传感器节点自主供电的环境混合能量收集系统设计

农田复杂环境及大面积监测需求对农业物联网传感器节点的供电提出了极大挑战,而环境能量收集技术则使低功耗农业物联网传感器节点的自供电及免维护成为可能。针对传统能量收集装置中收集的环境能量单一有限、装置体积大、可靠性差的问题,该文提出了一种新型混合环境能量一体化收集系统。该系统定位于环境中普遍而丰富的射频电磁波能量和振动能量,通过射频收集天线和压电陶瓷的有效结合,同时收集2种环境能量,并经整流转换成直流电能。能量收集天线使用普通FR4印刷电路板实现,工作在手机通信频段1.9 GHz(3G频段),测试的回波损耗为-20.5 d B,对电磁波能量收集的最高输出功率可达到38 mW,测得收集到的振动能量最大输出功率可达到25 mW,满足低功耗传感器节点的功率需求。该装置不仅可以有效提高系统供电的可靠性和对环境的适应能力,还大大降低了传统混合系统的尺寸,可为农业物联网快速发展中的传感器节点可靠供电问题提供参考。     

基于人工神经网络的宝鸡市市区地下水调控方案研究

为合理确定地下水调控方案,采用BP算法,研究了宝鸡市区地下水位动态变化过程,建立了地下水位动态变化预测模型,通过对1990-2005年地下水数据的训练,预测了未来3 a的地下水变化情况,结果表明预测结果与实测结果非常吻合,说明BP模型能较好地预测宝鸡市区地下水位动态变化;依据此模型,结合宝鸡市水资源开发利用现状及未来水利工程建设规划,提出了宝鸡市区未来不同水平年地下水调控方案与合理开发利用宝鸡市区地下水资源的建议。     

空气悬架系统动态载荷的识别

针对空气悬架系统主动控制中神经辨识器的离线训练问题,利用BP神经网络实现从空气悬架系统非簧载质量振动加速度空间到其动态载荷空间的映射。建立带有空气悬架系统的1/4工程车辆动态模型,通过仿真得出了工程车辆空气悬架系统的非簧载质量振动加速度和动态载荷数据,以空气悬架系统的非簧载质量振动加速度数据作为神经网络的输入,动态载荷数据作为神经网络的输出,训练BP神经网络,并对训练好的BP神经网络进行泛化能力的测试,路面输入采用幅值为0.01 m,频率为1 rad/s正弦波时,识别误差率在30%以内的点占总数的82.95%;以幅值为0.02 m,频率为2 rad/s的正弦波作为系统的路面输入,识别误差率在30%以内的点占总数的77.94%。结果表明BP神经网络能够对不同的路面输入具有较好的适应性。     

多对象特征提取和优化神经网络的玉米种子品种识别

为了实现机器视觉代替人的视觉,对玉米种子品种进行实时、客观、准确和无损伤识别,研制了玉米品种识别硬件系统和软件系统。针对玉米种子及种子图像的特点,对玉米种子品种识别技术与算法进行了深入地研究和探索,提出了一种基于多对象有效特征提取和主成分分析优化神经网络的玉米种子品种识别方法,提取了玉米种子的几何特征和颜色特征参数,优化了基于机器视觉的玉米种子图像处理策略和品种识别算法,提高了玉米品种识别的速度和准确率。对农大108、鲁单981、郑单958、五岳18共4个品种玉米种子进行了品种识别试验,每粒种子识别的平均耗时为 0.127 s,综合识别率达到97%以上。研究表明,基于机器视觉的玉米种子品种识别与检测方法是可行的,该方法可提高玉米种子品种识别效率和正确率。     

仿蛛网农田无线传感器网络抗毁性量化指标体系构建

为解决传统抗毁性量化指标无法准确描述网络组件失效的耦合关系和全局作用,难以有效归纳、继承蛛网抗毁性机制与规律的问题,该文提出了一套基于节点平均路径数和节点、链路平均使用次数的人工蛛网模型抗毁性量化指标体系,评测失效网络组件的全网影响度和权重等指标。仿真试验表明该指标体系可有效量化评价不同规模的人工蛛网模型的抗毁性,测评各网络组件的抗毁性权重占比,其中,节点、弦链、辐链分别占50%、39.44%、10.56%,同时与传统抗毁性量化指标相比,该文提出的指标具有独特的优势。田间试验结果表明节点遭受不同程度损坏时,仿蛛网部署仍可通过备用链路进行数据传输,相较非交叠分簇部署、栅格部署具有更优的抗毁性。人工蛛网模型抗毁性量化分析可为优化农田无线传感器网络部署,实现规模化可靠应用提供参考。     

