温室环境信息采集系统的USB接口设计

通用串行总线USB(Universal Serial Bus)具有支持热插拔、传输速度快、可靠性高、可扩展性强等优点，作为一种通信接口规范，它被广泛地应用于PC机和外围设备的通信系统中。设计了以AT89C52为MCU，基于USB芯片PDIUSBD12的温室环境信息采集系统，实现了对温室环境的温度、湿度、光照和二氧化碳浓度等各项参数的测定，并设计开发了该接口芯片的固件程序，操作系统驱动程序和主机应用程序。驱动程序采用WDM驱动程序模型，实现了USB设备的热插拔和访问操作。应用程序采用VC++ 6.0为开发环境，把USB设备当作文件来操作，实现了数据的批量传输，大大提高了传输速度。     

基于CC1110的田间无线数据采集系统

介绍一种采用无线通信方式的多节点数据采集系统。该系统由CC1110无线模块连接各种传感器作为数据采集节点;由CC1110无线模块、存储芯片、显示单元和串行通信电路构成数据接收中心,并与PC机连接,完成数据的采集、存储和分析。详细阐述了CC1110的功能、结构及特点,并分析了各个功能模块的电路构成和程序设计方法。     

虚拟仪器技术在疲劳试验机功能改进中的应用研究

为了提高SVF-1E-01型电液伺服拉压疲劳试验机的测试精度、简化试验操作，应用虚拟仪器技术对其进行了改造。采用研祥工控集团的PCL-812pg多功能数据采集接口卡，在WIN98操作系统平台下，用面向对象的可视化编程环境Delphi5.0集成，设计了虚拟示波器及虚拟信号发生(合成)器。改进后的系统功能包括：模拟信号的采集与显示、单一及多路合成信号的产生及输出等。软件系统具有形象、直观、操作方便等特点。试验结果表明：控制信号精度较高，可以满足试验的要求。整个软、硬件系统接入拉压疲劳试验机中，完成该疲劳试验机     

嵌入式USB主机接口在温室环境监控中的应用研究

为了满足温室环境监控中大量信息存储的需要,研究了基于嵌入式USB主机接口的数据存储技术。该技术以51系列单片机为核心器件,嵌入了主/从双工作模式USB接口芯片SL811HS,并根据USB1.1协议和U盘文件系统格式,编制了USB接口驱动程序和数据存储应用程序。把该技术集成到自主开发的温室环境监控系统中进行了应用,实现了对目前市面上通用的64M、128M容量U盘的读写操作,解决了海量数据的存储问题。如果对驱动程序和应用程序做适当的修改,还可通过USB主机接口实现对USB接口打印机、USB接口扫描仪等外设的控制。结果表明,该数据存储方案具有成本低、通用性强、可扩展性强、可靠性高等特点,可方便地集成到各种监控系统中,从而满足用户的不同需要。     

农用混合动力机记录仪及回放仪的设计

从农用混合动力机运行过程中的数据采集及回放系统的需求出发,应用CAN总线,将CAN总线上具有特定ID码的数据采集,并进行时间标定,同时结合USB通讯特点,存储到U盘中;利用数据回放系统对采集的数据进行回放,再现记录时CAN总线上的状况,从而设计了农用混合动力机的数据记录仪和数据回放仪。     

串联型液压混合动力车辆节能控制策略

为了解决采用串联型液压混合动力系统车辆节能控制问题,该文在对串联型液压混合动力系统工作原理进行分析的基础上,考虑到系统的动态特性和液压储能器气体温度与热传递对储能器工作状态的影响,建立了系统数学模型。根据车辆行驶理论,考虑到车辆制动能的回收与再利用和串联型液压混合动力系统与发动机的匹配问题,设计了一种串联型液压混合动力系统综合控制策略,该控制策略通过主控制单元、液压泵控制单元、二次元件控制单元和发动机控制单元相互配合实现。运用Matlab/Simulink进行了控制系统仿真分析,仿真结果表明所设计的控制策略能准确实现驾驶员行驶车速要求,液压储能器能有效回收车辆制动能,在减速结束时能及时释放储能器能量以节约发动机所消耗的燃油,并能够使储能器能量耗尽时发动机及时介入保证车辆正常行驶。研究结果可为静液压传动车辆节能减排设计提供参考。     

