科研产出
基于可见光-近红外新光谱特征和最优组合原理的大麦叶片氮含量监测
《红外与毫米波学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：提出新的作物冠层叶片氮含量(LNC)高光谱遥感监测方法,以对氮素要求较高的大麦LNC监测为例,利用田间实测数据,从可见光-近红外区域的高光谱反射曲线中提取包含丰富多波段信息的斜率、夹角等新型特征参数,应用组合预测领域中的权重最优组合原理及其算法,实现对作物LNC的高光谱监测.研究表明,提出的高光谱反射曲线斜率和夹角等新型特征参数与作物LNC显著相关,并具有较好的定量响应关系,其中关键斜率参数(Kre/Kpb)和Kpb以及夹角参数(Aδ/Aα)和(Aδ/Aθ)较好地描述了LNC的动态变化;而权重最优组合分析则表明(Kre/Kpb)和Knirl两个参数的组合最能响应LNC的光谱信息,有助于增强监测的稳定性并提高估测的精度.
关键词： 高光谱遥感 标准化反射率 斜率 夹角 最优组合原理 叶片氮含量
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基于Voronoi的无线传感器网络覆盖控制优化策略
《通信学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对无线传感器网络运行状态中存在覆盖空洞的问题,提出了一种基于Voronoi有效覆盖区域的空洞侦测修复策略。该策略以满足一定网络区域覆盖质量为前提,在空洞区域内合理增加工作节点以提高网络覆盖率为优化目标,采用几何图形向量方法对节点感知范围和Voronoi多边形的位置特性进行理论分析,力求较准确地计算出空洞面积,找寻最佳空洞修复位置,部署较少的工作节点保证整个网络的连通性。仿真结果表明,该策略能有效地减少网络总节点个数和感知重叠区域,控制网络中冗余节点的存在,同时其收敛速度较快,能够获得比现有算法更高的目标区域空洞修复率,实现网络覆盖控制优化。
关键词： 无线传感器网络 网络覆盖率 Voronoi 覆盖质量 覆盖空洞
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草本植被过滤带对径流中泥沙和除草剂的去除效果
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：除草剂阿特拉津的大量使用在提高农业生产效率、增加作物产量的同时,也导致了严重的环境污染。该研究通过在土槽上进行浑水冲刷试验,定量研究了禾本科草本植被过滤带(狼尾草Pennisetum alopecuroides (Linn.)Spreng和野古草Arundinella hirta (Thunb.)C.Tanaka)对径流、泥沙、以及阿特拉津的拦截效果。结果表明,禾本科草本植被过滤带能有效拦截径流,拦截率可达88%;并显著降低泥沙和阿特拉津流失量,但其作用效果受泥沙和阿特拉津的进水浓度影响较大。当进水泥沙浓度为20、40、60g/L时,植被过滤带对泥沙的拦截率分别为95%、93%、85%;当进水阿特拉津浓度为0.3、0.6、0.9mg/L时,植被过滤带对阿特拉津的拦截率分别为95%、92%、91%。另外,植被过滤带对泥沙和阿特拉津的拦截率随时间延长呈逐渐降低趋势,试验开始后第1、10、20、40、60分钟的泥沙拦截率分别为97%、95%、93%、91%、87%,阿特拉津拦截率分别为97%、93%、90%、86%、84%;同时,阿特拉津出流浓度与径流量有显著相关关系(r1=0.88,r2=0.93,r3=0.94),表明径流量在一定程度上决定了阿特拉津出流浓度和出流量。研究证实,植被过滤带能有效降低阿特拉津随径流流失量,对阿特拉津引起的农业面源污染具有较好防治效果。
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自参考离子选择性电极技术应用中的微电极制备及测试
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：SIET(self-referencing ion electrode technique,自参考离子选择性电极技术)是电生理学研究的新手段,可以在植物抗逆研究中无损地获得植物细胞、组织、器官微区内离子流动态变化信息,而离子选择性微电极的制备及性能测试的标准化是SIET系统对植物活细胞、活体组织原位离子流测试的前提。该文以钾离子选择性微电极为例,详细讨论了离子选择性微电极的拉制、硅烷化、灌充等制备过程,研究了微电极内阻等电极参数的测量方法,测试了微电极的能斯特响应斜率、检测范围、响应时间等参数,讨论了制备过程中微电极性能的影响因素。离子选择性微电极使用WD-2型微电极拉制仪由无导液丝的TW150-3型硼硅酸盐玻璃毛细管拉制成形,其尖端直径为1～9μm,干燥后用5%硅烷试剂在150℃温度下做硅烷化处理,再灌充入内充液与LIX(liquid ion exchanger,液态离子交换剂)而制成。研究表明:LIX成分是影响微电极内阻的重要因素,灌充LIX后的钾离子选择微电极(LIX长度为150～210μm)内阻达到108～109Ω,明显高于灌充LIX前;微电极在0.01～500mmol/L K+浓度范围内具有很好的线性关系,R2=0.9998,能斯特斜率为53.095mV/dec;微电极对1和100mmol/L KCl溶液的平均响应时间t95%小于1s。研究结果表明,离子选择性玻璃微电极的制备过程是影响微电极性能的关键,微电极尖端尺寸、内阻、响应时间等参数对微电极的应用影响显著。该研究可为离子选择性微电极的制备及其在SIET系统中的应用提供参考。
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花卉幼苗自动移栽机关键部件设计与试验
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：为实现盆栽花卉幼苗机械化移栽作业,减轻人工操作劳动强度,该文对花卉穴盘苗自动移栽机的关键部件进行设计。基于机器视觉技术获取花卉幼苗生长信息,采用区域目标像素统计的方法对幼苗生长状况进行评价,并对优质种苗进行定位,剔除缺苗、劣苗。为满足不同规格穴盘通用性和种苗无损操作要求,设计了弹簧驱动柔性可调的幼苗根部夹持手爪,通过对手爪的力学分析计算,优化其中关键零件的结构参数。移栽机控制系统由PC上位机扩展多路电机驱动节点,以满足多轴控制需要。基于自动移栽机试验平台,对各关键部件进行试验测试,结果表明系统移栽作业效率小于800工作循环/h时,夹持手爪能够对幼苗进行可靠操作,移栽成功率95%以上,此外视觉系统对幼苗识别准确率87%以上。
