土壤剖面水分线性尺度测量方法

针对现有土壤水分点尺度下测量的局限性,提出了一种线性尺度下的土壤剖面水分测量方法,并设计了一种基于驻波比法的土壤剖面水分信息测量传感系统。借助HFSS高频电磁场仿真软件与网络矢量分析仪对传感器环形探头的电场强度分布情况与阻抗特性进行了分析研究,确定了环形探头适应性与敏感区域。以2种不同质地的土壤作为试验样本,对土壤水分传感器的输出与对应的测量值进行了多项式拟合,决定系数均达到了0.99以上,传感器的稳态与动态性能均能满足土壤剖面水分的测量要求。通过多层水分土柱穿层试验与对比试验表明,该系统能够满足线性尺度下土壤剖面水分的实时测量需求,具有较高的测量精度与稳定性。设计的土壤剖面水分线性测量系统的各项指标均达到实际应用的需求,具有较高的应用推广价值。     

基于铱星通信技术的地面森林管护系统研究

采用铱星SBD卫星通信业务,基于支持向量机算法,设计了一套专门服务于林业部门的信息采集、数据分析及林火识别的森林管护系统,实现了CO浓度、CO2浓度、烟雾浓度、空气温湿度的自动采集与林区无死角实时远距离无线传输,在10 m范围内可有效识别森林火灾发生的可能性。采集终端硬件基于STM32处理器、铱星Q9602模块、LTC2950-1开关机控制、DS2781电源管理以及两级降压结构,软件在自动模式及手动模式下均可实现数据的实时采集与远程传输,并在远程服务器上进行数据分析与林火发生可能性识别。经实验验证:系统可实时采集5种微环境参数,卫星传输成功率为100%,10 m范围内林火正确识别率为80%左右。2014年开始,系统在内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区林区的森林管护工作中得到应用测试。     

基于马利奥特装置的无土栽培营养液管理控制系统研究

营养液配置及灌溉控制技术已成为无土栽培中的关键技术,然而目前营养液管理控制中存在配置流程繁琐、营养液配比不精准及灌溉策略单一等问题,阻碍了无土栽培技术的大面积推广应用。针对上述问题,设计了一种基于马利奥特装置的营养液管理控制系统,该系统主要由营养液配制系统与营养液灌溉控制系统两部分组成。通过EC（电导率）和pH值传感器实时获取营养液成分,建立配液系统,依据不同作物营养需求自动、快速配置目标营养液。根据不同用户的需求,结合作物栽培区的气象参数和应用环境,制定了3种不同的灌溉策略：参比蒸散灌溉模式、光照辐射灌溉模式、定时灌溉模式。实验表明,该系统可以快速、准确地实现营养液的管理控制,为作物的无土栽培技术的大面积推广应用奠定了基础。     

基于驻波率原理的土壤水分传感器的测量敏感度分析

土壤水分测量方法中,有效测量范围(即测量敏感区域)是一个重要问题。该文运用探针的静电场分布,分析由基于驻波率(SWR)原理的快速土壤水分传感器的测量敏感度,分析了SWR型土壤水分传感器的有效测量土体,输出电压与土壤体积含水率之间的最大线形区域,得出了SWR型土壤水分传感器的最佳结构     

基于叶片分形维数的植物亏水胁迫萎蔫体态测量方法

该文借助基于激光斜射测距原理的3D扫描装置,快速获取西葫芦叶面形态的原始信息,在此基础上通过叶面形态的变化达到研究植株亏水胁迫的目的。定义了叶面分形维数作为刻画叶片萎蔫形态的量化指数——萎蔫指数。根据不同萎蔫程度（10个萎蔫水平）的叶片形态3D测量数据,对分形维数所定义的叶片萎蔫指数分别结合土壤温度与光照强度分析了统计相关性。试验结果表明：在保持田间持水量不变条件下,叶面分形维数满足萎蔫状态的单调变化趋势;激光扫描是获取叶面形态的有效方法;叶片的分形维数（萎蔫指数）与土壤温度、光照强度都成负相关性,并以分形维数为因变量,土壤温度和光照强度为自变量,得出了三者之间多元回归模型。由此可得：以分形维数定义的叶片萎蔫指数可以作为精准节水灌溉的一个控制指标,有效指导节水灌溉。     

基于WPF的粮仓三维激光测绘系统设计与开发

粮仓清仓查库是粮食储藏管理中必不可少的环节,关系国内粮食的宏观调控。该文针对传统的清仓查库方式中效率低,准确率低的问题,在搭建三维激光监测系统的基础上,提出基于三维激光扫描的粮堆快速三维建模与体积计算方法。利用三维激光测距传感器扫描粮堆表面轮廓,获取表面三维点云,再根据Delaunay原则对点云进行三角划分,最终利用微软WPF(windows presentation foundation)技术的3D渲染引擎完成粮堆三维模型的建立,而系统中粮堆体积的快速计算采用方格网算法。利用该系统在实验室搭建的试验粮堆上进行了试验。系统利用处理后的标准点云数据可快速准确地完成粮堆三维模型的建立。通过对试验数据的处理和分析,结果显示利用该系统对粮堆扫描后计算出的体积与真实体积的相对误差的平均值仅为0.318%。验证了该系统中所使用的体积计算方法的准确性与稳定性。该研究为粮仓的清仓查库提供了一种高效准确的方法。     

基于无线多媒体传感器网络的森林病虫害监测系统

卫星遥感理论及技术是近30年来应用在森林病虫害监测领域的主要手段,产生了大量的理论思想和技术方法。在分析森林病虫害监测的判定、评价指标的基础上,提出一种新颖的、基于无线多媒体传感器网络的森林病虫害监测预警系统的解决方案,并重点讨论无线多媒体传感器网络的硬件构成、路由算法的设计、图像数据包的可靠传输机制、传输拥塞控制策略、图像分类与比对、节点部署等关键问题,最后给出已经完成及正在开展的工作内容。     

基于μC/OS——Ⅱ操作系统的土壤水分实时监测系统

为了更好地研究土壤含水率的变化情况,设计制作了一套由ATmega128单片机、μC/OS--Ⅱ操作系统、BD--Ⅰ型土壤水分传感器、RS--485以及RS--232总线式数据传输等组成的土壤水分监测系统,实现了土壤含水率的实时监测。相对于传统单片机监测系统,本系统由于软件上加入了μC/OS--Ⅱ操作系统,实现了多任务并行处理功能,使系统在稳定性、快速性等方面有了明显改善。