土壤风蚀采沙器的结构设计与性能试验研究

土壤风蚀是全球性土地退化的主要原因之一，也是世界上许多国家和地区的主要环境问题之一。为了准确认识和掌握风沙运动规律，有效指导防止风蚀措施的选择，该文研制了适用于野外采集风蚀土壤颗粒的采沙器，并在风洞内对其等动力性、高效率性及选择性进行了验证试验。试验结果表明：所研制的采沙器满足等动力特性要求；采集率为85.6％，可作为输沙量统一修订系数；采沙器更适用于采集以跃移形式运动的土壤颗粒。     

斜坡单元划分在彭阳县地质灾害危险性区划中的应用

斜坡单元是滑坡、崩塌等地质灾害发育的基本单元,能够综合体现各种控制与影响因素的作用,适用于地质灾害危险性区划。阐述了斜坡单元划分的基本原理,基于ArcGIS,采用斜坡单元作为评价单元,对彭阳县地质灾害进行了危险性区划,分区结果具有较好的准确性和预测性。斜坡单元划分方法可为地质灾害危险性区划提供参考,具有现实的防灾减灾意义。     

基于Java手机的野外农田数据采集与传输系统设计

为了解决“数字农业”中对野外农田数据采集传输的机动性，跨平台与经济性，在分析当前农田数据野外采集现状的基础上，提出基于Java手机平台野外农田数据采集与传输系统的设计方案。在B/S网络构架下，详细分析客户端与服务端系统设计：客户端设计主要包括农田数据采集、数据传输、信息查询、定位导航；服务端设计主要包括数据接收与传输，数据存取，数据检索以及地图服务等。通过试验，结果表明基于Java手机的野外农田数据采集与传输系统设计切实可行，在野外数据采集方面具有良好的移植性，数据传输较快，费用较低，具有较大的研究与实用价值。     

浅析基于EGIS的森林火灾隐患排查系统构建

运用云计算、大数据、物联网及空间地理信息等先进技术,建成广东省森林火灾风险隐患排查系统,通过数据采集、数据管理、服务管理、业务应用4个子系统,提高森林火灾风险隐患数据采集效率,以县、镇行政区为统计单元制作火灾风险隐患分布图和等级图,有针对性地采取防范措施,实现森林火灾风险隐患动态管理,对及时消除森林火灾风险,减少森林火灾发生具有重要意义。     

基于模糊控制与虚拟仪器的灌溉决策系统研究

针对节水灌溉受多因素影响难以建立精确控制模型的特点，开发了基于虚拟仪器平台的作物灌溉模糊决策控制系统。该系统由传感器、测量仪、数据采集卡、LabVIEW软件平台等组成，将土壤水势和作物腾发量作为输入量，采用Fuzzy Logic Control Toolkit工具包设计模糊控制器，建立多因素控制规则库，实现作物灌溉需水量的模糊决策。试验结果表明该系统界面友好，操作简单，能对作物需水量进行综合判断与决策管理，为节水灌溉提供科学的依据。     

