传感器节点自主供电的环境混合能量收集系统设计

农田复杂环境及大面积监测需求对农业物联网传感器节点的供电提出了极大挑战,而环境能量收集技术则使低功耗农业物联网传感器节点的自供电及免维护成为可能。针对传统能量收集装置中收集的环境能量单一有限、装置体积大、可靠性差的问题,该文提出了一种新型混合环境能量一体化收集系统。该系统定位于环境中普遍而丰富的射频电磁波能量和振动能量,通过射频收集天线和压电陶瓷的有效结合,同时收集2种环境能量,并经整流转换成直流电能。能量收集天线使用普通FR4印刷电路板实现,工作在手机通信频段1.9 GHz(3G频段),测试的回波损耗为-20.5 d B,对电磁波能量收集的最高输出功率可达到38 mW,测得收集到的振动能量最大输出功率可达到25 mW,满足低功耗传感器节点的功率需求。该装置不仅可以有效提高系统供电的可靠性和对环境的适应能力,还大大降低了传统混合系统的尺寸,可为农业物联网快速发展中的传感器节点可靠供电问题提供参考。     

基于GIS的绿色农产品基地适宜性评价

建立和完善绿色农产品基地适宜性评价方法,提高评价结果的实用性和准确性,是实现农产品安全的根本保障。研究依据基地认证者、规划者、生产者3种评价主体实际需求,分别引入污染潜在风险指标和经济状况指标,建立面向不同评价主体需求的多种主导因子评价指标体系,并借助GIS的空间分析方法进行定量评价,最后以北京大兴区为例进行了案例分析研究。结果表明,基地与工矿企业距离、与居民地距离等潜在污染风险对基地适宜性限制大,且不同评价主体下建立不同指标体系使评价更具针对性,利用GIS功能可提高效率,评价结果可视化程度好,具有很强的     

食品安全信息预警系统的研究与设计

为了实现计算机系统对食品安全风险的自动报警与智能决策,该文以国家食品安全标准为安全指标,研究了食品安全信息风险的量化算法和计算机软件实现方法。针对可能出现的不同食品安全风险,提出了依据检测数据和其它监管信息,将食品安全信息风险分为5个等级的数据模型。并结合牛奶检测实例,探讨了将此数学模型编程实现计算机软件系统的关键步骤和技术。实际应用结果表明该系统的可操作性和科学性,可以对不同的食品安全事件发出预警,实现预警的系统性和连贯性。     

四种副溶血弧菌总RNA提取方法的比较

副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)是一种革兰氏阴性嗜盐菌。提取高质量的RNA是研究副溶血弧毒力基因表达与其致病性和环境适应性的基础。本研究分别用SDS法、Trizol法,PureLinkTM RNA Mini Kit和Uniq-10柱式Trizol总RNA抽提试剂盒提取六株副溶血弧菌的总RNA,用普通琼脂糖凝胶电泳和核酸测定仪检测RNA的质量,并用RT-PCR法对四种提取方法进行比较。研究结果表明,Trizol法和Pure-LinkTM RNA Mini Kit简单快捷,提取的总RNA完整性好,纯度高,可用于后续实验的分子生物学研究;而Trizol法更适用于普通实验室细菌RNA的提取。     

肉大鸡颗粒饲料的吸湿解吸平衡模型

为了研究成品饲料的吸湿解吸平衡规律,用GAB模型及其含温度变量的改良模型（mGAB, modified GAB）拟合静态法获得的肉大鸡颗粒料在15、25、35和45℃环境下,在11%至97%平衡相对湿度（即水活度0.11～0.97）范围内的吸湿平衡以及11%～75%（即水活度0.11～0.75）范围内的解吸平衡,得到优异的拟合精度。结果表明：随温度上升,饲料的平衡含水率下降,吸湿和解吸之间存在明显的滞后现象。用BET解吸模型计算的15～45℃范围内单层含水率为6.34%～5.39%（干基）,并且随温度升高线性下降。以水活度0.65为安全贮存的临界点,对应于吸湿和解吸过程, 用改良GAB模型估计4个温度点的安全水分（干基）分别为13.09%和14.71%、12.92%和14.33%、12.74%和14.00%、12.56%和13.66%。研究结果为饲料的贮存和冷却过程规律研究提供了参考。     

农用地等级监测指标体系与方法

通过农用地等级质量监测,实时获取农用地等级质量信息是实现农用地可持续开发利用和耕地占补平衡的基础。在已有农用地分等定级指标体系成果的基础上,通过指标易变性分析选出引起农用地等级质量变化的易变性指标,进一步分析导致易变性指标变化的驱动力,并结合当前相关指标或驱动力因子的监测技术现状,筛选出了能够直接或间接监测并评价农用地等级质量的监测指标,建立了农用地等级质量监测指标体系,并针对各种指标提出了相应的监测方法。分析结果表明,由于充分考虑了驱动力的区域差异性,构建的监测指标体系也具有很强的区域性,相应的监测方法更为实用。     

