基于远程监控的农业气象自动采集系统设计

针对传统农业气象观测和当前传感器技术系统、方法存在的不足,设计了一套基于远程监控的农业气象自动采集系统,其硬件设备由农田小气候信息采集前端、视频图像信息采集前端、数据采集装置、数据传输装置和供电设备组成。该系统实现了农田小气候和视频图像信息参数采集与传输的高度集成,自动采集降水量、气温、空气湿度、风速、风向、光合有效辐射、土壤温度、土壤湿度和农作物视频图像信息,并通过远程客户端软件实现各要素信息的实时动态显示和远程监控。通过在郑州市、鹤壁市、温江市和荆州市开展的采集试验和系统试运行表明,系统显示出较好的稳定性,农田小气候和视频图像要素数据的采集、传输、动态实时显示与远程监控等各项功能均可满足各级用户需求。     

温度对FDR土壤湿度传感器的影响研究

在利用FDR土壤湿度传感器测量土壤湿度时,土壤温度的变化会使测量结果产生较大的误差,因此要对FDR土壤湿度传感器进行温度补偿。为了研究温度对FDR土壤湿度传感器的影响规律,利用不同湿度的土壤样本在不同温度下进行实验。根据实验结果采用二元回归分析法对FDR土壤湿度传感器和土壤温度传感器的输出进行数据融合,消除温度对FDR土壤湿度传感器的影响。融合补偿后的数据结果比未补偿的数据受温度影响减小,更加接近土壤真实湿度值,大大减小了土壤温度对测量结果的影响。     

WSN土壤湿度采集节点电压补偿方法研究

针对适用于WSN土壤湿度采集节点的EC-5传感器对电源电压敏感的问题,从传感器工作原理入手分析电源电压引起检测误差的来源,且发现当传感器各项参数确定后,这种误差随着被测土壤湿度增大而增大。采用CC2430芯片作为WSN信息传输节点,建立具有多节点的上下位机WSN土壤湿度采集系统,以节点电压u和被测土壤实际湿度θ为对象,运用神经网络对采集节点中非线性土壤湿度传感器系统进行逆向建模,在上位机上实现由电源电压引起EC-5传感器检测误差的补偿,实验结果表明,该方法能有效地减少节点电池电压变化对WSN土壤湿度采集精度的影响。     

基于LabVIEW开发环境下的农田智能精准灌溉系统设计

设计采用功耗低、响应快的数字土壤湿度传感器SM2801B进行湿度信号的采集,由STC12C5A为核心的节点进行土壤湿度数据筛选处理,通过TTL转485模块将数据上传至以STM3为核心的主控制器,记录主控开关状态并将数据上传至上位机。上位机结合虚拟仪器技术的设计思想,利用LabVIEW开发环境,开发了包括串口匹配、数据处理、校验、显示、报警、存储及历史数据查询等模块在内的农田土壤湿度采集系统,实现虚拟仪器开发环境下土壤湿度的实时检测的农田智能灌溉系统。     

土壤湿度采集节点电压补偿方法——基于最小二乘支持向量机

针对适用于WSN土壤湿度采集节点的EC-5传感器对电源电压敏感的问题,从传感器工作原理入手,分析电源电压引起检测误差的来源,且发现当传感器各项参数确定后,这种误差是随被测土壤湿度增大而增大的。采用CC 2 4 3 0芯片作为WSN信息传输节点,建立具有多节点的上下位机WSN土壤湿度采集系统,以节点电压和被测土壤实际湿度为对象,运用最小二乘支持向量机对采集节点中非线性土壤湿度传感器系统进行逆向建模,在上位机上实现由电源电压引起EC-5传感器检测误差的补偿。实验和仿真结果表明,该方法能有效地减少节点电池电压变化对WSN土壤湿度采集精度的影响。     

农田信息采集车设计与试验

针对传统农业物联网系统存在传感器少、投入成本高、建设周期长和对环境不友好等问题,设计了一种可移动式农田信息智能采集车。利用Matlab仿真对关键部件机械臂的构成和运行情况进行了分析和模拟,对采集车进行了小麦田间性能测试。结果显示,采集车整体设计合理,车辆通过性强,越障最大倾斜角达30°,最大遥控距离45m,获取图像清晰。将传感器采集的数据与常用高精度仪器测量结果进行了比对,农田信息采集车所采集温度、湿度、光照强度、CO2浓度、风速、土壤温度和土壤湿度与高精度仪器设备所测数据的相关系数均大于0. 90,单个采样点平均采集时间为45 s,数据采集满足需求。该采集车可实现定时、定点大范围获取田间数据的功能,能够替代传统物联网系统或对其进行补充。     