Application of the EGEM model to predict ephemeral gully erosion in Sicily,Italy

Recent research has shown the importance of ephemeral gully (EG) erosion in the context of global erosion and, at the same time, the lack of adequate models to estimate it. At present, the ephemeral gully erosion model (EGEM) is the only conceptual model specifically developed for ephemeral gully erosion estimation. The main aim of the paper is to evaluate the performance of EGEM model adapted to local conditions compared with that of simple empirical equations. A data set of 92 ephemeral gullies formed between 1995 and 2000 in a wheat-cultivated study area in Sicily, Italy, was used for the purpose. In order to improve EGEM performance, two important adaptations were made. Both the rain distribution type and the causative rainfall of the hydrological component of EGEM were modified to reproduce local conditions. The EGEM assumption of a constant depth for the entire length of the ephemeral gully was also modified. EGEM performance was tested with two different rain distribution types, three different causative rainfalls and two different EG depths. The adaptation of the EGEM hydrological component improves the volume prediction with respect to the standard version of EGEM; the improvement is mainly due to the rain distribution type, whereas causative rainfall seems to be less important. The use of adjusted EG depths is, however, essential to minimise the errors between measured and predicted volumes. The capability of EGEM to predict the ephemeral gully cross-section is weak and non-significant relationships were found between measured and estimated width. A regression analysis between ephemeral gully-eroded volume and different morphological, topographical and hydrological parameters confirms the great importance of EG length to explain eroded volume (R²=0.64 for the simple correlation between volume and length). Considering that the adaptation of the hydrological component and the measurement of EG depths are necessary for the EG volumes estimated by EGEM to be reliable, it seems more simple, as suggested by other authors, to use empirical relations between eroded volume and length performed in different environments, until more precise physically based models are developed.     

Oil Spill Simulation and Validation in the Arabian (Persian) Gulf with Special Reference to the UAE Coast

The use of numerical modeling in oil spill incidents is a well established technique that has proven to provide cost-effective and reasonable estimates of oil surface drift. Good predictability of such models depends highly on the quality of the input data of the incident and on the model calibration effort. This paper presents the results of simulating oil spillage trajectory in the Arabian (Persian) Gulf. The study employed a 3-D rectilinear hydrodynamic model combined with oil spill model. Typical representative environmental conditions of the Arabian Gulf were first setup into a hydrodynamic circulation model using data from various sources. The performance of the hydrodynamic model was then tested against measurements of tidal fluctuation and sea currents at selected locations. The spill analysis model was setup using the flow field produced from the hydrodynamic simulation and its performance was further validated against documented events of Al-Ahmadi historical oil spill crisis in the Gulf. The comparison of the actual and simulated oil spill drift was found reasonably acceptable allowing for further application in risk assessment studies in UAE Coastal water and in the entire Arabian Gulf as well.     

便携式生鲜肉品质无损快速检测装置的设计

针对生鲜肉检测部门对可移动、便携式检测设备的实际需求,设计了基于ARM处理器便携式生鲜肉品质无损快速检测装置。介绍了该装置的工作原理、硬件构成、软件系统和功能测试。硬件系统由ARM控制处理单元、光源及检测单元、光谱数据采集单元、LCD触摸屏显示单元和散热单元组成,设计了Linux操作系统和生鲜肉品质参数采集处理应用程序。该系统可实现脱离计算机采集光谱信号、存储、显示及处理分析一体化的功能。该装置体积为184 mm×127 mm×114 mm,装置质量约为3.5 kg。以批量样品验证装置检测精度,试验结果表明,颜色L*、a*、b*3个参数的均方根误差分别为1.49、1.09和0.59,平均检测一个样品时间约为1 s。该装置可以快速获得样品参数,具有体积小、便携、无损伤、快速检测的特点,可用于生鲜肉品质的便携式检测。     

基于卷积神经网络的温室黄瓜病害识别系统

基于图像处理和深度学习技术,该研究构建了一个基于卷积神经网络的温室黄瓜病害识别系统。针对温室现场采集的黄瓜病害图像中含有较多光照不均匀和复杂背景等噪声的情况,采用了一种复合颜色特征(combinations of color features,CCF)及其检测方法,通过将该颜色特征与传统区域生长算法结合,实现了温室黄瓜病斑图像的准确分割。基于温室黄瓜病斑图像,构建了温室黄瓜病害识别分类器的输入数据集,并采用数据增强方法将输入数据集的数据量扩充了12倍。基于扩充后的数据集,构建了基于卷积神经网络的病害识别分类器并利用梯度下降算法进行模型训练、验证与测试。系统试验结果表明,针对含有光照不均匀和复杂背景等噪声的黄瓜病害图像,该系统能够快速、准确的实现温室黄瓜病斑图像分割,分割准确率为97.29%;基于分割后的温室黄瓜病斑图像,该系统能够实现准确的病害识别,识别准确率为95.7%,其中,霜霉病识别准确率为93.1%,白粉病识别准确率为98.4%。     

