农用无人车环境感知技术发展现状及趋势分析*

传统农业随着人口老龄化、生产劳动强度大等原因导致其发展受到制约。近年来随着信息化技术、智能控制技术、传感器技术的快速发展,使得农用无人车的应用成为可能,实现传统农业向智慧农业的转变。对目前农用无人车发展情况介绍的基础上,重点阐述农用无人车环境感知技术的发展现状,对不同传感器技术的特点和应用情况进行总结,并比较分析不同传感器技术的优缺点;同时在对目前传感器信息融合技术发展情况总结分析的基础上,指出农用无人车环境感知技术的发展与应用没能够遵循精细化农业的发展方向,对于农业生产环境结构化研究欠缺。对此文章融合精细农业思想,提出作业对象结构化和作业机器传感器融合技术并重的解决策略,最后为降低成本、提高普及性,指出农用无人车的环境感知技术层可拓展性等发展趋势。     

基于RFID与ZigBee的羊场养殖信息管理系统

为了选育性状优良的羊进入核心种群,将RFID射频识别、ZigBee无线通信与ARM嵌入式技术相结合,研制了一套羊场养殖信息管理手持终端。手持终端包括基于S3C6410处理器的ARM核心板、125 kHz RFID阅读器、基于CC2530芯片的ZigBee无线通信模块以及多功能底板。软件开发过程中,构建了包含设备驱动的Linux系统环境,利用Qt/Embedded的信号/槽机制实时接收RFID数据,基于OSAL操作系统的ZigBee2007协议栈实现ARM与ZigBee网络之间的通信,在Qt中设计触摸屏图形界面以及串口通信、通信指令、软键盘、蜂鸣器、中文显示等后台程序,具有日常管理、育种管理及疫病管理等模块功能。现场测试结果表明,手持终端能够实时采集、录入、存储、拷贝、查询养殖信息并通过ZigBee无线网络与上位机通信,可满足羊场信息化管理的需要。     

Simple and Rapid Quality Control of Sulfated Glycans by a Fluorescence Sensor Assay—Exemplarily Developed for the Sulfated Polysaccharides from Red Algae Delesseria sanguinea

Sulfated polysaccharides (SP) from algae are of great interest due to their manifold biological activities. Obstacles to commercial (especially medical) application include considerable variability and complex chemical composition making the analysis and the quality control challenging. The aim of this study was to evaluate a simple microplate assay for screening the quality of SP. It is based on the fluorescence intensity (FI) increase of the sensor molecule Polymer-H by SP and was originally developed for direct quantification of SP. Exemplarily, 65 SP batches isolated from the red alga Delesseria sanguinea (D.s.-SP) and several other algae polysaccharides were investigated. Their FI increase in the Polymer-H assay was compared with other analytical parameters. By testing just one concentration of a D.s.-SP sample, quality deviations from the reference D.s.-SP and thus both batch-to-batch variability and stability can be detected. Further, structurally distinct SP showed to differ in their concentration-dependent FI profiles. By using corresponding reference compounds, the Polymer-H assay is therefore applicable as identification assay with high negative predictability. In conclusion, the Polymer-H assay showed to represent not only a simple method for quantification, but also for characterization identification and differentiation of SP of marine origin.     

面向农业环境的无线传感器网络部署算法研究

设计了基于改进微粒群和初始能量分配的综合优化算法。通过合理的无线传感器网络节点部署,在保证网络通讯质量的同时,根据不同节点的实际功耗,均衡每个节点的能量,有效延长整个网络的生命周期,促进无线传感器网络技术在农业环境监测中更广泛的应用。     

