科研产出
支持分布环境的农产品协同追溯平台构建
《农业工程学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：农产品追溯系统的深入研究与应用,迫切需要提升统一追溯和协同分析能力。该研究以现有不同品类农产品的追溯系统为基础,包含数据整合、模型分析、应用提供3个层面,设计了农产品协同追溯平台框架;构建了包括企业资质、质量检测、产品追溯、消费者反馈4个因素及14个因子的企业信誉评价指标体系,建立了评价模型,可实现基于追溯数据的信誉评价;研究了多源异构数据集成技术和分层动态追溯技术。以天津市为例,以Microsoft Visual Studio 2010软件作为系统设计和开发工具,开发了放心农产品一体化追溯平台,为消费者提供追溯服务,为职能部门提供分析决策。从并发访问能力和追溯效果两方面进行分析,当并发用户数达到40时,单个事务的平均响应时间达到19 s,接近较好用户体验的临界点;与目前已有的追溯系统相比,平台具有多品类追溯、追溯信息多样性、追溯互动性强等特点。研究结果可为提高追溯信息集成度、增强追溯结果分析能力提供参考。
关键词： 农产品 系统 模型 追溯 分布环境 平台 信誉评价
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基于介电频谱技术的甜瓜品种无损检测
《农业工程学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：研究应用介电频谱技术实现对甜瓜的无损、快速及准确分类。以陕西杨凌某4家大棚外形相似的"红阎良"、"新早蜜"、"208"及"玛瑙"等4类成熟甜瓜为研究对象,采用矢量网络分析仪测量共246个样品在20 MHz~4 500 MHz的介电频谱。用Kennard-Stone方法划分校正集与验证集,分别建立支持向量机(support vector machine,SVM)和极限学习机(extremelearning machine,ELM)种类判别模型,并比较全频谱(full frequencies,FF)、连续投影算法(successive projectionalgorithm,SPA)和主成分分析(principal componentanalysis,PCA)等不同预处理方法对模型精度的影响。结果表明:1)所建6个判别模型验证集总正确率均大于96%,均可用于甜瓜种类的判别。2)对比3种预处理方法,FF完好地保留了样品的原始信息,2种判别模型的验证集总正确率都达到了100%,但由于存在干扰信息导致模型稳定性不好;PCA方法选择能代表原谱信息99.99%的前10个主成分信息用来建模,能有效简化模型,但验证集每个模型均有误判,两种判别模型总正确率分别为96.72%及98.36%;SPA从202个变量中提取17个特征变量参与建模,验证模型整体稳定性较其他两种好,总正确率分别达到96.72%和100%。3)综合考虑判别模型的验证集总正确率及模型稳定性,SPA-ELM模型判别效果最好,验证集总正确率达到100%,更适用于基于介电频谱的甜瓜种类判别。因此,基于甜瓜的介电频谱,通过支持向量机和极限学习机方法可以成功区分甜瓜种类,为甜瓜的无损检测及分类研究提供了一种新方法。
关键词： 介电特性 支持向量机 模型 甜瓜 极限学习机 分类
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基于太赫兹时域光谱的转基因与非转基因棉花种子鉴别
《农业工程学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：太赫兹光谱是介于红外与微波间的电磁波谱,很多生物大分子在该波段具有指纹特性。为探索棉花种子的转基因机理和性状表达的太赫兹光谱特性,该文利用太赫兹时域光谱技术对3种转基因棉花种子和1种常规育种棉花种子进行了鉴别试验探索研究。试验首先研究了棉花种子压片制备方法,然后借助太赫兹时域光谱设备,采集了4种棉花种子在有效频率范围内的太赫兹光谱信息,进而对太赫兹光谱包含的特征信息进行了定性分析,并初步探讨了4种样品的太赫兹吸收特性。试验结果表明:4种棉花种子在太赫兹波段呈现不同的光谱响应特性,尤其是在其吸光系数光谱图中,3种转基因棉种在1.21、1.23和1.41 THz处,对太赫兹呈现明显的吸收,而非转基因棉种却呈现微弱的吸收或不吸收;这些明显的差异表明太赫兹光谱可以作为鉴别转基因/非转基因棉花种子有效工具,该研究可为进一步揭示太赫兹光谱检测机理,发展转/非转基因物质快速检测方法提供参考。
关键词： 光谱学 棉花 种子 太赫兹 鉴别 转基因 吸收系数
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基于图像纹理特征的养殖鱼群摄食活动强度评估
《农业工程学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了解决循环水养殖中的投喂难题,该文以镜鲤为试验对象,基于计算机视觉技术,提出了一种通过分析鱼群的纹理来评估鱼群摄食活动强度的方法。首先利用均值背景建模重建出没有鱼群的背景图片,提取出目标鱼群,使用灰度共生矩阵对逆差矩、相关性、能量和对比度这4个纹理特征进行分析,得到鱼群的摄食活动强度。试验结果表明通过鱼群纹理的对比度与传统方法面积法得到的鱼群摄食活动强度,其线性决定系数可达0.894 2,说明该方法可以用来表征鱼群的摄食活动强度,研究结果为鱼群的摄食活性强度测量提供了一种参考方法。
关键词： 计算机视觉 图像识别 纹理 灰度共生矩阵 鱼群面积 鱼群摄食活动强度
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番茄声发射信号功率谱特征分析
《农业机械学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：采用番茄品种“佳丽14”为试材,采集盆栽番茄声发射信号进行短时傅里叶变换与频谱分析,获取番茄在水分亏缺条件下声发射信号、土壤含水率及光合特征的连续变化规律及相互关系.依据土壤含水率变化将试验过程划分为DAY1、DAY2、DAY3和DAY4共4个阶段.试验结果表明,番茄声发射信号发生频次呈现出规律性,高峰期发生时间为每天10:00-16:00,幅值分布在40 ~60 dB;番茄声发射信号的主频和中心频率分布于250 ~375 kHz,随着土壤含水率的降低,其主频与中心频率无显著变化;DAY1的第1共振峰频率分布在0~ 125 kHz,第2共振峰、第3共振峰位于250 ~375 kHz,DAY2、DAY3和DAY4的第1、第2、第3共振峰均分布在250 ~375 kHz;从共振峰幅值上看,DAY1的排列顺序为第3、第2、第1共振峰;DAY2和DAY4的次序与之相反.番茄叶片净光合速率变化呈现单峰曲线,在中午12:00出现峰值,番茄的胞间CO2浓度呈现先增后减的变化趋势.综合分析番茄声发射信号、土壤含水率和光合特征参数变化可知,番茄灌溉初期与灌水后期的声发射信号共振峰频率、幅值的变化规律不同,其与水分亏缺程度密切相关,与番茄净光合速率、胞间CO2浓度和光合作用具有相关性.通过番茄声发射信号功率谱特征分析可为番茄声发射特性研究提供一种分析方法.
