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SUFI-2算法的SWAT模型在陕西黑河流域径流模拟中的应用

参数率定及敏感性分析是用来提高模型精度,确定模型关键参数及改善模型结构的非常有效的方法。本文基于SUFI-2算法,通过SWAT模型对陕西黑河流域进行了模拟,同时基于SUFI-2算法对模型参数进行了敏感性分析,结果表明：(1) 影响黑河流域径流模拟结果精度的主影响因子是scs径流曲线参数;(2) 用2005年到2011年的实测径流资料对模型进行了率定与验证,模拟确定性系数R²和模型效率系数ENS均高于0.8;(3) 通过SUFI-2算法与SCE-UA算法比较,发现SUFI-2算法所需时间短,精度更高。     

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。     

Validation of multi-frequency inversion method by using dummy scatterers of zooplankton

ABSTRACT:   High- and multi-frequency acoustic measurement systems and the multi-frequency inversion (MFI) method have been used to measure spatial distributions and abundances of zooplankton by size. In this study, the calibration method for high- and multi-frequency systems was developed and the validation of MFI method was carried out by scatterer measurement. The standard sphere calibration method that has not been applied to such high- and multi-frequencies was applied to calibrate our high- and multi-frequency system, TAPS-6 (Tracor Acoustic Profiling System, BAE Systems). An optimum size of standard sphere of tungsten carbide of 1 mm radius was derived to have a small target strength variation for the six frequencies of TAPS-6, and the practicability and precision of the standard sphere calibration method was confirmed for those frequencies. A school or cluster of dummy scatterers of zooplankton with small tungsten carbide spheres were designed to validate the MFI method, and volume back-scattering strength values were measured by the multi-frequency system. By comparing the result of the inversion with their real composition, the features of the MFI method could be validated and examined.     

用于驱赶农作物有害动物的智能声防系统设计

针对农业生产中动物有害行为导致农作物减产和农产品价值严重损失的实际问题,设计研发出一种驱赶农作物有害动物的智能声防系统。该系统以无线传感器网络作探测和通信平台,采用以ARM9微处理器和AT89C51SND1单片机为核心的嵌入式系统构建总控制器和执行器硬件平台,通过热释电传感器对有害动物在农田中的出没位置进行探测,依据“作物种类–周围环境–有害动物–天敌”逻辑关系模型对其种类作出判断,然后由执行器播放该种动物对应天敌的叫声,从而实现对多种农作物有害动物的智能声防。与现有的驱赶模式易被有害动物适应且效果不佳相比,该系统具有驱赶效果好、有效作用面积大、可扩展性强及装设灵活等优点,是一种无污染、具有智能特性的驱赶农作物有害动物的有效解决方案。     

农田无线传感器网络的节点部署仿真与实现

应用无线传感器网络进行农田信息采集时,针对农田面积大、传感器节点众多的特点,如何有效地部署节点成为研究的热点之一。利用NS2软件从丢包率、平均延时、剩余能量和接收信号强度等网络性能角度对随机部署、正六边形部署及正四边形部署方式进行了仿真比较,最终确定正六边形部署方案,并在农田中进行实地试验。结果表明系统能够实现无缝覆盖,稳定可靠的采集农田信息,为无线传感器网络在农田环境中的进一步应用提供了参考。     

基于热平衡法检测植物茎流传感器的标定

植物茎杆的茎流量是植物重要的生理信息之一,该文主要是对基于热平衡法的植物茎流传感器进行标定试验的研究,通过标定试验,测试了茎流检测装置的性能。试验结果表明,计算出传感器输出值与茎流量有很高的决定系数R2=0.96～0.97,分辨率为1×10-3 g/min,精度为±3%。因此参照标定试验,可以较准确地获取植株茎流速率,进而可以反映出植物的蒸腾及需水状态信息,并据此可以为植物生长环境的调控、节水灌溉等提供有效的监测工具。     

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统(英）

在精细农业相关应用和理论研究基础上,自行设计用于监测农田水分含量和水层高度的无线传感器,构建农田水分无线传感器网络体系结构,设计基于水分无线传感器网络的智能节水灌溉控制系统,通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策,由灌溉控制系统实施定量灌溉。实际应用表明,该系统体现出可行性和高效性,有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。