基于微环境参数集的茎干水分变化规律与估算模型研究     

高超  赵玥  赵燕东 《农业机械学报》2017,48(12):292-298

以杨树为研究对象,通过分析茎干水分与微环境参数集的变化关系,提出了茎干水分的估算模型。采用主成分分析法选取微环境参数集的最大主成分PC1作为特征变量,解决了微环境参数集之间的共线性问题,并在保留98.89%的原始数据信息的同时,达到了数据降维的目的,从而降低了模型复杂度。以PC1作为输入变量,茎干水分作为输出变量,基于两者的周期性变化规律建立了茎干水分与PC1的斜椭圆模型。在微环境状况相近的6个晴天,该模型的平均误差小于0.05%,均方根误差小于0.06%,决定系数大于0.94,能够较好地依据微环境参数集估算出实时的茎干含水率。但是由于植株个体存在形态指标上的差异,不同植株茎干水分与PC1的斜椭圆模型的预估参数也会存在差异,针对不同季节和气象环境需要分别建立茎干水分的估算模型。  相似文献   

基于无人机航拍与改进YOLOv3模型的云杉计数   总被引：6，自引：6，他引：0  

陈锋军  朱学岩  周文静  顾梦梦  赵燕东 《农业工程学报》2020,36(22):22-30

为解决目前苗木计数由人工完成而导致的成本高,效率低,计数精度不能得到保障的问题,该研究以自然环境下的云杉为研究对象,以无人机航拍云杉图像和拼接后完整地块云杉图像为数据源,根据云杉尺寸差异大和训练样本小的特点提出一种基于改进YOLOv3（You Only Look Once v3,YOLOv3）模型的云杉计数模型。该模型将密集连接模块和过渡模块引入特征提取过程,形成Darknet-61-Dense特征提取网络。通过694幅无人机航拍云杉图像测试表明,密集连接模块和过渡模块可解决YOLOv3模型小样本训练过拟合问题和云杉特征丢失问题,改进YOLOv3模型可以快速准确实现云杉计数,在精确率P、召回率R、平均精度AP、平均计数准确率MCA和平均检测时间ADT这5个评价指标上达到96.81%、93.53%、94.26%、98.49%和0.351 s;对比原有YOLOv3模型、SSD模型和Faster R-CNN模型,精确率P分别高2.44%、4.13%和0.84%。对于拼接后完整地块云杉图像,改进YOLOv3模型的5个评价指标的结果分别为91.48%、89.46%、89.27%、93.38%和1.847 s;对比原有YOLOv3模型、SSD模型和Faster R-CNN模型,精确率P分别高2.54%、9.33%和0.74%。该研究为利用无人机快速准确统计苗木数量的关键步骤做出有益的探索。  相似文献   

土壤水分剖面实时测量传感器试验研究   总被引：7，自引：1，他引：6  

孙宇瑞  马道坤  何权  赵燕东 《北京林业大学学报》2006,28(1):55-59

该文探讨了一种基于介电原理的、可实时测量土壤水分剖面分布的套筒式结构土壤水分传感器.由于麦克思维尔方程对边缘电磁场分布求解的局限性,研究过程中采用了以下技术路线:①借助于超高频矢量网络分析仪与有机标定液体相结合的办法分析传感器的高频特征参数;②根据获取的高频特征参数优化电路结构设计;③实验室环境下应用不同容积含水率的土样进行相关检验;④进一步分析套筒壁厚的影响;⑤针对一个由三种不同含水率构成的土柱进行穿层试验.试验数据统计分析表明,该传感器归一化频偏指数与土壤容积含水率之间呈线性关系.   相似文献   

基于驻波率原理的土壤水分传感器的测量敏感度分析   总被引：10，自引：1，他引：10  

赵燕东  王一鸣 《农业工程学报》2002,18(2):5-8

土壤水分测量方法中,有效测量范围(即测量敏感区域)是一个重要问题。该文运用探针的静电场分布,分析由基于驻波率(SWR)原理的快速土壤水分传感器的测量敏感度,分析了SWR型土壤水分传感器的有效测量土体,输出电压与土壤体积含水率之间的最大线形区域,得出了SWR型土壤水分传感器的最佳结构  相似文献   

基于ZigBee无线传感器网络的灌溉控制系统设计   总被引：2，自引：1，他引：1  

江挺  胡培金  赵燕东 《节水灌溉》2011,(2):58-61

在采用一款ZigPyce解决方案的射频芯片CC2430和ZigBee协议栈的基础上,设计了一个简单的无线传感器网络灌溉控制系统,给出了相应设计方案和软件中的实现细节.该系统实现了对土壤含水率的实时检测,并依据土壤含水率灌溉阈值进行自动控制灌溉,以达到节水灌溉的目的.初步测试证明,该系统运行稳定可靠,能够准确获取网络节点...  相似文献   

