能量高效的农田无线传感器网络拓扑关联路由算法

针对农田无线传感器网络节点分布不均、能量约束严格等特点,提出了一种能量高效的簇头选择方法TBCS-EA,在以剩余能量进行簇头选择的基础上根据节点拓扑位置、拓扑密度等进行加权,使距离sink较近的节点与密集区节点大概率成为簇头,提高成簇能量使用效率。针对现有成簇算法频繁进行簇头选举,算法开销大等问题,提出了一种能量逼近式簇头轮换机制,节点连续担任簇头并以某一目标进行能量逼近,在达到逼近目标后进行根据簇内信息指定新簇头,减少簇头选择的次数与协议开销。仿真与实验结果表明,TBCS-EA算法的网络生命周期约为LEACH的2.2倍,CHCS的1.5倍,从节点能量曲线看能耗均衡效果与CHCS相当,明显优于LEACH。结果显示TBCS-EA综合性能较之于现有算法有明显提升。     

基于相关向量机的双变量施肥控制序列优化

提高变量施肥精度和均匀性的关键在于减小变量机构的响应时间,选择最佳控制参数。提出了一种基于相关向量机的开度转速双变量施肥控制序列决策方法。首先考虑了施肥处方中前、中、后相邻3次施肥量的相互影响,综合了开度和转速的响应时间和工作死区等特性,利用非线性规划方法实现最佳控制参数的决策,避免了小施肥量下的大开度、小转速现象,减小了对外槽轮脉动性的影响。为了协调车载计算机运算能力与控制响应的矛盾,利用相关向量机实现了施肥控制序列的近优实时计算。室内试验结果表明,平均施肥误差比原方法减小了4%,同时该方法有效地避免了极端情况下电动机无法驱动排肥转轴的情况。田间作业试验证明,使用该方法的施肥机指令响应及时,施肥均匀、准确,证明了方法的实用性。     

移动机器人目标图像识别技术研究

针对设施移动机器人工作环境的复杂性,如光照多变性等,提出了基于L模型的一种新的目标识别方法。L模型是一种新的颜色模型,能够在一定程度上克服光照变化带来的影响。通过对不同光照下的作物果实等目标物进行分割识别结果的实验比较,表明该方法相对于其他常见的识别方法,在各种光照变化条件下均能保持较好的识别效果。     

自然环境下重叠果实图像识别算法与试验

针对非结构化自然环境中光照变化和对象重叠特征等外界因素给图像处理带来的难题,提出了一种自然环境下重叠果实的图像识别与边界分割的组合优化算法。该组合优化算法首先对原始图像进行噪声滤波处理,然后利用Sobel算子以及改进算子的最大类方差法(OTSU)来辨识重叠果实目标;接着采用K-means算法对重叠目标的像素进行聚类得到单个目标位置,再结合边缘检测结果的连通域分析及区域生长获得单个目标边界的大致区域;最后利用基于限制区域的分水岭算法,得到目标的精确边界。为了验证所提算法的有效性和适应性,进行了试验研究。试验结果表明:所提出的组合优化算法不仅可以在自然环境下从重叠物体图像背景中识别出重叠目标,而且还可以从重叠目标中分割出单个目标的精确边界。     

中国城镇化过程中村庄土地整理潜力估算

该文在理论分析的基础上，创建了一个定量的数学模型来估算村庄土地整理净增加的潜力。估算结果表明，全国平均整理系数2010年为1.42～2.42、2030年为2.27～3.27，分别可净增加耕地面积173.81～296.58万hm²、279.10～401.86万hm²。通过对不同时间和不同生态区的整理系数比较，村庄土地整理潜力具有明显的时空分布规律。在时序上，随着社会经济的发展和城镇化水平的提高，我国农村人口会逐渐减少，整理潜力逐渐增大；在空间上，东部和中部村庄土地     