关键词： 农业机械 机器人 移栽 花卉幼苗 夹持手爪 机器视觉 性能试验
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冷链物流过程猪肉微生物污染与控制图设计
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：为科学监控猪肉冷链物流过程的微生物污染和产品质量安全,该研究检测冷却猪肉物流环节主要腐败菌和病原菌的数量变化,设计基于统计过程控制的均值-极差控制图,用以分析物流过程微生物数量的波动性和产品合格率。结果表明:猪肉微生物数量随着物流链的延长而显著增加(大肠菌群除外),超市货架肉块的微生物数量显著高于屠宰场待出货样品,且外市超市显著高于本市超市。物流过程猪肉的菌落总数、大肠菌群和热杀索丝菌的数量均符合正态分布,假单胞菌和李斯特菌的数量不符合正态分布。根据猪肉中微生物不同限量标准控制线所得到的过程能力指数和产品合格率不同,但样品中的菌落总数均符合国家标准。均值-极差控制图可以直观呈现微生物数量的波动性和产品合格率,为监控猪肉冷链物流过程或操作工序的微生物污染提供科学的管理和控制方法。
关键词： 肉、质量控制 温度 菌落 冷链物流 微生物污染 控制图
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蒙陕甘宁能源金三角植被覆盖遥感监测与动态分析
《农业机械学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：蒙陕甘宁能源金三角地区以宁夏宁东、内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林为核心,辐射陕西延安和甘肃陇东地区,是正在崛起的中国能源新基地。为了解该区域的植被及其动态变化,采用2000~2009年SPOT卫星VEGTATION遥感数据,对蒙陕甘宁能源金三角地区的植被覆盖变化状况进行了遥感监测和动态分析。结果显示:金三角地区2000~2009年植被覆盖度总体呈增加趋势,这与区域内近年来所实施的生态保护工程有关。其中,2008年最高,为45.45%,2000年最低,为33.74%,2005年和2009年略有下降。部分区域植被盖度降低的主要原因为城市扩张和区域资源开发。
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基于多角度成像数据的大豆冠层叶绿素密度反演
《农业机械学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用多角度观测系统采集田间不同生育期大豆冠层的图谱数据,通过提取影像中土壤背景、大豆植株、光照叶片等不同目标地物的反射光谱,对比分析不同观测角度下成像光谱数据反演大豆冠层叶绿素密度的效果,探讨土壤、阴影叶片及角度变化对群体叶绿素密度反演的影响。结果表明:(0°,20°,40°,60°)的天顶角组合有最高的预测模型决定系数(R2为0.834)和最小的均方根误差(RMSE为6.13);(20°,40°,60°)天顶角组合的决定系数值高于(0°,20°,40°)的组合,且在混合植被、纯植被、光照植被3类数据中有一致的趋势。40°天顶角是反演叶绿素密度的最优角度。0°方位角(太阳主平面的后向观测)是反演叶绿素密度的最优角度。天顶角变化是影响大豆冠层叶绿素密度反演的主要因素。
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怀柔水库上游农业氮磷污染负荷变化
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：流域尺度农业污染负荷估算及其时间上的变化分析可为流域农业结构调整以及水污染控制和治理提供科学依据。利用输出系数模型,对怀柔水库上游两怀流域2000年和2011年的农业污染负荷总氮和总磷进行了估算和变化分析,揭示了各类农业活动对两怀流域氮磷污染的影响。结果表明:从2000到2011年两怀流域农业氮和磷负荷总量有增加的趋势,分别从2000年的454.029和51.014 t上升到2011年的485.961和58.437 t,其中水产养殖氮、磷负荷量增加比重最大。流域内农业土地利用及产业结构变化是引起氮磷污染负荷发生变化的主要原因。建议针对不同污染源类型,采取相应减控措施减少各类污染物排放量;同时,大力发展流域循环经济模式,实现种植业、养殖业和农村生活废弃物的资源化和再生利用。
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机械式自清洁播种头设计与试验
《农业工程学报 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决现有针式穴盘播种机的吸嘴易发生堵塞影响播种质量的问题,该文基于气吸-气吹的播种原理,设计了一种机械式自清洁播种头,结构包括吸嘴头、固定部、清洁活塞、顶针和复位弹簧等,通过清洁活塞和顶针对吸嘴头进行疏通和排种作业。建立了负压吸种、正压机械排种的力学模型,分析结果显示,吸种气流速度与吸嘴的吸附孔直径成正比,与吸种高度成反比;排种压力取决于种子重力、复位弹簧压缩力和种子吸附力。在吸种高度一定的条件下,吸种负压与吸附孔直径负相关;在吸附孔直径一定的条件下,吸种负压与吸种高度正相关。试验结果表明,在播种速度为40排/min,吸种真空度为35 kPa,排种压力为50 kPa时,自清洁播种头播种的单粒率为95.31%,空穴率为1.56%,重播率为3.13%,各指标与传统针式吸嘴相比分别提高了7.81%、6.25%、1.56%,播种质量和防堵效果均有显著提高。该文为自清洁播种头的参数优化与排种质量进一步提升提供了理论依据。
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