基于叶片分形维数的植物亏水胁迫萎蔫体态测量方法   总被引：1，自引：1，他引：0  

赵燕东  刘贺  刘卫平 《农业工程学报》2011,27(9):191-195

该文借助基于激光斜射测距原理的3D扫描装置,快速获取西葫芦叶面形态的原始信息,在此基础上通过叶面形态的变化达到研究植株亏水胁迫的目的。定义了叶面分形维数作为刻画叶片萎蔫形态的量化指数——萎蔫指数。根据不同萎蔫程度（10个萎蔫水平）的叶片形态3D测量数据,对分形维数所定义的叶片萎蔫指数分别结合土壤温度与光照强度分析了统计相关性。试验结果表明：在保持田间持水量不变条件下,叶面分形维数满足萎蔫状态的单调变化趋势;激光扫描是获取叶面形态的有效方法;叶片的分形维数（萎蔫指数）与土壤温度、光照强度都成负相关性,并以分形维数为因变量,土壤温度和光照强度为自变量,得出了三者之间多元回归模型。由此可得：以分形维数定义的叶片萎蔫指数可以作为精准节水灌溉的一个控制指标,有效指导节水灌溉。  相似文献   

土壤多参数复合测试系统研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

赵燕东  李宁  皮婷婷 《农业机械学报》2015,46(8):289-298

设计了一种同时采集土壤含水率、电导率及温度的多参数复合测试系统,对基于驻波率原理的土壤含水率测量方法、基于电流电压"四端法"的土壤电导率测量方法和基于"铂电阻"的土壤温度测量方法做了较为深入的研究。以北京地区土壤为测试样本,土壤含水率、温度及电导率传感器的输出与对应的测量值线性拟合相关性分别为0.998 3、0.999 8、0.999 1,动态响应时间依次为土壤含水率460 ms、温度13 s、电导率2.28 s,稳定性测试结果的标准差分别为土壤含水率0.011 5、温度0.001 4、电导率0.010 3,系统稳态及动态性能均满足土壤多参数的测量要求。对土壤多参数复合测试系统的抗干扰性能进行了分析与论证,得出在采用分时供电的前提下,多参数复合测试系统的干扰主要存在于土壤含水率与土壤温度之间,即土壤温度探针作为介质异物会造成土壤含水率测量值的升高,这是一个系统误差,可在数据处理中进行统一补偿。选用得到普遍认可的土壤含水率传感器、土壤温度传感器、土壤电导率传感器与本研究的土壤多参数复合测试系统进行性能对比研究表明:本系统满足土壤含水率、温度和电导率实时在线测量的要求,可以为精细农林业提供一种高精度的便携式土壤多参数检测工具。  相似文献   

基于活立木介电特性的茎干蓄水量检测传感器研制   总被引：1，自引：1，他引：0  

赵燕东  顾家华  赵玥  刘卫平  米雪 《农业工程学报》2022,38(3):38-46

活立木茎干含水率(Stem Water Content,StWC)是揭示树木抗旱机理的重要水分信息.为了提高基于驻波原理的茎干含水率传感器的实用性,该研究基于活立木介电特性和多传感器融合技术,设计了一款可适应树干径向生长的茎干水分复合传感器.传感器主要由弧形探头、压力传感器、固定绳索、传动装置等部分组成,可同时检测St...  相似文献   

基于铱星通信技术的地面森林管护系统研究     

赵燕东  黄欢  颜小飞  于文华 《农业机械学报》2016,47(1):324-330

采用铱星SBD卫星通信业务,基于支持向量机算法,设计了一套专门服务于林业部门的信息采集、数据分析及林火识别的森林管护系统,实现了CO浓度、CO2浓度、烟雾浓度、空气温湿度的自动采集与林区无死角实时远距离无线传输,在10 m范围内可有效识别森林火灾发生的可能性。采集终端硬件基于STM32处理器、铱星Q9602模块、LTC2950-1开关机控制、DS2781电源管理以及两级降压结构,软件在自动模式及手动模式下均可实现数据的实时采集与远程传输,并在远程服务器上进行数据分析与林火发生可能性识别。经实验验证:系统可实时采集5种微环境参数,卫星传输成功率为100%,10 m范围内林火正确识别率为80%左右。2014年开始,系统在内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区林区的森林管护工作中得到应用测试。  相似文献   

植物水分胁迫实时在线检测方法研究进展   总被引：3，自引：0，他引：3  

赵燕东  高超  张新  蔡祥 《农业机械学报》2016,47(7):290-300

植物水分胁迫程度不仅是表征植物健康状况的一个重要生命指标,而且是植物精准抚育的一个可靠依据,研究植物水分胁迫实时在线检测方法具有重大理论意义和实际应用价值。本文从植物生理特性指标(植物茎流、水势、蒸腾速率、茎体水分)和形态(植物2D图像、3D图像、茎干直径、光谱特征)两方面着重论述植物水分胁迫检测方法的研究进展,讨论各种方法的检测原理,从实际应用角度分析各种方法优缺点,并给出了得到广大学者普遍认可的产品,指出基于植物生理特性指标的水分胁迫检测方法具有较高的检测精度,但操作较复杂,并且对植物具有不同程度的损伤;基于植物形态特性的水分胁迫检测方法具有无损、快捷、操作简单等优点,但存在检测误差相对较大的缺点。针对各种检测方法的优缺点对未来的研究方向提出了展望。  相似文献