半干旱风沙草原区草地潜热通量的特征

半干旱风沙草原区是北方的主要生态系统类型,对调节局地和全球气候具有重要意义.蒸散作为热量和水量平衡的重要分量,是该生态系统水分损失的主要途径,在水分平衡中占有重要地位.本文利用开路涡度相关系统和常规气象梯度观测系统对科尔沁半干旱风沙草原2007年9月1日-26日的蒸散量和微气象条件进行了观测,根据观测得到数据分析了观测系统的能量平衡闭合状况,探讨了潜热通量与气象因子之间的关系.结果表明,观测系统的能量平衡闭合度为82.7%,处于国内外同类观测闭合度范围的中上水平.30min的潜热通量与净辐射数据之间呈线性相关关系,潜热通量日变化特点是白天高于夜间,中午时刻最高,净辐射与潜热通量每日峰值同时出现,温度、饱和差的峰值比潜热通量峰值滞后2～3h,潜热通量峰值时刻的空气相对湿度处于一日内最低,此季潜热通量平均日总量为5.44MJ*m-2,相当于2.21mm蒸散量,潜热日总量与净辐射日总量呈指数关系.     

黑土区田块尺度土壤有机质含量遥感反演模型

为了对田块尺度土壤有机质进行空间反演并提高模型精度和稳定性,该文以黑龙江省黑土带41.3 hm~2田块为例,获取2016年5月中下旬两期(受限于拍摄周期和天气原因而选择不同卫星影像,2016年5月17日Landsat 8影像和5月25日Sentinel-2A影像)裸土时期遥感影像和4 m分辨率DEM数据;分析单期影像与土壤有机质(soil organic matter,SOM)的关系,两期影像所包含的土壤含水量变化信息与地形因素对SOM预测模型精度的影响,建立基于BP神经网络的SOM遥感反演模型。结果表明:该田块内SOM含量差异较大;利用单期影像预测SOM时,基于红波段和785~899 nm波段建立的预测模型精度(建模均方根误差RMSE 1.033,检验RMSE 1.079)和稳定性(建模决定系数R2 0.677,检验R20.644)较高;两期影像时,基于红波段和1 570~1 650 nm波段建立的预测模型精度(建模RMSE 0.855,检验RMSE 0.898)和稳定性(建模R2 0.792,检验R2 0.797)显著提高;在两期影像模型基础上,加入地形因子作为输入量,模型精度(建模RMSE 0.492,检验RMSE 0.499)和稳定性(建模R2 0.917,检验R2 0.928)进一步提高。研究成果可为土壤碳库估算和农田精准施肥提供理论与技术支持。     

引入时相信息的耕地土壤有机质遥感反演模型

土壤有机质(soil organic matter,SOM)是土壤质量评价的重要指标。监测SOM含量及其空间分布对土壤利用与保护、土壤有机碳库估算等具有重要意义。该文以松嫩平原典型区为研究区,采集4种主要土壤类型样本共147个,获取裸土期多时相MODIS地表反射率8 d合成产品,以单期、多期影像所构建光谱指数作为输入量,构建包含含水量变化与有机质含量信息的多光谱指数,建立SOM线性回归遥感反演模型,揭示SOM空间分布规律。结果表明:由于土壤含水量空间差异随时间变化,基于单期影像构建的模型主要输入量发生规律性改变,其中年积日137 d裸土条件最好,反演模型最优;比值光谱指数R61与SOM显著相关,而和含水量相关性极小,适于作为反演模型输入量;基于多期影像构建的模型引入时相信息后,精度与稳定性较单期影像模型显著提高,其中基于年积日137、105 d两期影像光谱指数所建立的多元线性模型最优;松嫩平原SOM呈现由东北向西南递减趋势。     

岷江源头区乔灌交错带地被物和土壤持水能力

通过野外调查和室内试验,定量评价了岷江源头区交错带云杉针叶林、云杉针叶林—山生柳灌丛交错区(乔灌)和窄叶鲜卑花灌丛3个林型的地被物(枯落物和苔藓)和土壤持水特征。结果表明:3个林型地被物储量差异显著,其大小顺序为乔灌(72.67t/hm~2)针叶林(43.87t/hm~2)灌丛(11.00t/hm~2);针叶林和乔灌的苔藓层的储量分别为27.00,44.71t/hm~2,占地被物总储量的61.5%以上。地被物层最大持水总量表现为乔灌(21.23mm)针叶林(11.33mm)灌丛(2.45mm);针叶林和乔灌枯落物层的最大持水量分别为7.45,12.12mm,均大于苔藓层的最大持水量;针叶林和乔灌枯落物层和苔藓层最大持水量分别是其储量的4.3~4.4,1.4~2.0倍。土壤容重随土层深度增加而增大,持水能力则随土层深度增加而降低;0—20cm最大持水量大小顺序为乔灌(153.70mm)灌丛(132.28mm)针叶林(128.25mm)。综合地被物持水和土壤持水,交错带生态系统的持水能力在不同林型间差异显著,其最大持水量表现为乔灌(174.93mm)针叶林(139.58mm)灌丛(134.73mm),其中,土壤层是生态系统持水能力的主导层,占综合持水量的87.9%以上。研究结果有利于全面认识岷江源头区生态水文效应。