基于Dualex氮平衡指数测量仪的作物叶绿素含量估算模型

李振海; 王纪华; 贺鹏; 张勇峰; 刘海英; 常红; 徐新刚; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：作物叶绿素含量的实时、无损及快速的监测,对及时掌握作物的胁迫状况、营养水平及环境适应性,进而对农田管理进行科学指导具有重要的意义。该研究论证是否可以通过Dualex氮平衡指数测量仪构建通用的叶绿素含量估算模型,以期实现叶绿素含量的快速及无损监测和估算。结果表明:1)Dualex估测叶绿素质量分数(Chl-M)和单位面积的叶绿素质量(Chl-S)具有较好的精度(决定系数R2分别为0.77和0.88),与SPAD叶绿素仪的估算模型(R2分别为0.66和0.79)相比,模型精度更高;2)Dualex估测Chl-S的精度明显高于Dualex对Chl-M的估测精度,Dualex与Chl-M的关系需要考虑叶片厚度的影响,而Dualex与Chl-S的线性关系更加一致;3)构建的Chl-S通用模型的R2,均方根误差和标准均方根误差分别为0.88,4.80 mg/dm2和8.33%,模型的精度较高,并且通用模型的数据范围为12.2~105.6 mg/dm2,较大的数据范围适用于冬小麦和玉米各关键生育期Chl-S的估算。该研究为Dualex实现冬小麦和玉米叶绿素含量监测和估算提供校准模型,为及时了解作物养分状况及作物营养诊断提供了参考。

关键词： 叶绿素 模型 作物 Dualex SPAD 冬小麦 玉米

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能量高效的农田无线传感器网络拓扑关联路由算法

孙想; 吴保国; 吴华瑞; 缪祎晟; 李庆学; 《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：针对农田无线传感器网络节点分布不均、能量约束严格等特点,提出了一种能量高效的簇头选择方法TBCS-EA,在以剩余能量进行簇头选择的基础上根据节点拓扑位置、拓扑密度等进行加权,使距离sink较近的节点与密集区节点大概率成为簇头,提高成簇能量使用效率。针对现有成簇算法频繁进行簇头选举,算法开销大等问题,提出了一种能量逼近式簇头轮换机制,节点连续担任簇头并以某一目标进行能量逼近,在达到逼近目标后进行根据簇内信息指定新簇头,减少簇头选择的次数与协议开销。仿真与实验结果表明,TBCS-EA算法的网络生命周期约为LEACH的2.2倍,CHCS的1.5倍,从节点能量曲线看能耗均衡效果与CHCS相当,明显优于LEACH。结果显示TBCS-EA综合性能较之于现有算法有明显提升。

关键词： 农田 无线传感器网络 网络拓扑 路由协议 能耗优化

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冬小麦条锈病严重度不同估算方法对比研究

王静; 景元书; 黄文江; 张竞成; 赵娟; 张清; 王力; 《光谱学与光谱分析 》 2015 EI SCI 北大核心 CSCD

摘要：为了提高遥感监测小麦条锈病病害严重度的准确性,寻找小麦病害的较优反演模型,在国家精准农业示范研究基地基于野外定位调查小麦病情指数及冠层光谱数据,利用与小麦病害发生呈显著关系且有效反映植被生理生长状况的7种高光谱植被指数,尝试分别采用PLS(偏最小二乘回归)、BP神经网络和植被指数经验法三种方法建立小麦条锈病病情反演模型,并进行比较分析。结果表明:三种方法病害严重度预测值与实测值间的R2分别为0.936,0.918,0.767。采用偏最小二乘回归方法监测小麦病情指数效果更好,为探寻不同种类植被指数对模型的贡献,尝试用代表植被绿度的NDVI,GNDVI,MSR和代表水分含量的NDWI和MSI植被指数分别作为PLS模型的输入变量,建立病害反演模型。结果表明:小麦条锈病中,叶片叶绿素含量的变化比冠层水含量的变化对病情指数更为敏感,对病害有更好的解释作用。然而,两模型精度都低于七种植被指数全部参与时的预测结果,即输入变量中采用多种植被指数比用单类指数模拟准确度高。

