土壤水分测量中相位差检测算法的实验与研究

TDR时域反射法是近些年发展起来的一种测定土壤含水量的新技术,因其快速、简便、高可靠性、高精度等优点受到越来越多的关注。为此,介绍一种在TDR时域反射法基础上发展起来的基于相位检测法的土壤水分测量技术,即基于相位检测的时域反射测量法(P-TDR)。针对时间差检测过程中的相位多值问题,提出了确定相位差测量值范围的解决算法,以及实际应用时的解决办法。同时,采用相位检测法设计的传感器对土壤水分测量的结果与烘干法的测量结果进行比较,验证了该方法的可靠性。     

温室番茄果实生长模型的建立与实现

为深入研究果实坐果机理,在现有模型基础上,以温室番茄为研究对象开展温室试验,结合温室环境的可控性和计算机软件设计,观察不同密度植株的动态坐果率,通过模型分析动态坐果率与植株内部动态同化物供给与需求比率（Q/D）之间的关系,建立反映果实从坐果到发育与全局生物量动态反馈的生长模型,并用独立数据进行了生长模拟,生物量和几何尺寸的模拟值与试验数据接近,验证了模型的有效性。模型的建立完善了GreenLab模型在果实方面的处理功能,实现了植株坐果的定量化研究。     

基于结构功能模型实现番茄植株产量优化

为了重塑番茄在环境因素控制下的生长发育过程,进而实现产量预测,基于库一源关系的结构功能互反馈模型 GreenLab,结合温室温度、湿度、光照等可控环境因子,研究了生长环境对番茄果实产量的影响.试验结果表明种植密度不影响植株的营养生长;但果实产量受季节、种植密度影响而不同,随密度增大单株产量下降,而每m2产量上升.环境因素影响植株生长过程中植株物质生产量与器官物质需求量比值Q/O的变化,从而影响坐果率,模型中可利用密度试验数据校准器官的汇源关系,进而确定其变化规律,通过分析不同环境下番茄果实对同化物的竞争水平可实现坐果定量化.     

基于灰色预测的温室地源热泵系统温度变频调控及验证

地源热泵空调系统已是一种成熟的温室温度节能控制设备,但尚有通过改变运行方式节约能源的空间。为此,针对温室温度纯滞后、非线性、强耦合难以精确建模的特点,引入灰色预测的方法对温室温度进行建模,并设计控制器对地源热泵循环泵进行变频调控。其系统是：设计引入温室温度灰色预测的控制器,根据温度预测值和设定值之差决定地源热泵循环泵的工作频率,以确保系统合理运行,降低运行能耗。由2015年1月15日和2015年1月16日的试验表明,引入灰色预测对地源热泵循环泵进行变频调控比改造前节约了24%的能源。该方法提高了循环泵的控制品质,而且在温室温度适应范围的前提下,较好地达到了节约能源的目的。     

基于时域传输原理的土壤水分测试仪研究

为利用时域测量技术实时、快速、准确地测量土壤水分,设计了一种低成本的基于时域传输(TDT)原理的土壤水分测试仪。仪器的探头采用末端封闭的回路结构,信号在探头上单程传输,通过测量电磁波在土壤介质中的传输时间测量出土壤的介电常数,再通过土壤标定方程得到土壤水分。时域传输仪由高频脉冲信号源、同轴传输线、U型回路结构探头、以TDC-GP2时间间隔测量芯片为核心的传输时间测量电路和以LPC2132 ARM微控制器为核心的控制电路组成。通过标准溶液测试和土壤测试试验,验证了双U型探头的测量结果好于单U型探头,仪器使用双U型探头测量传输时间的均方根误差为43.9 ps,测量介电常数的均方根误差为0.791,使用TOPP方程测量砂土土壤含水率的均方根误差为0.029 cm~3/cm~3,测量壤土土壤含水率的均方根误差为0.039 cm~3/cm~3。结果表明设计的时域传输土壤水分测试仪可以准确地测量土壤介电常数和土壤体积含水率。     

基于修正logistic模型的番茄单个果实生长规律模拟

采集不同季节、不同密度的番茄种植试验的果实数据,结合环境(温度、湿度、光照强度)数据,建立了基于修正logistic模型的模拟番茄单个果实生长变化的动态模型.用Matlab软件拟合了模型输出与试验数据.结果表明,给定密度下不同位置的果实具有相同库容,同穗果实的直径存在线性关系,不同穗果实之间生长存在延迟.     

温室计算机分布式自动控制系统的开发

国内外温室种植业的实践经验表明，提高对温室的自动控制和管理水平可充分发挥温室农业的高效性。温室计算机分布式自动控制系统，基于对同一地区的多个温室进行群控管理的思想，由一台PC主机与多个微电脑控制装置组成的主从式分布结构，采用总线式RS-485通信网络和逐级验证的通信算法进行数据传输，通过实时读取和历史存储温室内环境参数值和报警信息来监测温室的运行情况，文章讨论的四段变温管理思想可依据专家的经验对温室内温度进行分段精确控制。经现场运行表明该系统能可靠地自动采集数据。结论及构想给出了该系统日后发展的方向。     

模糊综合评价方法在棉花稀植栽培施肥技术中的应用

在大田2．4万株／hm^2的稀植栽培条件下，对采用相同的氮磷钾配比、4个不同水平氮磷钾施用量组合处理的冀棉25，应用多因素模糊综合评价方法，从铃数、棉铃质量、衣分、子指、衣指及子棉经济系数等6个产量性状分析了不同施肥处理对棉花成铃时空分布（时间上分为：伏前桃、伏桃、早秋桃、秋桃；空间上分为：下内、下外、中内、中外、上内、上外）的影响，明确了一组最优的施肥措施。结果表明：模糊综合评价方法评价施肥措施，能全面地反映出各种方式的优劣，将其用于评价棉花农艺措施优劣上是切实可行的。     

番茄形态结构模型参数的多目标拟合估算方法研究

对番茄生长模型参数进行准确估算是模型得以验证和面向应用的前提条件。基于番茄拓扑结构，采用非线性最小二乘优化方法，通过对植株形态数据的多目标拟合，实现模型参数的最优估计和校准。非线性最小二乘法的权值根据目标数据自动调整，使得不同量纲和不同数值范围的观测数据可以在同一水平上进行，提高了计算的精度和稳定性；另一方面用差商近似代替导数加快了算法的收敛速度。通过应用拟合优度检验，得出模型输出对观测值的拟合程度较好，说明模型合理，参数可靠。实践表明该估算方法是对模型进行验证的一个行之有效的方法。     

基于结构功能模型实现番茄植株产量优化

为了重塑番茄在环境因素控制下的生长发育过程,进而实现产量预测,基于库源关系的结构功能互反馈模型GreenLab,结合温室温度、湿度、光照等可控环境因子,研究了生长环境对番茄果实产量的影响。试验结果表明：种植密度不影响植株的营养生长;但果实产量受季节、种植密度影响而不同,随密度增大单株产量下降,而每m2产量上升。环境因素影响植株生长过程中植株物质生产量与器官物质需求量比值Q/D的变化,从而影响坐果率,模型中可利用密度试验数据校准器官的汇源关系,进而确定其变化规律,通过分析不同环境下番茄果实对同化物的竞争水平可实现坐果定量化。