基于区间数学控制算法的农田喷灌系统设计

以农田喷灌系统为研究对象,综合考虑农田土壤温度与土壤湿度,基于区间数学控制算法建立了一种模糊控制喷灌控制系统。以土壤温度和湿度为控制目标,通过农田喷灌来达到目标控制;综合运用土壤温度与土壤湿度的隶属度关系函数曲线,给定不同隶属度条件下的系统控制规则,模拟土壤温度与土壤湿度,进行控制系统的仿真模糊合成计算,确定出喷灌的时长函数,并进行土壤温度和土壤湿度的对比,得出偏差量,形成相关迭代控制过程。系统可实现农业生产过程中土壤湿度的定量控制,促进了土地灌溉的自动化和智能化。     

农田地下滴灌管道堵塞快速检测装置的设计

农业在我国国民经济发展中起到重要作用,而在当今水资源匮乏的背景下,农田节水灌溉势在必行。滴灌是农田节水灌溉的有效方法之一,特别是在水资源匮乏的地区应用更为广泛。由于农田地下滴灌管深埋于土壤下,导致滴灌管堵塞时不易被发现,如不及时采取措施将会影响农作物的生长并造成损失。为此,研制了一种快速检测农田地下滴灌管道堵塞的装置。该装置以STC90C58AD为主控芯片,采用PHTS-5V-V2土壤湿度传感器对农作物根部的土壤湿度进行检测,对检测到的不同位置上的土壤湿度值进行比较,来判断滴灌管是否堵塞。试验表明:该装置能够快速测定指定点的土壤湿度,判断地下滴管管道堵塞情况,同时具有实时显示、存储、报警等功能,可以满足农田地下滴灌管道堵塞快速检测的需求。     

基于GPRS技术的农田信息远程监测系统的实现

由于农田信息具有多样性、多变性、分散性等特点,为了解决农业中农田信息的快速获取和远程传输的问题,提出了一种基于GPS和GPRS技术的农业信息获取及远程农业监测系统.系统由3部分组成,即DSP和各种传感器构成的现场工作站、GPRS无线模块和GPRS无线网络构成的传输系统、PC机构成的上位机.系统具有定位准确、实时测定和远程传输等功能.为此,主要介绍了系统的软硬件组成和信息的传输原理.     

基于神经网络灰色模型的农田土壤湿度预测研究

为了提高农田土壤湿度预测的效果,采用神经网络灰色模型。首先灰色模型对农田土壤湿度数据建模,神经网络对误差进行校正;然后神经网络灰色模型考虑湿度数据之间的关联度,只对关联度值较大的单个预测模型进行组合预测;最后给出了算法流程。实验结果表明,随着农田土壤深度的增加,湿度数据预测值的相对误差以及波动性都在增加;多模型对比实验显示:对垂直深度70 cm和80 cm的土壤湿度预测值接近真实值,剩余预测偏差指标最小值为2.69、平均值为2.75,模型判定系数为0.98,结果优于其他预测模型指标。     

基于GIS的地下水矿化度分布特征研究

以德州市武城县为研究区,采用3S技术,布设采样点,于2011年进行两次野外采样,基于室内试验得到地下水矿化度数据,并结合1972年地下水矿化度数据,利用ArcGIS软件进行反距离加权空间插值处理,分析了该地区地下水矿化度时空变化特征。研究结果表明：研究区地下水矿化度空间变异趋势明显,数值为自东南区域的>1～2g/L逐渐增加到西北区域的>4～5g/L。地下水矿化度年内季相变化显著,春季矿化度均值为2.628g/L,冬季为1.748g/L。地下水矿化度较之1972年总体呈现下降趋势,平均降幅为1.52g/L。该结果对研究区盐渍化土壤的水盐调控及地下水资源合理开发利用具有重要意义。     

农民对水价改革承受能力双边界二分式CVM模型研究

将双边界二分式CVM模型引入农民对水价改革承受能力的研究,以开封市黑岗口灌区为例,进行验证分析,计算结果表明模型具有较窄的置信区间,拟合效果好,其估值具有很高的精确性和可靠性,适宜于对农民的水价改革承受能力进行研究.     