模糊神经网络分层递阶控制在智能交通系统中的应用

结合济南市经十路交通干线车流拥挤问题，提出了利用模糊神经网络分层递阶控制城市交通干线车流量的方法，分析结果表明采用该方法可以减少车辆的停车次数和延误时间。     

基于BP神经网络数据挖掘方法的政府投资项目投资估算方法

政府项目投资失控问题业已引起社会广泛关注,而造价估算不准是其中主要原因之一。许多不确定因素影响着项目造价,并且这些影响因素与造价之间呈高度非线性关系,传统统计方法难以对新建项目造价进行准确估算。本文利用BP神经网络在已完工程资料中“提取”“规则”,实现了对项目造价的准确估算。本文对BP网络基本理论作了简介,并用举例说明BP网络预测工程造价的准确性。从例子可以看到,预测值与实际值的相对误差很小,足以满足造价估算的要求。     

基于CMAC神经网络的自适应渠道输水自动控制研究

介绍了小脑模型神经网络CMAC的原理及基于CMAC的自动控制方法。在渠道输水控制技术的基础上,依据CMAC神经网络学习速度快、能够表达复杂非线性关系、适合于适时控制的特点,提出了基于CMAC的渠道输水控制模型。仿真结果表明,基于CMAC的渠道输水控制,算法简单方便,具有实时性、稳定性和较强的鲁棒性,控制效果较为理想。     

工程车辆并行自适应神经网络自动换挡控制

为了解决工程车辆在重载作业时传动系统效率大幅下降的问题,以工程车辆"两参数"换挡规律为依据,提出一种并行自适应神经网络自动换挡控制的方法。结构上由神经网络控制、自适应神经网络模型、网络评价和运行监控模型组成。仿真结果表明,该控制方法提高了工程车辆液力机械传动系统效率,有效地克服了神经网络控制实时性差,难以在工程实际中应用的问题,实现了换挡控制的智能化。     

From on-farm solid-set sprinkler irrigation design to collective irrigation network design in windy areas

In this paper, a contribution to the design of collective pressurised irrigation networks in solid-set sprinkler-irrigated windy areas is presented. The methodology is based on guaranteeing minimum on-farm performance, using a historical hourly wind speed database and a ballistic solid-set irrigation simulation model. The proposed method was applied to the Montesnegros Irrigation District (central Ebro basin, Spain). The district irrigates an area of 3493 ha using an on-demand schedule. The average wind speed in the area is 2.8 m s⁻¹. An analysis of district water records showed that farmers often reduce water demand when the wind speed is high, but their irrigation decision making is limited by the capacity of the irrigation network and by the unpredictable character of local winds. Simulations were performed for 11 irrigation seasons, 2 triangular sprinkler spacings (18 m × 18 m and 18 m × 15 m), and 2 sprinkler models. The percentage of monthly suitable time for irrigation was determined for four management strategies. The first one was based on a wind speed threshold (3 m s⁻¹), while the other three were based on three levels (standard, relaxed and restrictive) of two irrigation performance parameters: the Christiansen Uniformity Coefficient (CU) and the Wind Drift and Evaporation Losses (WDEL). The standard strategy classified the time as suitable for irrigation when CU ≥ 84% and WDEL ≤ 20%. The thresholds limits of the irrigation parameters for the relaxed strategy were CU ≥ 80% and WDEL ≤ 25%. Finally, the restrictive strategy used thresholds of CU ≥ 90% and WDEL ≤ 15%. The suitable time for the first strategy (56%) was always lower than for the standard and the relaxed strategies (with respective average values of 75 and 86%), and higher than for the restrictive strategy (30%). In order to design the collective network, the hydrant operating time was equalled to the suitable time for irrigation. The differences in the cost of the collective network plus the on-farm equipment were particularly relevant between the restrictive strategy and the other three. Differences in suitable operating time were clear between sprinkler spacings, and less evident between sprinkler models. The application of the proposed methodology may be limited by the availability of historical wind speed records and CU estimates for different combinations of sprinkler models, sprinkler spacings and wind speed.