关键词： 高光谱遥感 条锈病 偏最小二乘法 神经网络 病情指数

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送风风速对苹果差压预冷性能的影响

韩佳伟; 赵春江; 杨信廷; 钱建平; 邢斌; 范蓓蕾; 《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：收后果蔬的及时预冷已成为供应商一项必备的增值业务,提高其预冷均匀性及预冷速率不仅可以延长果蔬货架期、提高预冷吞吐量,整体冷链物流的经济效益也可得到直接保证与提升。以富士苹果2层瓦楞纸包装箱为研究对象,建立箱体、衬垫及果品的三维实体模型,将果品呼吸热、表面蒸发热、冷凝热及对流传热作为果品区域内部热源,利用CFD模拟预冷过程中不同送风速度下箱体内部温度分布情况,对比分析不同工况下的冷却时间、瞬时冷却速率以及瞬时冷却均匀性,从冷却时间与冷却所需能耗考虑给出较佳的预冷送风速度。研究结果表明,当送风速度超过2.5 m/s时,其制冷时间、冷却速率及冷却均匀性无显著改善,通过将果品F6、S6表层、中心温度模拟值与实验值对比验证得出,温度最高偏差不大于1.5℃,其最大均方根误差与平均相对误差分别为1.179℃和13.6%。该研究为提高苹果通风包装箱内部预冷均匀性,选取较佳的送风速度,降低预冷时间及减少不必要的预冷能耗提供了理论参考。

关键词： 苹果 送风风速 差压预冷 计算流体力学

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农用无人机多传感器遥感辅助小麦育种信息获取

杨贵军; 李长春; 于海洋; 徐波; 冯海宽; 高林; 朱冬梅; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：为实现小麦育种过程中大规模育种材料表型信息快速高通量获取,该文分别从无人机平台优选、农情信息采集传感器集成及数据处理与解析等方面开展研究,研发了一套农业多载荷无人机遥感辅助小麦育种信息获取系统。该系统基于多旋翼无人机平台,并集成高清数码相机、多光谱仪、热像仪等多载荷传感器,提出了无地面控制点条件下的无人机遥感数据几何精校正模型,实现多载荷遥感数据几何校正。该系统操控简便,适合农田复杂环境条件作业,能够高通量获取作物倒伏面积、叶面积指数、产量及冠层温度等育种关键表型参量,为研究小麦育种基因型与表型关联规律提供辅助支持。

关键词： 无人机 遥感 载荷 作物 育种 小麦

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无人机多光谱影像辐射一致性自动校正

杨贵军; 万鹏; 于海洋; 徐波; 冯海宽; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：针对一个架次内无人机影像由于光照度变化、拍摄角度等原因引起的相同地物点在不同影像上的辐射信息不一致的问题,验证了利用SIFT(scale invariant feature transform)算法匹配同名点,然后利用同名点灰度值的相关关系建立校正模型,再用该校正模型校正整幅影像的辐射一致性校正方法。对比评价了基于直方图匹配的色彩一致性校正方法、原始色彩空间辐射一致性校正、针对三波段影像的HSV(hue,saturation,value)色彩空间亮度一致性校正以及双边滤波去噪的效果。试验结果表明:基于直方图匹配的色彩一致性校正能在视觉上达到很好的效果,但是会造成校正后影像的灰度级严重缺失;基于同名点灰度值相关关系的校正模型能够很好地恢复待校正影像与基准影像的辐射一致性;HSV色彩空间亮度一致性校正能够在色彩上和辐射信息上与基准影像均达到很好的一致性,但只适用于三波段影像;双边滤波在去除噪声的同时,能够保持甚至提高校正后影像与基准影像的辐射一致性。

关键词： 无人机 遥感 辐射 多光谱影像 辐射一致性 自动校正

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冷链物流研究中的计算流体力学数值模拟技术

赵春江; 韩佳伟; 杨信廷; 钱建平; 刘寿春; 《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：随着计算流体力学数值模拟技术的不断成熟,精确性和可靠性的不断提高,近年来在农产品冷链物流中得到广泛的应用,对提高冷藏类食品所需低温环境的温度均匀性、确定货物堆栈方式、合理控制制冷时间、以及对提高整体冷链物流经济效益都具有重要意义。本文具体阐述了计算流体力学数值模拟技术的前处理、求解和后处理3个阶段,并回顾该技术应用在农产品冷链物流存储、运输和销售过程中的研究进展,分析归纳了存在的优势和不足,展望了计算流体力学应用在农产品冷链物流领域的未来发展趋势。