基于最小最大概率机的客户需求分类技

针对复杂产品客户需求中类别数多且数据量大的分类问题,利用最小最大概率机的概率信息和样本间隔信息,提出采用启发式方法解决编码设计问题.在算法中将一个减少了迭代次数的分类器视为弱化了的分类器,同时保留分类器的间隔属性和几何特性,并利用高维映射将分类器输出映射到特征空间,在弱化阶段大量减少了整体的迭代次数而在合成阶段利用非线性映射来提升性能.通过对叉车产品客户需求的数值试验证明算法具有较好的分类效果,降低了对二类分类器的精度要求.     

基于红外热成像树上板栗机器识别研究

针对普通视觉系统无法分类识别的特点,将红外热成像技术引入到树上板栗的机器识别检测当中,建立了果园树上板栗红外热成像系统。记录了白天树上板栗果实与冠层温度变化情况,发现下午2:00~4:00之间,二者温度差异最为显著,最大温差可达3℃。研究了正常板栗果、坏死果以及空心果的红外辐射差异,发现坏死果表面温度最高,正常果次之,空心果温度最低。最后对获取的热图像进行温度校正、阈值分割、特征提取、目标标识。结果表明,树上板栗的有效识别率在85%以上。     

基于道路交通事故深层调查的大型车事故特征分析

以156起有大型车参与的事故为例.从事故量、受伤人数、死亡人数等三个方面进行了统计分析:以大型车与大型车碰撞事故(包括卡车单车事故)、大型车与乘用车碰撞事故、大型车与车外人员碰撞事故为分类,分别对三种类型的事故进行了深入的分析:同时结合法规对大型车的侧面防护装置、后下防护装置、前下防护装置以及大型车驾驶室的安全作用进行了探讨.     

多泥沙河流水轮机的磨蚀与防护技

水轮机磨蚀一直是困扰多泥沙河流上水电站安全运行的难题,通过分析泥沙磨蚀的特性,水轮机磨蚀的破坏特征,提出了关于水轮机过流表面防护、减少过机泥沙、机组检修策略与方法等方面的水轮机泥沙磨蚀的防护措施,为我国其他多泥沙河流水轮机的磨蚀防护提供了理论依据,对提高我国水电站的安全运行和经济效益具有重要的意义。     

基于MEMS的压电泵及其研究进展

基于MEMS的压电泵是集驱动部件、工作部件和控制部件于一体的便于集成的微型泵,它采用压电晶体作为其驱动部件材料。根据其工作原理和结构的差异,压电泵主要分为压电薄膜泵和压电超声泵。介绍了压电泵的单腔体结构和多腔体结构,而多腔体结构的压电泵是今后研究的一个主要方向。由于压电泵具有尺寸小、结构简单、响应快等优点,在许多需要微流量控制的场合中具有广阔的应用前景。重点总结了压电泵国内外的最新研究现状,展望了压电泵的主要发展方向,提出了压电泵研究的主要问题,对压电泵的研究具有指导意义。     

渠道衬砌几个问题的探讨

1　Ｕ形渠与梯形渠、矩形渠衬砌工程量的分析比较在相同的流量、比降、糙率条件下 ,Ｕ形渠比梯形渠和矩形渠节省多少衬砌工程量 ,教科书和有关资料没作回答。本文试图作较系统的量的分析比较 ,这也是推广Ｕ形渠的主要依据和关键问题所在。设Ｕ形渠和梯形渠、矩形渠的衬砌厚度相同 ,在一定的流量、比降、糙率条件下 ,比较Ｕ形渠、梯形渠、矩形渠的衬砌工程量 ,等于它们的湿周比较。1.1　Ｕ形渠的水力计算公式水深ｈ =12 +β Ｄ过水断面Ｗ =π8+β Ｄ2湿周 χ =π2 +2 β Ｄ水力半径Ｒ =ｗχ =π8+β Ｄ/π2 +2 β谢才系数Ｃ =Ｒ1/ 6/ｎ断面平…     

软土地基上堤坝沉降与稳定分析研究

根据软土地基上筑坝方式 ,分析了软土地基上堤坝固结与稳定计算方法 ,提出了适合这类地基的合理的筑坝方式及固结与稳定计算方法。