摘要：为在实际果园中实现果树的在线识别检测,设计一种基于机器视觉的果树靶标识别装置。首先提出一种应用在DSP端的在线果树靶标识别算法,用HSV色度分割法对图像背景进行分割,然后对分割后的树冠信息(白色像素占有率的数值变化规律)进行研判,设计横框和竖框两种识别算法,并设计一台搭载识别装置的移动小车进行田间试验。预试验发现光照度变化对识别效果的影响较小;选光照度为650 Lux开展进一步试验。结果表明,在车载速度分别为0.2 m/s、0.4 m/s和0.8 m/s时,横框识别算法的识别准确率分别为88%、84%、34%,识别准确率随小车速度的增大呈现递减规律,从摄像头对准靶标植株中心的时刻起,到系统判断出存在有效靶标植株时,产生0.4~0.8 s的检测延时。而相同条件下,竖框识别算法的识别准确率分别为88%、86%、84%,且识别延时较小(0.2~0.3 s)。竖框识别算法的优点是识别速度快、反馈的位置信息丰富,横框识别算法则能同步分析果树树冠轮廓的大小,根据两种算法得到的位置信息有利于进一步优化控制单棵植株的喷雾时间。

摘要：针对果园中所存在的无线通信障碍与电池更换困难问题,该文设计了一款适合果园信息采集的无线传感器网络(wirelesssensor network,WSN)节点。节点以MSP430F149为核心,nRF905射频芯片及其外围电路作为无线通信模块,CN3058和HT6292智能充电芯片及其外围电路作为太阳能充电模块,电机驱动芯片ULN2003及水平、垂直电机作为太阳追踪模块,DHT22空气温湿度传感器和TDR-3土壤含水量传感器及其外围电路作为传感器模块,并以该硬件平台编写了通信协议、应用程序和时间同步算法。分析、测试了节点的功耗、通信距离以及太阳能充电时间,在空旷地带有效通信距离达到202m;主电路电池由3V充电至3.6V所需时间为580min,传感器电路电池由5.6V充电至7.2V所需时间为283min;在无太阳能充电且节点系统工作周期为30min情况下,主电路生命周期理论值为497d,传感器电路生命周期理论值为147d。组网试验结果表明:网络丢包率小于1.5%,能够满足果园信息采集以及能量自给的应用要求。

摘要：为实现在果园现场快速、准确和无损地检测果树受柑橘全爪螨为害程度,该文研制了基于光学测量技术的柑橘全爪螨虫害快速检测仪,并通过试验检验了仪器的使用效果。检测仪采用光反射法,测量果树冠层叶片对红光和近红外光的反射率,根据反射率计算全爪螨为害程度指数作为仪器的输出结果,进而按照无、轻度和重度3个级别判定柑橘全爪螨虫害程度。硬件设计中选取中心波长为665和815 nm的发光二极管阵列作为红光和近红外光源,通过光调制/解调技术、专门设计的光路和光电探测适配电路,克服了自然光线对检测结果的影响。仪器使用效果为:通过标准白板试验确定检测系数k等于2.622;检测结果受树叶密度影响较小;检测结果受自然环境光线影响较小,但气温对检测结果有一定影响;检测仪可区分无、轻度和重度3个级别的全爪螨虫害程度,当虫害程度较低时,检测结果稳定;检测仪输出结果与叶片表面柑橘全爪螨卵数间具有较高的相关性。进一步研究的方向为引入温度补偿的方法以减小温度对检测结果的影响,同时分析当为害程度较严重时结果稳定性较低的原因。

摘要：为了克服TDR-3土壤湿度传感器所测量的土壤湿度数据受土壤硬度的影响,得到客观的水分/土壤的质量百分比,设计并制作基于TDR-3土壤湿度传感器和土壤硬度计的土壤湿度测量装置。装置标定时,通过逆向烘干法精确计算水分与土壤的质量百分比,进行土壤湿度(c)、土壤硬度(ψ)和TDR-3传感器输出电压(U)三因素正交试验,用Matlab软件进行二元曲线拟合,构建三者间的数学关系。试验表明,融合TDR-3传感器的输出电压和土壤硬度计的硬度数据后,装置可直接测量出土壤水分的质量百分比,与理论含水率的最大误差为4.75%。相对于单纯使用TDR-3土壤湿度传感器测量土壤湿度,装置的测量精度显著提高。对同一土样测量的最大重复性误差为0.83%,模型具有一定的可靠性与鲁棒性。该文可为开发更加精确的土壤湿度传感器提供参考。

摘要：针对茶园中所存在的无线通信障碍问题,该文设计了一款适合茶园信息采集的无线传感器网络节点。节点以ATmega128为核心,nRF905射频芯片及其外围电路作为无线通信模块,SHT11空气温湿度传感器和TDR-3土壤含水量传感器及其外围电路作为传感器模块,并以该节点为硬件平台编写了通信协议、应用程序和后台管理软件。分析、测试了节点的功耗和通信距离,在空旷地带,节点的有效通信距离达到150m,与Micaz节点对比室内外通信距离分别提高了200%和150%。在广东省英德茶园基地进行了组网试验测试,结果表明:网络平均丢包率为0.84%,传感器感知精度达到98.2%,能够满足茶园信息采集的应用要求。

