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2012中国农业机械学会国际学术年会

作者：李莉朱灵江琴庞树杰张淼中国农业大学大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室中国科学院安徽光学精密机械研究所中国农业机械化科学研究院

农产品产地环境中对于水源污染如含高致病菌(大肠杆菌等)的检测是保障农产品安全的关键环节。微流控PCR是一种新的流动扩增DNA技术,可实现微量致病菌定性及定量检测。微流控PCR检测设备中精准的温度循环控制对检测结果至关重要。本文在... 详细信息

农产品产地环境中对于水源污染如含高致病菌(大肠杆菌等)的检测是保障农产品安全的关键环节。微流控PCR是一种新的流动扩增DNA技术,可实现微量致病菌定性及定量检测。微流控PCR检测设备中精准的温度循环控制对检测结果至关重要。本文在研究开发的微流控PCR检测仪基础上对温度循环控制算法进行了改进设计。设计了经典PID控制器,对控制算法进行改进,在此基础上研究模糊PID算法,并用matlab构建simulink仿真模型进行验证。仿真结果表明,PID算法的超调为8.5%,调整时间为3.4s,控制精度达到0.044℃;模糊PID超调1.45%,调整时间为1.94s,控制精度达到0.015℃。两种算法比系统原有控制精度0.1℃均有显著提高。模糊PID算法,克服了传统PID超调较大的缺陷,还大大缩短调整时间,可移植到实际检测设备中校验。

关键词：微流控PCR 温度控制算法 PID 模糊PID

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基于双波段作物长势分析仪的东北水稻长势监测

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农业工程学报 2011年第8期27卷 206-210页

作者：李修华李民赞崔笛苗宇新中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学资源与环境学院北京100083

为了实现水稻精细栽培和变量管理的目的,利用独立开发的双波段作物长势分析仪,进行了水稻生长监测的试验与分析。传感器分别在610与1220nm处测量太阳光与作物冠层反射光的强度,进而计算光谱反射率。利用双波段作物长势分析仪于2008年在... 详细信息

为了实现水稻精细栽培和变量管理的目的,利用独立开发的双波段作物长势分析仪,进行了水稻生长监测的试验与分析。传感器分别在610与1220nm处测量太阳光与作物冠层反射光的强度,进而计算光谱反射率。利用双波段作物长势分析仪于2008年在黑龙江省农垦总局建三江分局2处水稻试验田,在分蘖期与抽穗早期进行了氮肥胁迫试验,结果表明水稻叶片氮浓度及生物质干质量与RVI、NDVI都具有很高的相关性,但与NDVI的相关性比与RVI的更高。分蘖期的测量结果表明,NDVI与施肥量的相关性非常显著,R2大于0.94。但NDVI并不与施肥量成线性相关,过量的施氮量反而会引起NDVI值的降低。分蘖期、抽穗早期的NDVI值都与最终产量有着显著的相关,其中抽穗早期的NDVI与产量的决定系数(R2)达到了0.96。分析结果显示利用双波段作物长势分析仪监测水稻冠层,可达到控制投入和提高产量的目的,为水稻的精细栽培提供理论与技术支持。

关键词：监测氮肥作物 RVI NDVI 氮肥胁迫长势

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基于改进粒子滤波的农用车辆导航定位方法

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农业工程学报 2011年第8期27卷 227-231页

作者：籍颖张漫刘刚刘兆祥河北农业大学信息科学与技术学院保定071000 中国农业大学现代精细农业系统集成教育部重点实验室北京100083

针对农业机械导航系统中常用的Kalman滤波对多传感器数据进行融合的算法不适用于非线性农用车辆导航系统的问题,该文采用粒子滤波方法进行数据融合,以获得准确的导航定位信息;该算法增加抗野值步骤,有效削弱GPS跳变引起的误差;通过对重... 详细信息

针对农业机械导航系统中常用的Kalman滤波对多传感器数据进行融合的算法不适用于非线性农用车辆导航系统的问题,该文采用粒子滤波方法进行数据融合,以获得准确的导航定位信息;该算法增加抗野值步骤,有效削弱GPS跳变引起的误差;通过对重要密度函数进行改进,引入无迹卡尔曼滤波方法(UKF),并采用不同重采样方法,有效抑制了粒子退化;增加MCMC步骤,减少了样本枯竭现象。仿真结果表明,改进后粒子滤波方法,可有效提高精度,减小导航误差,可满足农用车辆与作业机械的导航要求。

