棚自动化改造系统设计

随着农机补贴政策的实施、国家对农业投入的增长,设施农业设备塑料大棚的普及率大幅提高,但是邵阳县发展的塑料大棚,绝大部分依靠人力操作,人工值守。因受人工值守及大棚管理水平的制约,大棚没有完全发挥应有的作用,经济效益不高。文章选取可编程控制器FX2N-16MR-001搭配FX2N-4AD模拟信号输入模块,加上传感器系统、执行部件等对塑料大棚进行自动化改造设计。该设计具有成本低、稳定、可靠、易于实现的特点,是一项即先进又实用的改造。     

干旱区耕地土壤盐渍化信息提取研究

土壤盐渍化是制约农业生产和发展的主要障碍之一。目前针对耕地土壤盐渍化的研究较少,常规土壤盐渍化的遥感监测主要是基于中低分辨率卫星,采用传统的基于象元分类方法,对盐渍化信息的细节描述不足,监测精度不高。使用国产GF-1影像,结合面向对象方法,针对耕地环境下的盐渍化信息进行精确提取和分类,再利用传统分类方法及实地采样数据进行精度分析。结果表明:面向对象法和最大似然法的分类总体精度分别为91.68%和72.48%,Kappa系数分别为0.90和0.69。该技术能准确提取田间尺度下耕地盐渍地信息,在未来的农田盐渍化高精度监测研究中具有一定应用价值和发展潜力。     

塑料温室通风降温的试验研究

提出了华南型温室设计方案，对华南型温室与其它几种常见温室采用自然通风或机械通风等效果进行试验比较。试验结果表明，机械通风是温室有效的降温措施，但运行费用较高；华南型温室采用自然通风是一种有效而低廉的降温措施；连栋温室的通风效果与连栋数有关，连栋数越多，通风效果越差。     

“上膜下秸”措施对温室土壤水热盐调控试验研究

为了明确温室生产中不同耕作措施的水热盐调控效果,采用温室小区试验方法,以翻耕(CK)、翻耕结合地表覆盖地膜(M)、翻耕结合秸秆深埋(J)为对照,研究了翻耕结合地表覆盖地膜结合秸秆深埋(J+M)措施对温室土壤水热盐动态变化的影响。结果表明,与M、J及CK处理相比,J+M处理全生育期平均土壤含水率可分别提高8.96%、5.45%、14.32%,土壤温度分别提高3.35%、5.21%及8.32%,土壤全盐量分别降低24.44%、19.65%、26.64%,这一结果可为宁夏温室种植实施地膜覆盖与秸秆深埋改良措施提供参考。     

基于图像处理的温室黄瓜霜霉病诊断系统

为进一步提高温室黄瓜霜霉病诊断的准确率,构建了一个基于图像处理的温室黄瓜霜霉病诊断系统。针对温室黄瓜栽培现场采集的病害图像,采用基于条件随机场(Conditional random fields,CRF)的图像分割方法进行病斑图像分割,并采用决策树模型扩展一元势函数,提高病斑图像分割的准确性;将分割后的病斑图像转换到HSV颜色空间并提取其颜色、纹理和形状等25个特征,利用粗糙集方法进行特征选择与优化;构建了基于径向基核函数的SVM分类器,准确地识别与诊断温室黄瓜霜霉病。系统试验验证结果表明,该系统采用的病斑分割方法,能够克服复杂背景和光照条件的影响,准确地提取病斑图像;采用粗糙集方法能够有效地选择分类特征,将25个初始特征减少到12个,提高了运行效率;黄瓜霜霉病识别准确率达到90%,能够满足设施蔬菜叶部病害诊断的需求。     

双层拱架结构塑料大棚透光率及稳定性分析

设计了一种新型双层拱架结构塑料大棚,并对其透光率进行了分析计算,外层棚的平均透光率为76.08%,能满足棚内植株生长发育光照要求。将薄膜与骨架看作一体,采用三维建模软件构建双层棚的整体模型,运用有限元方法对外层棚进行较准确的受力分析。结果表明,新型大棚能够增加拱架的结构稳定性,解决了过去只对骨架或单拱分析计算造成的误差,为该棚型的进一步优化和改进提供了必要的依据。     

基于Bayesian的Penman-Monteith模型简易大棚蒸散模拟

为实现Penman-Monteith (PM)模型在简易大棚中的蒸散模拟,对PM模型中2个关键参数空气动力学阻力ra和冠层边界层阻力rc组成的6种PM模型使用Bayesian方法进行模型的参数估计和不确定性分析,使用平均相对误差(MAE)、决定系数(R2)和威尔莫特一致性指数(D)3个模型精度指标对模型率定年(2018...     

基于相机与激光雷达融合的温室机器人行间导航方法

针对温室颠簸不平、枝叶遮挡道路的复杂环境,开展基于相机与激光雷达数据融合的机器人行间导航方法研究。首先,利用改进的U-Net模型实现图像道路区域的准确快速分割;其次,通过融合图像分割结果进行地面点云预分割,减少地面起伏造成的点云倾斜;然后,采用改进的KMeans算法实现作物行点云快速聚类,并将聚类中心作为作物行主干区域点,降低枝叶遮挡对作物行中线提取的影响;最后,采用RANSAC算法拟合两侧作物行方程并计算出导航线。通过实验评估导航线精度,在测试集中94%以上数据帧可以准确实现提取导航线,平均角度误差不高于1.45°,满足温室机器人沿作物行自主导航行驶要求。     

雪载荷工况下连栋塑料温室结构稳定性的研究

选取双圆弧尖顶结构的连栋塑料温室为研究对象,采用双重非线性屈曲分析的方法,探讨连栋塑料温室结构的稳定性问题。在ANSYS10.0软件中,分别对不同拱架曲率半径下连栋塑料温室整体结构模型进行双重非线性屈曲计算,跟踪顶部节点整个线载荷-位移全过程的平衡路径,确定连栋塑料温室整体结构的屈曲模态和临界线载荷。结果表明:该方法对连栋塑料温室结构稳定性的研究有较好的适用性,且当拱架曲率半径为5 000mm时,连栋塑料温室结构临界线载荷随拱架曲率半径的变化不明显。     

河南省钢骨架塑料大棚拱架结构标准化设计研究

为促进河南省塑料大棚的标准化发展,科学指导其设计和建造,以《温室结构荷载设计规范》中规定的河南省18个地区钢骨架塑料大棚为研究对象,利用Ansys Workbench软件分别建立了不同跨度下(8、10、12、14 m)7种常用拱架材料设计的塑料大棚模型,对比了河南省18地区不同跨度不同拱架材料塑料大棚在不同荷载组合下的节点最大应力,筛选出控制荷载和最不利荷载组合,然后利用最不利荷载组合下的承载能力极限状态验算了其安全性,给出了河南省塑料大棚拱架材料规格选型建议。结果表明：河南省18地区中,栾川、南阳、商丘和固始4地塑料大棚的控制荷载是雪荷载,最不利荷载组合为永久荷载+1.2×不均匀雪荷载,其他14地区塑料大棚的控制荷载为风荷载,最不利荷载组合为永久荷载+1.0×风荷载。在河南省18地区中,风荷载是塑料大棚的首要不利荷载,对塑料大棚的安全性影响最大,其次是雪荷载。在建立24个塑料大棚模型,模拟计算河南省18地区最不利荷载组合的节点最大应力,共432组安全性验算分析的基础上,提出了适用于河南省18地区不同跨度塑料大棚不同风荷载等级下的材料规格选择建议,具有广泛的适用性。