摘要：【目的】为解决柑橘病虫害防治工作中植物保护主业知识普及不足、高效病虫害诊断手段缺乏的问题,研制一种基于故障树分析法的柑橘病虫害诊断专家系统。【方法】首先,利用故障树分析法计算病虫害发生的概率、建立病虫害知识库;其次,根据知识库以及正向推理策略设计实现专家系统的推理机;最后,利用微信开发者工具在微信小程序内搭建故障树分析法的计算规则、专家系统的推理机,构建基于故障树分析法的专家系统。【结果】建立了一种包含病虫害模块、最新资讯模块、知识库查询模块、病虫害诊断模块、用户中心模块5大功能模块的柑橘病虫害诊断专家系统。经测试,系统可以在不同型号的手机中平稳运行,占用内存的平均大小为175 MB,系统启动的平均耗时为1.0984 s,页面切换的平均耗时为0.0495 s;连续运行系统1 h,手机与服务器的连接均未出现异常。【结论】本系统运行稳定可靠、页面样式显示正常。用户通过此系统能够诊断病虫害并获得具体的防治技术,同时也能够了解专业的植物保护知识。

摘要：为解决目前设施农业机械定位系统稳定性差、定位精度低和成本高等问题,该文设计了一套基于Nano PAN5375模块的无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）定位系统。该定位系统的3个信标节点负责和定位节点的无线测距,安装有定位节点的车辆构成的移动节点负责无线测距和定位坐标的计算。WSN节点采用的是基于Nano PAN5375的WD5032N模块。Nano PAN5375模块通过串行外设接口和微处理器进行通信,实现无线通信和无线测距的功能。设计了WD5032N模块的供电底板电路,满足其微处理器和Nano PAN5375模块的供电要求,以及通过串口和液晶显示屏模块通信实时显示定位坐标X和Y。节点软件以Keil MDK为开发环境,采用单片机C语言开发,实现节点数据采集与处理、无线传输和串口通信等功能。在定位节点上,采用基于线性调频扩频技术的对称双向双边测距算法来计算定位节点到各个信标节点之间的距离,并使用三边质心定位算法计算出未知节点的坐标位置信息,最后使用卡尔曼滤波算法对目标状态的观测值进行迭代,解决因为测量噪声对于定位精度造成的影响。在WD5032N上分别采用3DB天线和5DB天线进行室内和室外测距和定位试验,结果表明,基于Nano PAN5375的WSN定位系统稳定性好,定位精度高,在3个信标节点组成的合适的等边三角形3条边线范围内定位精度能达到1 m左右,而在接近三角形边线外侧的位置定位精度是1-2 m左右,可以满足一般设施农业车辆的定位精度要求。该文为农业机械精确定位的深入研究提供了参考。

摘要：针对传统果园灌溉自动控制系统的通信方式中存在的问题,以ST7540芯片为核心设计了电力线载波通信模块,以STM32F103芯片作为总控制器节点主控芯片,以STM8S103作为传感器节点和水泵控制节点的主控芯片,提出一种将果园灌溉自动控制系统中电磁阀的电源线和控制信号线合二为一的方案,研究了基于低压电力线载波通信的灌溉智能控制系统,解决了传统控制灌溉控制系统中,电磁阀的电源线和控制线重复布线及无线灌溉控制系统中信号的稳定问题,提高通信可靠性、节省了田间电缆,降低了后期维护的复杂性。在长度100 m,截面积0.5 mm^2的双绞线上进行试验,传输速率达4 800 bps,误码率低于0.1%,在华南农业大学山地荔枝园的试验中,实现了高可靠性的荔枝园分区轮灌,将工业中常用的电力线载波通信技术应用于农业自动控制系统中,有广阔的应用前景。

摘要：提出一种二线合一的控制方式,将电力线载波通信技术应用到果园轮灌控制系统。以ST7540载波芯片为基础,设计耦合滤波电路构成电力线载波通信模块;根据均匀传输线理论,建立果园轮灌电力传输线模型;利用此模型在不同传输距离下对电力线载波通信模块的传输可靠性进行测试。测试结果表明,ST7540在直流24 V电压情况下,理论上通信距离可以达到2 000 m,能够满足果园分区轮灌控制系统的传输距离需求。

摘要：明渠水面线的计算是水利工程设计中的水力计算问题之一,每一个设计工作者都已掌握。然而已知的和习惯的计算方法并非是简便、最好的方法,本文中对平均水力坡降了的理论分析和实例计算都有力地说明了这点。一、明渠渐变流水面线计算方法及比较明渠渐变流水面线计算方法有微分法(分段求和法)和积分法两类,积分法又有数值积分法和水力指数法(双指数法和单指数法)两种。