关键词：农业机械导航非线性模型粒子滤波重采样 MCMC

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基于光谱特征参数的温室番茄叶片叶绿素含量预测

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农业工程学报 2011年第5期27卷 244-247页

作者：丁永军李民赞安登奎李树强 "现代精细农业系统集成研究"教育部重点实验室中国农业大学北京100083 兰州城市学院信息工程学院兰州730070

为了快速、准确估测温室番茄叶片叶绿素含量,提升作物精细管理水平,利用光谱分析技术研究了温室番茄不同生长阶段叶绿素含量和响应光谱的相关性,在幼苗营养生长阶段叶片叶绿素含量呈增长趋势,到移植50天前后达到最大值,在此期间反射光... 详细信息

为了快速、准确估测温室番茄叶片叶绿素含量,提升作物精细管理水平,利用光谱分析技术研究了温室番茄不同生长阶段叶绿素含量和响应光谱的相关性,在幼苗营养生长阶段叶片叶绿素含量呈增长趋势,到移植50天前后达到最大值,在此期间反射光谱的红边会向红外方向(长波)偏移,同时绿峰向蓝光(短波)方向偏移,绿峰幅值减小。从结果期开始叶绿素含量呈下降趋势,而红边、绿峰及绿峰幅值向相反方向变化。为了定量分析叶绿素含量和叶片反射光谱间的关系,从自定义的68个光谱特征参数中提取了7个能反映叶绿素含量变化的最优参量,并使用逐步回归、岭回归、主成分分量回归和偏最小二乘回归消除了最优参量的多重共线性,建立了叶绿素含量预测模型,其中岭回归模型精度最佳,均方根误差(RMSE)为0.406,决定系数(R2)为0.839。

关键词：温室叶绿素光谱分析预测光谱特征参数番茄

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玉米冠层叶片光谱反射率与玉米长势空间变异的关系

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农业工程学报 2011年第12期27卷 110-114页

作者：李树强李民赞李修华赵瑞娇张彦娥中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 河南科技大学车辆与动力工程学院洛阳471003

为了寻找一种快捷获取玉米叶绿素空间分布信息的方法,研究了玉米苗期冠层叶片光谱反射率的变化特征,分析了不同生长阶段冠层叶片光谱反射率的空间分布和叶绿素质量浓度的空间分布。研究结果表明:玉米苗期冠层叶片叶绿素的质量浓度空间... 详细信息

为了寻找一种快捷获取玉米叶绿素空间分布信息的方法,研究了玉米苗期冠层叶片光谱反射率的变化特征,分析了不同生长阶段冠层叶片光谱反射率的空间分布和叶绿素质量浓度的空间分布。研究结果表明:玉米苗期冠层叶片叶绿素的质量浓度空间分布不均匀。冠层叶片的叶绿素质量浓度与光谱指数RVI的相关性较低,与归一化差异植被指数NDVI值和550nm波段的反射率均有较高的相关性。分析550nm波段的反射率值与冠层叶片叶绿素质量浓度值的相关关系,显示二者成负相关变化趋势,相关系数绝对值在0.69～0.88范围随着生长期的变化而逐渐增大,五叶期前期的相关性系数绝对值达到苗期最大值,表明550nm波段反射率值能够较好的反映玉米苗期叶绿素质量浓度的水平,分析和掌握550nm波段反射率值的变化及其空间分布特性对快速监测玉米苗期生长状况,对指导田间施肥具有重要意义。

关键词：光谱分析叶绿素 GPS 精准施肥玉米冠层苗期

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基于单片机的四通道数据采集器设计

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计算机测量与控制 2011年第12期19卷 3172-3174页

作者：张丽楠张淼盛明娅陈莉中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083

为提高基于离子选择性电极的土壤养分检测效率和降低检测仪器成本,研发了一款可用于离子选择性电极电势信号采集的四通道数据采集器;采集器以16位超低功耗MSP430F149单片机作为处理器,电极电势信号经信号调理模块和外扩的16位模数转换... 详细信息

为提高基于离子选择性电极的土壤养分检测效率和降低检测仪器成本,研发了一款可用于离子选择性电极电势信号采集的四通道数据采集器;采集器以16位超低功耗MSP430F149单片机作为处理器,电极电势信号经信号调理模块和外扩的16位模数转换器送至中央处理器进行数据处理,并将检测结果在液晶显示器上显示;设计完成了与国外进口离子计M555的对比实验,实验结果表明,数据采集器检测精度可达0.1mV,两者的检测结果具有较好的一致性,基本满足离子选择性电极信号采集的要求,可同时完成4个参数的检测,检测效率得到提高;该数据采集器还具有操作简单、使用方便的特点,在土壤养分检测中具有一定的使用价值。

关键词：土壤养分检测离子选择性电极 MSP430F149单片机数据采集器

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基于无线传感器网络的智慧农业信息平台开发

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中国农业大学学报 2011年第5期16卷 151-156页

作者：刘春红张漫张帆刘刚中国农业大学信息与电气工程学院现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083