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基于无人机数码影像的大豆育种材料叶面积指数估测
《农业机械学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用低成本的无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)高清数码影像获取系统,于2016年7—9月在山东省济宁市嘉祥县圣丰大豆育种基地,获取大豆育种材料试验区的R1-R2、R3、R5-R6共3个关键生育期的高清数码影像,首先利用高清数码影像中的黑白定标布,对数码影像的DN(Digital number,DN)值进行归一化标定,并构建标定的18个数码影像变量,然后基于900个育种小区的叶面积指数实测数据构建大豆育种材料叶面积指数的一元线性回归、逐步回归、全子集回归、偏最小二乘回归、支持向量机回归和随机森林回归模型,最后基于模型建立和验证的决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)和归一化的均方根误差(nRMSE)3个指标,筛选估测叶面积指数的最佳模型。研究表明,全子集回归模型中采用4个数码影像变量B、RGBVI、GLA和B/(R+G+B)的多元线性回归模型对大豆育种材料叶面积指数的解析精度最优,模型建立的R~2、RMSE和nRMSE分别为0.69、0.99和17.90%,验证模型的R~2、RMSE和nRMSE分别为0.68、1.00和18.10%。结果表明,以无人机为遥感平台,搭载低成本的高清数码相机,利用高清数码影像进行大豆育种材料LAI估测是可行的,可以快速、有效、无损地获取大豆育种材料的长势信息,为筛选高产大豆品种提供一种低成本的可行方法。
关键词： 大豆育种材料 叶面积指数 标定 无人机 数码影像 全子集回归
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气象因子对负水头供液下番茄日耗液量的敏感性分析
《农业机械学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：以番茄为试验材料,测定其在温室内基质栽培负水头供液条件下的日耗液量、空气相对湿度、气温和太阳辐射强度等气象因子数据,采用通径分析方法,建立多元回归模型,计算各气象因子对番茄日耗液量的直接通径系数、间接通径系数、决定系数和对回归方程估测可靠程度R~2的总贡献值。结果表明:作物系数和日平均太阳辐射强度的直接通径系数达到极显著水平(P<0.01),2个因子的决定系数和对R~2总贡献值最大,是影响番茄日耗液量的重要因子;气象因子减少对番茄日耗液量影响的通径分析发现,敏感性最强的气象因子是日平均太阳辐射强度,其次分别是作物系数和日最高太阳辐射强度。
关键词： 番茄 日耗液量 负水头灌溉技术 气象因子 通径分析 敏感性
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分布式多源农林物联网感知数据共享平台研发
《农业工程学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：由于农业和林业传感器种类繁多、数据传输协议多样,在各个物联网数据应用系统之间形成了信息孤单现象,难以实现物联网传感器数据的交互共享。因此,该文以农林领域常见传感器数据为研究对象,针对不同类型传感器节点及采集数据差异性等特点,采用符号表示法表达传感器节点数据,设计了通用数据交互格式;针对其海量性特点,采用分布式面向服务的结构方法及成熟的开发技术,设计了分布式多源农林物联网感知数据共享平台。该平台由数据中心子系统、数据适配子系统、数据存储子系统、数据发布子系统及数据传输总线5部分组成,分别实现了传感器节点注册、多源差异数据的接入适配、数据的分布式存储、数据标准化发布及数据传输等功能,为农林领域不同物联网设备与数据应用系统之间架起了数据桥梁,实现了农业和林业物联网感知数据的统一管理。目前,平台分别接入了顺义、新疆、杨凌、通州等17个合作单位的550个传感器节点数据,接入数据量每天超过10 000条,运行状态良好。
关键词： 互联网 信息技术 无线传感网络 农林感知数据 数据共享 数据管理 分布式
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CO_2与氮肥交互作用的番茄光合速率预测模型
《农业机械学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了实现CO_2气肥和营养液氮肥含量的准确调控,建立了作物整个生长周期的光合速率预测模型。以番茄为实验对象,设置了3个CO_2浓度和3个营养液含氮量的交互处理实验,使用LI-6400型便携式光合速率仪采集叶室内的环境信息和单叶净光合速率。利用多元线性回归方法建立了番茄整个生长周期的光合速率预测模型,模型的相关系数为0.885,调整后的决定系数为0.782。实验结果表明,该模型具有较高预测精度,可为温室CO_2气肥浓度和营养液氮肥含量的调控提供理论依据。
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