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基于光谱学原理的无损式作物冠层分析仪 总被引：2，自引：1，他引：1
设计了可以对作物氮含量进行实时监测的作物冠层分析仪.分析仪由传感器与控制器组成,通过无线方式进行数据传输.传感器包含光学部分和电路部分,光学部分包含4个光学通道和光电探测器,其中2个通道分别在610nm与1220nm处测量太阳辐射光,而另外2个通道在同样的2个波段上测量作物冠层的反射光;电路部分主要由电源、放大单元和无线传输模块组成.控制器内除了无线传输模块外,周边还集成了键盘、液晶显示、数据存储和上传等功能模块.详细阐述了仪器的硬件设计和软件设计.标定实验显示光学部分工作稳定,无线传输性能好.与Quality Spec高光谱仪进行的田间对比实验也取得了较好的效果,相关系数达到0.52. 相似文献
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为了快速准确获取田间作物生长营养水平信息,设计了作物冠层营养诊断光谱检测仪,并进行了小麦大田测试。系统由光学传感器,信号采集驱动模块和控制器组成。光学传感器可测量300~1 100 nm范围内连续光谱,信号采集驱动模块用于提供稳定电压以及数据的A/D转换。开发了光谱采集控制软件安装于控制器,主要功能包括接收、处理、显示和存储采集到的数据。应用该仪器进行了标定试验,并针对大田冬小麦开展了大田试验,试验结果表明该仪器所测反射率与美国ASD FieldSpec HandHeld 2光谱辐射仪所测的反射率之间具有较高的相关性,相关系数最低为0.991 8。分析了冬小麦叶绿素含量指标SPAD值与仪器所测反射率之间的相关性。选出相关性较高的550~900 nm波段进行主成分分析建立叶绿素预测模型,建模 R 2 C 为0.575,模型检验 R 2 V 为0.595。结果表明利用研发的便携式光谱检测仪能有效评估小麦营养叶绿素含量,为小麦的精细栽培提供理论与技术支持。 相似文献
3.
基于反射光谱探测与二维分析的玉米叶片叶绿素诊断 总被引：1，自引：0，他引：1
设计了一套基于微小型光谱学传感器的轻量级作物冠层反射光谱探测系统,系统硬件主要由光学传感器、数据存储传输模块、控制器组成,软件包含采集参数设置、采集控制、数据管理3个模块。经系统标定,系统与标准仪器ASD的数据相关性平均达到094以上。分析了玉米冠层反射率随叶片叶绿素含量和含水率变化而变化的趋势,针对叶片叶绿素含量分别进行了一维和二维相关光谱分析。基于548、594、652nm一阶微分光谱建立了叶片叶绿素含量MLR模型,建模决定系数为0.43,验证决定系数为0.36。结合二维相关光谱分析,讨论了玉米叶片叶绿素含量与水分光谱的响应关系,修正敏感波长为480、594、652、819nm,建立了大田夏玉米的叶片叶绿素含量诊断优化模型,建模决定系数和验证决定系数分别为0.47和0.34。 相似文献
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为了满足田间作物长势快速检测与指导变量管理的需求,基于作物叶绿素光谱响应特征波长筛选与优化,开发了一款便携式作物叶绿素检测仪。首先,采用高光谱仪采集玉米冠层325～1 075 nm反射光谱,并采样萃取叶片叶绿素含量真值,开展叶绿素敏感响应波长筛选。经蒙特卡洛无信息变量消除(MC-UVE)算法在10～100个特征波长范围内进行变量筛选,表明采用50个特征波长时具有最优的叶绿素含量检测能力。其次,选择AS7265x型光谱传感器,以半峰宽20 nm的12个区间覆盖筛选的50个波长,设计的叶绿素检测仪包括传感器、主控制器、显示和控制等模块,实现作物冠层反射光数据采集、处理、显示和存储功能。开展传感器反射率标定与田间应用测试,基于传感器获取的反射率构建叶绿素含量偏最小二乘检测模型验证集决定系数为0.628;进一步组合归一化红边植被指数(NDRE:730、900 nm)和绿光归一化差值植被指数(GNDVI:535、900 nm),检测模型精度提高到0.69,模型嵌入系统最终实现了田间叶绿素含量快速检测,为作物长势高效分析提供了技术支持。 相似文献