为对作物生长环境信息进行实时远程监控,实现科学决策与管理,设计开发智慧农业信息采集与分析平台。该平台基于B/S模式,由基础设施层、数据服务层、基础应用服务层、服务总线层、业务处理层和用户访问层构成,可实现对温室温度、湿度、... 详细信息

为对作物生长环境信息进行实时远程监控,实现科学决策与管理,设计开发智慧农业信息采集与分析平台。该平台基于B/S模式,由基础设施层、数据服务层、基础应用服务层、服务总线层、业务处理层和用户访问层构成,可实现对温室温度、湿度、光照度、CO2含量和视频信息的采集和存储,具有基础信息维护、数据分析、报警输出等功能。实际运行结果表明:平台具有友好便捷的人机接口、良好的稳定性,能够实现对22个温室环境信息的远程监控,必要时刻输出报警信息,从而减少人工操作的盲目性。

关键词：温室无线传感器网络远程监控 B/S 分析平台

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基于时间序列和神经网络的温室传感器节点故障诊断

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中国农业大学学报 2011年第6期16卷 163-168页

作者：王俊刘刚中国农业大学信息与电气工程学院/现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 河南科技大学车辆与动力工程学院河南洛阳471003

温室无线传感器网络中故障节点会产生并传输错误数据,不仅消耗节点的能量和带宽,而且导致错误决策。针对此问题研究一种准确判断节点故障状态的方法。采用时序分析和遗传BP神经网络,建立基于时间序列和神经网络的传感器节点故障诊断系统... 详细信息

温室无线传感器网络中故障节点会产生并传输错误数据,不仅消耗节点的能量和带宽,而且导致错误决策。针对此问题研究一种准确判断节点故障状态的方法。采用时序分析和遗传BP神经网络,建立基于时间序列和神经网络的传感器节点故障诊断系统,通过对传感器样本数据进行时序分析,提取模型参数作为特征向量,并以此对遗传BP神经网络进行网络训练,实现传感器节点故障的诊断。试验结果表明:该方法能够有效地识别传感器节点故障类型,15组测试样本的输出矢量与同类故障基准矢量的欧式距离和为0.007,识别正确率为100%。

关键词：传感器节点故障诊断时间序列 BP神经网络遗传算法

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现代精细农业系统集成网站平台设计与构建

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农业网络信息 2011年第9期 93-97页

作者：王诗丛郑立华张漫吴琼李民赞中国农业大学"现代精细农业系统集成研究"教育部重点实验室北京100083

为满足精细农业系统集成实验室的信息化管理需求、最大限度地实现资源共享以及高效地利用学术资源优势进行学术交流,构建并开发了现代精细农业系统集成实验室网站平台。平台基于面向对象方法,采用B/S架构,应用Struts2框架以及JSP编程技... 详细信息

为满足精细农业系统集成实验室的信息化管理需求、最大限度地实现资源共享以及高效地利用学术资源优势进行学术交流,构建并开发了现代精细农业系统集成实验室网站平台。平台基于面向对象方法,采用B/S架构,应用Struts2框架以及JSP编程技术实现。系统由实验室概况、规章制度、开放式基金管理等13个模块构成,同时预留了农业生产模型云服务等接口。系统应用MySQL技术构建了现代精细农业系统集成数据库,并采用持久化框架Hibernate创建了对象与关系映射,实现了面向对象的数据存取管理。网站平台搭建了一个良好的学术交流平台,最大化地实现了管理信息化和资源共享。测试和试运行表明,网站运行稳定,具有良好的可扩展性、可维护性、可移植性以及鲁棒性。

关键词： Struts2 Hibernate JSP MySQL

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基于双目视觉的移动机器人避障研究

基于双目视觉的移动机器人避障研究

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创新农业工程科技推进现代农业发展——中国农业工程学会2011年学术年会

作者：孙明中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室

本文以Pioneer3-AT轮式移动机器人为研究对象,提出了一种移动机器人避障的系统设计方案。该方案详细说明了一种快速地融合了图像分割和立体视觉的障碍物定位方法,即利用经典图像处理把障碍物从背景中分割出来,同时提取其轮廓信息进行立... 详细信息

本文以Pioneer3-AT轮式移动机器人为研究对象,提出了一种移动机器人避障的系统设计方案。该方案详细说明了一种快速地融合了图像分割和立体视觉的障碍物定位方法,即利用经典图像处理把障碍物从背景中分割出来,同时提取其轮廓信息进行立体匹配,之后结合摄像头标定结果,实现空间点的三维重建。本系统采用双目视觉和声纳传感器相配合来获得周围障碍物的信息,最终根据模糊控制原理设计了避障规则和避障控制器。本文在VisualC++的开发环境,结合OpenCV开源的库函数,实现了移动机器人成功躲避障碍物的功能。运行结果证实了该系统的可行性和有效性。

关键词：图像分割立体匹配三维重建避障

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