秸秆与地膜覆盖玉米农田土壤水分时空动态变化——兼评回归等值线法的应用

利用回归等值线法对秸秆和地膜覆盖玉米农田土壤水分时空动态变化进行了分析比较。结果表明 :从 2 0 0 2年 4月 2 9日 (玉米出苗期 )至 2 0 0 3年 1月 4日的 2 5 0d内 ,对照秸秆和地膜覆盖处理下 ,在0～ 1 5 0cm土层内的土壤含水量随时间变化都呈“降低—增加”的趋势 ,随土层深度变化呈“降低—增加—降低”的趋势。土壤含水量随时间而降低阶段与玉米生育期耗水量增加阶段相吻合。对照处理最低水分区域出现提前 ,位置上升 ;地膜覆盖处理土壤含水量下降幅度最大 ,最低水分区域有明显向底层延伸的趋势 ;而秸秆覆盖处理最低水分区域土壤含水量相对最高。从玉米生育后期一直到测定结束时的翌年 1月份 ,3种覆盖处理土壤含水量都呈上升趋势 ,且以上层土壤水分增加幅度大于中、下层土壤。回归等值线法反映了土壤水分时空动态变化的基本趋势和规律 ,具有简单省时、图形简洁明了、信息量大、便于分析等特点 ,可用于土壤水分测定数据的整理和分析。     

堆体大小对猪粪堆肥影响和袋装堆肥的研究

研究了堆体大小对堆肥的影响以及堆制10 d的物料袋装堆肥的可行性。试验将猪粪和秸秆按一定比例混合均匀后分800 kg、400 kg和200 kg三种规格堆制40 d，另设800 kg组物料堆制10 d后转移分装到袋中继续堆制至40 d。每天上午、下午测定堆温，并于堆制第1、5、10、20、30和40 d取物料测定C/N比、水溶性碳、总腐殖质、氨态氮和硝态氮。结果表明，400 kg和800 kg组经40 d左右可以达到腐熟，而200 kg组不能完成彻底的有机质分解。与非袋装组比较，袋装堆肥堆制结束(40 d)物料的C/N比较低、腐殖质和氨态氮相近、水溶性碳和硝态氮较高。袋装法简单经济，占地少，便于畜牧场和农村推广应用。     

平行梁冲量式谷物质量流量传感器田间实验

设计了平行梁冲量式谷物质量流量传感器,以该传感器为核心部件构建了测产系统。针对小麦、水稻两种不同谷物品种,不同联合收获机机型以及不同田间地面状况,于2004年夏秋两季分别在中国科学院栾城农业生态系统实验站和上海五四农场做了精准收获实验。实验结果表明,测产系统可以在正常农田地面状况下可靠地工作,单产和总产测量误差均小于10%,且对联合收获机机型以及谷物品种不敏感。     

宽幅变量喷雾机智能控制系统设计

自走式宽幅喷雾机现场作业时,经常由于机组速度的变化导致喷施差异,影响了喷雾效果,甚至造成药害.为此,开发了基于嵌入式处理器和多传感器高效融合的变量喷雾控制系统,实现了喷洒压力和机组行走速度的在线协调控制.系统采用PID参数模糊自整定控制器,可自动根据作业速度调整喷雾压力和喷雾量,提高了单位面积施药量的均匀程度.通过对自主开发的变量喷雾样机进行实验表明,该模糊PID 控制器响应快速、适应性强,能迅速消除系统余差,使变量喷雾控制系统具有良好的动态和稳态特性.     

空气流速对温室地下蓄热系统湿热传递影响试验

为确定双层覆盖温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热量和水蒸气迁移的影响,建立合理的运行模式,测试了该系统以0.6～2.8m/s的空气流速蓄热时换热管道进、出口空气温度和相对湿度、地坪温度、室外温度,计算了换热管道进出口处空气含湿量与焓及蓄热功率。结果表明,在冬季白昼晴朗时,系统分别以0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8m/s的空气流速进行蓄热,温室内热空气流经换热管道焓值明显降低,以不同流速蓄热时进、出口空气焓差的变化幅度、变化趋势相近,换热均充分;蓄热功率随流速增加而增加,当空气流速小于2m/s时,蓄热功率不足,系统蓄热时较佳的空气流速为2.5～2.8m/s,蓄热时间应以