喷灌分布均匀系数研究

为突出局部灌溉不足或灌溉过量对均匀性的影响程度,提出了基于几何平均数分布均匀系数的概念,将其定义为部分测点水深几何平均值与所有测点算术平均值的比值。并根据部分测点水深数据的提取方法不同,分为1/4低值、1/4高值、1/2低值和1/2高值分布均匀系数。用MATLAB和VC~ 语言编制了可以实现上述分布均匀系数计算的软件"SIUEW1.0"。结果初步证明:基于几何平均数的乘法模型要比基于算术平均数的加法模型更加突出了部分低(或高)于平均值的测点水深数据对均匀系数的影响程度,因此更适用于时局部灌溉不足或过量灌溉有严格控制要求地块的灌溉均匀性评价;无论高值和低值,取点数越少,均匀性的评价结果越差。     

基于小波变换的红枣裂沟的多尺度边缘检测

红枣裂沟的检测是红枣外观品质实现自动评判的难点。为有效检测红枣裂沟,采用了基于小波变换的多尺度边缘检测和数学形态学相结合的方法,该方法具有良好的检测红枣图像局部突变的能力,还可以结合多尺度信息进行红枣裂沟的检测。该方法首先利用多尺度小波函数,对红枣图像进行处理得到灰度梯度局部极大值点,然后利用概率密度法或局部自适应法确定出低高阈值;并分别用低高阈值对局部极大值点进行分割,得到相应边缘点;最后通过数学形态学的连通方法和腐蚀运算得到检测结果。试验结果表明,采用基于小波变换的多尺度边缘检测和数学形态学相结合的方法检测红枣裂沟,可以得到更加连续、光滑(完整)、单像素宽的边缘链图像,提高了检测的有效性。     

设施生菜光合和蒸腾速率影响因素分析与预测模型构建

光合速率及蒸腾速率是植物的2个重要生理指标。在全人工环境下,选取意大利生菜作为对象,设计并开展多环境变量对生菜光合速率及蒸腾速率影响的嵌套实验,得到环境因子对生菜光合速率及蒸腾速率的影响规律,应用神经网络构建生菜幼苗期光合速率及蒸腾速率预测模型。针对幼苗期生菜,选择温度、相对湿度、光子通量密度（Photosynthetic photon flux density, PPFD）及CO2浓度共4个环境影响因素,采用随机森林方法对数据进行相关性分析。结果表明,与蒸腾速率相关性由大到小的因素依次为CO2浓度、温度、相对湿度、PPFD,与光合速率相关性由大到小的因素依次为CO2浓度、PPFD、温度、相对湿度;采用枚举法确定隐藏层节点数和训练函数,通过遗传算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,构建GA-BP神经网络生理指标预测模型。应用测试数据对模型进行验证,光合速率及蒸腾速率预测值与实测值的决定系数分别为0.96212、0.97944,均方根误差（RMSE）分别为2.9832μmol/(m2·s)、0.0014358mol/(m2·s),表明GA-BP神经网络在模型精度和迭代次数方面性能显著提高。研究结果可为设施生菜生产环境调控提供有效依据。     

基于Internet的浓缩苹果汁在线质量监测和远程诊断系统

简述了远程诊断技术的基本原理、主要特点及其发展历史和国内外研究现状。重点论述了实现浓缩苹果汁在线质量远程诊断系统的模式和方法 ,并对目前远程诊断技术应用于食品加工中所存在的问题及实现的可能性进行了讨论     

摇臂式喷头内流道曲面的逆向重构研究

用线切割机床将雨鸟30IBH摇臂式喷头内流道切割成a,b两部分,使三维光学扫描仪的投影光束能够到达其表面进行多视扫描,获取不同视角下流道a,b的点云数据。去除多视点云中的噪点后,用三点法拼接多视点云,得到流道a,b的点云数据;再将流道a,b的点云数据拼接成喷头内流道的点云数据;采用弦偏差采样法将点云数据精简后,用基于边的方法把点云分割成喷管和小喷嘴两部分,选择非均匀有理B样条(NURBS)模型分别按照点-线-面的顺序进行曲面重构。曲面重构的精度分析结果表明,最大几何误差为0.292 9mm,平均几何误差为0.076 2mm,满足预期的精度要求,实现了摇臂式喷头的内流道曲面重构。     