关键词： 农产品 冷链物流 计算流体力学 数值分析

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可装配式土壤温度传感器设计与试验

张馨; 郭瑞; 李文龙; 乔晓军; 郑文刚; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：土壤温度是土壤墒情监测的重要参数之一,它影响着土壤中一系列的物理、化学和生物化学过程,并与作物生长、发育及生理过程关系密切。目前土壤温度测量技术与设备主要源于工业领域,应用比较成熟,但在农田土壤墒情、气象环境、水文、地理等领域具体应用过程中,存在结构针对性不足、敏感元件及探头选择盲目、测量方式不科学等问题。该文针对以上问题,在分析农田土壤温度测量特殊需求、常用传感器结构与特征、敏感元件选型的基础上,对土壤温度传感器进行优化设计,将感知区域缩短为2cm,提出探头导管分离可装配式结构,采用不同长度玻璃钢塑料管组合装配方式,能够灵活满足地温单点、多点、多层测量,并通过试验分析比较了该传感器与传统传感器在结构、封装材料、测量精度、测量插入方式的差异。结果表明,该传感器精度不超过±0.2℃,20℃跨度响应时间小于100s,水平、垂直测量差异稳定缩小到±0.2℃以下。该传感器减少了结构、封装、测量方式等因素的影响,提高了土壤温度测量科学性、准确性。

关键词： 土壤 温度 传感器 精度 传感器结构

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基于HJ-CCD数据的水稻洪涝灾情诊断分析及长势监测（英文）

王慧芳; 霍治国; 周广胜; 吴立; 冯海宽; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：It has great significance to study quick monitoring of rice flood disaster and applying timely remedial measures in the disaster area.LAI is a very important physiological parameter in crop growth characterization index,which can reflect the crop growing information objectively.The existing methods of flood monitoring using remote sensing technology rarely consider the damage and the post disaster growth of rice.The HJ-CCD data take advantage of high temporal resolution and high spatial resolution remote sensing image,which can be used for gathering rice growing information during the critical period.The growth situation after rice flood disaster in Anhui Province was monitored using 3 screens HJ-CCD data as the data source on 16thJuly,19thAugust,26th August,2009,respectively.The semi-empirical function model based on Beer-Lambert laws was constructed for this inversion LAI.And LAI were acquired in each stage after flood disaster,the trend of growth diagnosis dynamic change was analyzed and assessed by rice flood disaster evaluation indicator.At the same time,the 40 field investigate data were used to verify the model and the R2=0.4251,RMSE=2.053.The results show that LAI can be well evaluated the degree of rice flood disaster growth based on HJ-CCD data,and it is effective for monitoring and diagnosing rice flood disaster.The results provide a theoretical basis for rice flood disaster research,post disaster rehabilitation and recovery,and provide a theoretical basis for the implementation of targeted remedial measures at the same time.

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基于激光测距仪的温室机器人道路边缘检测与路径导航

贾士伟; 李军民; 邱权; 唐慧娟; 《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD

摘要：针对温室内移动机器人的应用需求,该文提出了一种应用于温室内移动机器人自主行走的温室道路边缘检测与导航算法。此方法利用激光测距仪获取当前视场内路面、作物及障碍物信息,根据温室路面平整度高于作物冠层外表面的特点,检测道路边缘并生成移动机器人下一采样控制周期的期望航向,然后根据机器人几何与物理模型推算左右驱动轮速度调整指令,使移动机器人保持沿道路行走而不进入作物区中。该算法的有效性在温室移动机器人Walle平台上得到了验证,机器人偏离道路中心线的平均值为-1.2707 cm,均方误差为2.6772。

关键词： 温室 机器人 导航 激光测距仪 道路 边缘提取

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