基于嵌入式互联网的远程智能喷雾控制系统设计

为提高设施农业植保作业智能管控能力,该文提出一种基于STM32F101和STM32F103嵌入式技术,结合4G互联网、局域WIFI通信技术及超声波靶标检测算法,能够便捷地对设施作业装备远程视频与控制的方案,达到人机分离与精准施药的目的。该系统在Eclipse和Keil-uvision4开发环境下采用Socket和多线程技术实现双向通信,以TCP通讯协议为媒介,Android端和客户端通过互联网或无线网卡转接移动路由实现远程智能喷雾控制。试验结果表明：1）Android端能够在LAN或Internet中实现智能喷雾装备的近远程控制,软件界面回传状态无卡顿、延时发生,能够准确发射控制指令,实现了对靶标间歇性施药管控;2）系统建立的双向心跳包能够在通信故障情况下迫使喷雾装备处于休眠状态,经测试,心跳包设定时间与喷雾装备休眠响应时间平均相对误差不超过5.50%;3）采用视频帧对冠层中线定位,借助超声检测算法确定风送距离参数且建立冠层体积模型。试验发现,冠层密度对体积测量结果有显著影响,但总体测量准确度可达94.67%。该研究对其他农机装备的智能化管控研究有参考意义。     

便携式生鲜猪肉多品质参数同时检测装置研发

针对农畜产品检测现场的需求,基于可见/近红外光谱检测技术和嵌入式系统,开发了灵活方便的猪肉品质无损检测装置。该装置利用卤素灯作为光源,新型光导探头和微型光谱仪采集肉样光谱信息,通过ARM(advanced RISC machines)控制处理器进行集中控制和数据的处理;在内嵌linux操作系统上,采用Qt开发工具,设计出人性化的交互界面,并将猪肉品质的检测结果输出到装置触摸屏上。为了建立多品质无损检测数学模型,获取了猪肉里脊在400~1 000 nm波长范围内的光谱数据,通过国标方法测得猪肉里脊主要品质参数颜色(L*、a*、b*)和p H值,采用标准正态变量变换(standard normalized variate,SNV)和Savitzky-Golay(S-G)平滑对光谱数据进行预处理,并结合理化数据建立偏最小二乘(partial least squares regression,PLSR)模型。用全交叉验证法选取PLSR建模的主成分数。p H值、L*、a*和b*的预测相关系数为0.88、0.90、0.97和0.97,预测标准差为0.19、1.77、1.17和0.63。通过现场试验表明,轻便式多品质无损检测装置具有较高的检测精度,满足于猪肉的颜色和p H值等品质参数检测的要求。     

基于开源Web-GIS的县域土壤信息系统设计

土壤学研究和社会生产实践所积累的大量土壤数据,是生产实践和科学研究的宝贵基础性资料,迫切需要依靠信息技术加强土壤信息的管理和应用。但县域尺度土壤信息系统的构建面临着成本高企、维护困难和性能瓶颈等诸多问题。针对以上问题,该文应用低成本的开源Web GIS平台MapGuide Open Source,以吉林省梨树县为研究区,基于第二次土壤普查数据库和《梨树土壤志》等数据,在Visual Studio.Net环境下设计开发了县域土壤信息系统。该系统设计为一个3层架构的Server/Brower开放应用系统,可通过Internet浏览器访问,增强了土壤信息的共享性;系统浏览器端采用了Fusion灵活网页布局方案,具有良好的灵活性、扩展性和响应速度;系统实现了地图导航、地图服务、要素服务和专题图功能,为县域土壤资源和其他相关地学背景资料的查询和展示提供了方便;系统建立了与Google WMS的动态联系,方便切换底图,扩展了系统的可视化效果。系统后台管理集中在一个管理客户端,使得后期系统维护和升级较为便利。运行结果表明,该系统在开发维护成本和性能上达到了一个较好的均衡,为后续应用系统的进一步扩展奠定了基础。