BOD快速测定仪在水中BOD测定中的应用

BOD快速测定仪利用微生物传感器快速测定水体中BOD,该方法具有较高的准确度和精密度,分析速度快,可以实现样品分析自动化,适用于多种水体BOD的检测。     

苹果园中土壤水分空间分布特性初探

无线传感器(WSN)能通过互联网感知客体环境信息,已经广泛应用于农业生产环境监测.将WSN应用在苹果园中,监测果园环境信息,为苹果生产提供决策支持.土壤水分是影响苹果品质和产量的重要因素之一.研究果园中土壤体积含水量的分布规律能为WSN在果园应用中土壤水分传感器部署策略提供支持.在北京一个普通的苹果园进行实地试验,采用土壤水分测量仪测量3个典型子区域不同土壤深度及不同水平位置多个点的土壤体积含水量,结果表明:总体上在果树周围土壤体积含水量随着树根距离的增加而增加;计算了3个典型子区域及整个果园3个土壤深度的均方差,91.7％的均方差均为2％～3％,在各个子区域及整个果园,土壤水分具有相似的分散程度;计算了每个子区域每个测量点的土壤水分均方差.1％～2％之间的均方根误差所占比例最大,为48.2％.当土壤深度小于300 mm时,水平层面的均方差大于垂直方向.根据试验结果,提出了一种“以单棵树为目标,着眼于整个果园”的土壤水分传感器部署方法.     

基于TDT原理的灌木水分传感器探头设计与实验

根据时域传输TDT法,设计了灌木茎体含水率测量装置。装置由高频信号源、同轴传输线、缠绕式探头及相位比较电路4部分组成。高频电磁波在不同介质中的传播速度不同,表现为在不同介质中的传播相位不同,而含水灌木介电常数的大小主要取决于其含水率的大小,因此通过测量电磁波在同轴电缆上A和缠绕于灌木茎体上探头B的相位差来获取灌木的含水率。选择吸水棉棒来模拟不同含水率的灌木,研究高频信号源工作频率、探头结构对相位差的影响。实验表明,当探针长度为60 cm,信号源频率为50 MHz和100 MHz时,A、B两路电磁波信号的相位差与棉棒吸水率变化呈单调性,且具有良好的相关性。     

无线传感器网络三维定位交叉粒子群算法

针对标准粒子群算法进化后期收敛速度慢、易陷入局部极小点、早熟收敛等问题,提出一种基于交叉粒子群的农业无线传感器网络三维定位算法。该方法主要包括汇聚节点选取、测量距离修正、节点定位3个阶段,通过借鉴遗传算法交叉操作的思想,增加粒子的多样性,减小测距误差、锚节点数量对定位结果的影响,有效提高定位算法全局搜索能力。仿真结果表明,该方法的稳定性和定位精度均优于标准粒子群算法。在测距误差和锚节点数量相同的条件下,与混合蛙跳定位算法进行性能比较,两种算法的最大定位误差分别为1.337 8 m、1.747 3 m,最小定位误差分别为0.258 3 m、0.561 5 m,平均定位误差分别为0.651 2 m、1.044 7 m。     

基于无线传感器网络的茶树田间参数自动采集系统

为了精确判断茶树水分胁迫情况,以Idso的作物水分胁迫指数(CWSI)模型中的参数为监测对象,研制了一套茶树水分胁迫田间参数自动采集系统,实现对表征茶树发生水分胁迫的茶树自身生理参数及茶树田间物理环境参数的自动监测.系统通过不同的传感器节点分别监测茶树的冠层温度、田间的土壤湿度和土壤热通量、太阳净辐射、风速及空气温湿度.通过所采集的上述参数,结合CWSI模型,便可精确计算出茶树水分胁迫指数,用于指导灌溉,避免茶树发生干旱胁迫或过度灌溉.系统充分利用了无线传感器网络的便捷性,各传感器节点所采集的参数以多跳的方式无线传输至远端的上位机节点,上位机节点可以本地存储参数,也可通过串口,输送至电脑上.系统经过重新标定,也可用于监测其他作物的水分胁迫情况.     

基于无线传感网络的海参苗养殖环境监测系统的研究

本文通过分析海参苗养殖现状,设计了一种基于无线传感网络的海参苗养殖环境监测系统。通过在监测区域部署传感器节点,监测养殖池中的的温度、盐度、溶解氧及水位等环境参数。将检测到的数据无线发射到远程监测软件,监测软件将分析结果反馈给末端执行机构,实现对养殖池环境的实时监控。本文从系统结构和数据传输等方面进行了阐述,对海参苗养殖的自动化生产提供了一种有效可行、成本较低的解决方案。