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为了快速无损地检测大田作物冠层叶绿素含量,使用便携式多波段光谱探测仪针对农大8号（G1）、郑单（G2）、先玉（G3）和京农科（G4）4种玉米作物品种,在拔节期采集550、650、766、850 nm波长处太阳光信号和作物冠层反射光信号,用于建立玉米冠层叶绿素含量诊断模型。首先,利用作物冠层650 nm和550 nm波长反射率之间的差值 T D 剔除了土壤背景数据点（ T D >0）。然后,组合计算了NDVI、RVI和DVI共12个植被指数,分析各植被指数与叶绿素含量之间的相关关系,结果显示与G1~G4品种叶绿素含量相关性最优的参数分别为RVI(766,550)、 DVI(850,650)、 NDVI(850,550)和RVI(766,550),相关系数均达0.6以上。数据按一定间隔聚类后,相关性分析结果表明多波段光谱探测仪对玉米叶绿素含量检测最优分辨率为0.5 mg/L,且NDVI(850,550)、NDVI(766,550)和RVI(850,550)与叶绿素含量的相关系数分别为0.837 0、0.773 7和0.767 7,达到了强相关水平。最后,建立了多品种通用型玉米拔节期叶绿素含量诊断模型,可为大田玉米拔节期叶绿素含量诊断提供技术支持。 相似文献
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根据大豆叶片氮素含量光谱检测技术研究结果,设计了具有4个通道、两种检测模式的便携式检测装置,分别采用540nm波段冠层反射率和比值植被指数RVI检测大豆开花前期和结荚前期叶片氮素含量.该装置由敏感波段光电传感器、信号放大电路、A/D转换器和单片机系统构成.单片机系统内建立了敏感波段冠层反射率及相关植被指数与大豆氮素含量的反演模型,可直接根据冠层反射率反演出大豆叶片氮素含量,也可通过串口通讯将反射率数据传给上位机进行进一步的处理.经田间试验验证,该仪器具有质量轻、价格低、操作简便和检测精度可行等优点,可以为大豆氮肥合理施用提供指导. 相似文献
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水稻白背飞虱虫害的冠层光谱特性与虫量反演 总被引：5，自引：0，他引：5
通过测试水稻白背飞虱主害代期间的冠层高光谱数据,采用多元统计分析方法对冠层反射光谱与白背飞虱百株虫量进行相关分析,确定了近红外波段779 nm、1 685 nm及可见光波段558 nm为白背飞虱虫害的3个敏感波段;并基于这些敏感波段及由它们组成的比值植被指数(RVI)和归一化植被指数(NDVI),建立了检测白背飞虱虫量的5种单变量线性函数模型.分析表明,5种模型方程在α=0.01条件下极显著相关,而且利用敏感波段建模时,779 nm处的光谱反射率建立的模型为最优,预测相关系数达到0.921;利用植被指数建模时,RVI建立的模型为最优,预测相关系数达到0.802. 相似文献
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叶绿素荧光技术是探知植物生理状态及其与环境关系的理想方法.太阳诱导叶绿素荧光可以利用夫琅和费暗线原理进行提取.阐述了夫琅和费暗线探测自然光条件下光合作用荧光的基本原理和方法,以及波长760nm叶绿素荧光探测仪的光学系统、仪器硬件组成及其各部分功能、仪器的软件设计.通过与ASD地物光谱仪器的对比试验表明,研制的太阳诱导叶绿素荧光测量的数据与地物光谱仪测量的数据相关系数都大于0.9.基于夫琅和费暗线原理的太阳诱导叶绿素荧光探测仪器提供了一种低成本、实时测量作物冠层太阳诱导叶绿素荧光的方法和仪器. 相似文献
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【目的】快速、精确地获得作物水分状况。【方法】采用高光谱采样数据分析方法,研究了北京大兴冬小麦不同生育期不同水分条件下的冠层光谱变化特点,筛选了水分光谱敏感波段,构建了冬小麦水分状况诊断模型。【结果】(1)在750~1 075 nm近红外反射平台拔节—抽穗期、抽穗—灌浆期冬小麦冠层光谱反射率随植株含水率的增大而上升,在350~750 nm的可见光区域灌浆—成熟期冬小麦冠层光谱反射率随植株含水率的增大而降低;(2)不同生育期冬小麦植株水分状况均与650~775 nm波段密切相关,其中对冬小麦植株含水率变化最为敏感的波段为661nm和771 nm;(3)通过筛选光谱参数模型、构建基于敏感波段回归模型并综合分析2类模型对冬小麦植株含水率的监测效果发现,冬小麦不同生育期植株含水率监测最佳模型均为光谱参数模型。【结论】在利用光谱技术监测冬小麦植株含水率时,包含661 nm及771 nm附近波段的水分监测光谱参数模型效果最佳。 相似文献