基于无线传感器网络的农田灌溉远程监控系统

为了实现自动灌溉控制,节约农田灌溉用水,设计了一套集农田土壤温湿度监测、泵和电磁阀控制、远程管理的灌溉远程监控系统.该系统以433 MHz频率为核心开发无线传感器网络节点,完成农田土壤温湿度实时监测.基于ARM9微处理器S3C2410构建基站,对比已存储在数据库中的限值,由基站控制泵和电磁阀的启闭,并通过GPRS无线传输方式进行灌溉系统的远程实时监控,远程监控中心采用Citect组态软件实现数据、人机界面管理.试验中,选用4组无线传感器网络节点,分别测得25 cm深度土壤的温度和湿度,数据采样时间间隔为30 min,基站根据土壤信息控制泵与阀门的开闭,并通过GPRS无线网络传输至远程监控中心.试验表明系统使用灵活、功耗低、人机界面友好,能较好地满足农田灌溉远程监控的应用需求.     

T-TDR传感器土壤热场模拟与测温结点位置研究

通过研究T-TDR传感器的热传导过程,优化热电偶结点的嵌入位置,提高了传感器测量精度。采用土壤二维热传导方程,利用Heat Transfer数值计算模型,在分析T-TDR探针传热初边值问题的基础上,探讨了T-TDR传感器热场随时间、土壤热传导率、土壤热容等参数变化的关系,模拟了传感器在不同外界环境温度、导热系数和容积热容量土壤中的热传导动态过程和热场空间分布。结果表明,T-TDR传感器中热电偶结点的最优嵌入位置为传感器末端方向上距离探针中点2 mm处,此位置对于中间探针的辐射热量最为敏感。     

弹性喷嘴变量喷头结构设计与参数模型

设计了一种弹性喷嘴的变量喷头,其喷嘴直径随压力的增大而变大,从而降低喷头的雾化程度。为研究确定弹性喷嘴锥形角、喷嘴直径、末端圆柱段长度、弹性材料厚度和喷嘴伸出量等主要参数,利用ANSYS建立了变量喷头及其内流道的三维实体模型,采用k-ε模型在CFX和ANSYS单向流固耦合中模拟喷头弹性喷嘴在不同工作压力,不同喷嘴直径组合下的内流道流场和喷嘴的变形过程,建立了工作压力、喷嘴直径变形和喷头流量等参数的关系模型。采用全面喷洒的方法对喷头样品进行了试验,通过测量喷头流量和喷头工作压力等,对模拟结果进行验证。     

基于GIS的作物与环境信息系统的研究与实现

利用Mapgis,C#和SQL2000技术集成开发了一种作物与环境信息管理系统。通过Mapgis构建了不同深度土壤水分、气象因子、作物等信息地理数据库,采用桌面端和网络端的模式完成了基于Mapgis的作物与环境信息的分析管理工作,以地图操作作为主要的操作形式,完成了对数据交互式空间查询、统计分析、生产专题图等处理功能。实际使用表明,该系统能够有效、直观地显示和管理某一区域的作物与环境信息。     

作物需水信息远程实时采集系统的设计

作物需水信息的快速获取和实时传输是实现智能诊断和精量灌溉的前提。为此,设计了一种实时采集影响作物需水多环境参数的多通道数据采集系统。该系统以超低功耗单片机MSP430F149为核心处理模块、西门子MC39i为无线传输模块,以计算作物需水量的彭曼—蒙特斯公式中的主要气象要素(温度、湿度、日照时数、风速、辐射)和土壤湿度作为采集对象,根据各传感器输出信号设计了数据采集通道数量及类型。设计选用了系统的实时时钟电路、数据存储模块、LCD液晶显示以及控制键盘等电路,开发了系统各模块的控制软件,实现了通道选择、数据采集、数据处理、液晶显示及无线数据传输等功能。经电位器模拟输出电压测试,系统能实现数据采集和实时显示的功能,可以应用于灌溉决策系统中作物需水信息的实时监测。