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为了给精准施肥灌溉及病虫害防治等提供基础数据支撑,开展以作物垂直分层叶绿素监测的模拟研究.于2019—2020年进行了不同施氮水平下夏玉米叶绿素含量与光谱反射率监测试验,并模拟了夏玉米叶绿素含量垂直分层规律.结果表明:夏玉米的叶绿素含量随着冠层深度的增加呈侧放的铃型;利用叶绿素最敏感波段699~722 nm的反射率构建夏玉米叶绿素模拟代价函数,实现了基于PROSAIL的夏玉米叶绿素含量垂直分层模拟;综合分析不同生育期各层叶绿素的估算精度,在平均叶绿素模拟相对误差RE控制在45%范围内基础上,进一步厘清了夏玉米叶绿素垂直分层模拟效果,即第1层叶片在抽雄期与灌浆期、其他层在全生育期模拟的决定系数R2在0.114 5~0.799 3,均方根误差RMSE在2.41~12.13 μg/cm2,相对误差在9.67%~98.22%.相关研究结果可为作物叶绿素垂直分层模拟应用提供理论与技术支持. 相似文献
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作物需水信息实时监测与无线远程传输系统 总被引：1，自引：0，他引：1
为了解决作物需水信息的快速获取和无线远程传输问题,提出并实现了一种作物需水信息无线远程传输与监测系统。该系统由3部分组成,即PTM-48M植物生理生态监测仪及所适配的传感器构成的数据采集与监测系统、GPRSDTU与GPRS网络构成的无线数据传输系统以及数据存储和处理中心。为此,阐述了系统的整体结构,并从软硬件两方面描述了系统的设计及实现。结果实现了GPRSDTU和PTM-48M植物生理生态监测仪的成功连接,且PTM-48M连接多个传感器,可实时采集多个信息,进而实现了多通道作物需水信息的异地实时监测与无线远程传输。实践证明,该系统使用灵活,数据传输可靠。 相似文献
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采用Citect组态软件、无线传感器网络（WSN）、和GPRS模块,开发设计了一套分布式精确灌溉的闭环远程SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统。该系统主要由上位机、灌溉监控器、WSN、GPRS无线通讯模块和灌溉阀门系组成。其中,无线传感器网络采用地上和地下的混合拓扑结构,灌溉控制器通过土壤水分含量调控区域面积内的灌水量;远程监控中心采用Citect组态软件实现数据、人机界面管理,并可以通过web发布来实现高层次的监控。测试和试验过程中,数据采样间隔设定为30min,选用4组WSN节点,分别测得深度为5cm和35cm处的土壤温度、含水量,测试结果与普通灌溉相比可节水约20％。该系统实现了灌溉的在线自动监控和作物的精量灌溉,创新性的建立了一种地上、地下混合结构的无线传感器网络模型,为进一步研究奠定了基础。 相似文献
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针对目前传统检测方法实施难度大、易交叉感染的问题,设计了奶牛瘤胃pH值和温度无线检测单元、Sub-1G无线传输网络和阿里云实时显示界面,实现了奶牛瘤胃pH值和温度的连续监测。瘤胃检测单元采用LabSen331 pH值复合电极进行pH值检测,采用Pt1000铂电阻进行测温。信号调理电路使用AD8603运算放大器,模数转换电路使用AD7792。核心控制电路使用STM8L151微控制器,通过315 MHz无线信号传输数据到项圈中继节点。无线传输网络基于TI-15.4协议实现。数据经项圈节点中继后,由数据集中器通过串口通信发送给物联网网关。通过4G网络,网关按照MQTT协议将数据传输至阿里云。本文进行了pH值和温度测量准确性、检测单元功耗、无线传输网络可靠性等验证试验和现场监测试验。验证试验结果表明,pH值测量误差小于±0.02,温度测量误差小于±0.3℃,检测单元使用2 200 mA·h/3.6 V锂电池供电,检测间隔设为10 min时,电池寿命可达1 800 d,无线传输网络可在180 m内可靠传输。现场试验结果表明监测系统记录值和人工测定瘤胃液pH值之间具有良好的相关性(r=0.961,... 相似文献
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随着我国精细农业的发展,先进的科学技术不断应用于农业工程,针对我国农田灌溉技术落后,用水量大和自动化水平低的现状,提出一种利用无线传感网络来采集和传榆农作物实时信息的方案,该方案可有效解决实时传输的数据多、传输数据难等问题.将一种分布式加权多维尺度定位算(dwMDS)和我国农田灌溉的实际情况相结合,设计了一套切实可行的农田灌溉无线传感网络监测系统,该方案从根本上解决了网络结构、网络节点定位算法、节点的硬件构成和节点间通信等问题. 相似文献