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基于电容法和深度补偿的机载式玉米播种种沟土壤墒情在线检测系统设计与试验
1
作者
张安琪
高宁
+5 位作者
温昌凯
杨兴华
梅鹤波
颜丙新
王培
孟志军
《农业机械学报》
北大核心
2025年第4期87-97,共11页
针对现有玉米播种装备缺乏土壤墒情在线检测系统,且已有的土壤墒情在线检测系统检测精度不高、环境适应差的问题,本文提出了一种基于电容法和深度补偿的土壤墒情检测方法,开发了一套机载式玉米播种种沟墒情在线检测系统。开展了电容器...
针对现有玉米播种装备缺乏土壤墒情在线检测系统,且已有的土壤墒情在线检测系统检测精度不高、环境适应差的问题,本文提出了一种基于电容法和深度补偿的土壤墒情检测方法,开发了一套机载式玉米播种种沟墒情在线检测系统。开展了电容器结构优化参数仿真试验,确定了最佳电容极板参数为:极板间距75.8 mm、极板厚度0.7 mm、极板相对面积5073 mm^(2),其长度为100 mm,宽度为50.73 mm;系统硬件部分主要包括FDC2214型电容传感器、F4046型压力传感器和STM32F103型单片机,电容传感器用于获取待测土壤电容,压力传感器用于获取待测土壤压力,间接反推待测区域土壤深度;系统软件则利用Matlab平台进行开发,用于对土壤电容信号和压力信号的实时采集、计算、显示与存储。基于该系统探究了土壤墒情检测模型影响因素,构建了基于BP神经网络的土壤墒情检测模型,建模试验结果表明,当土壤墒情为7.23%~21.14%时,模型预测性能指标R^(2)、RMSE和RPD分别为0.927、0.008和3.70,预测效果较好。最终,将构建的模型集成到土壤墒情在线检测系统,开展了台架与田间验证试验。台架试验结果表明,土壤墒情实际值与检测值的拟合决定系数R^(2)均为0.852~0.927,土壤墒情预测结果绝对误差为-2.89%~2.57%,绝对误差平均值为1.01%;田间试验结果表明,土壤墒情检测值与实际值拟合曲线决定系数R^(2)为0.842,土壤墒情检测绝对误差为-0.96%~0.45%,平均绝对误差为0.39%。本研究所研制的检测系统性能满足玉米播种机田间作业时土壤墒情检测需求。
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关键词
玉米播种
土壤墒情在线检测系统
电容
深度
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职称材料
基于含水率与温度补偿的土壤pH值在线实时检测系统
被引量：
8
2
作者
赵燕东
梁超
杜升
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期159-167,共9页
针对目前常用土壤pH值传感器在测量过程中受土壤含水率和温度影响较大的问题,设计了带有温度、含水率补偿模型的锑电极土壤pH值在线实时检测系统。利用最小二乘法对pH值和测量结果进行线性分析,补偿土壤pH值测量误差。试验结果表明,经...
针对目前常用土壤pH值传感器在测量过程中受土壤含水率和温度影响较大的问题,设计了带有温度、含水率补偿模型的锑电极土壤pH值在线实时检测系统。利用最小二乘法对pH值和测量结果进行线性分析,补偿土壤pH值测量误差。试验结果表明,经过补偿之后,由温度和含水率变化导致的pH值测量误差至少可降低84. 5%,pH值测量值随温度和含水率的变化幅度不超过±0. 1。与市场产品ZD-18型土壤酸度计、HYSWR-ARC-12V型土壤含水率传感器、水银温度计对比研究得出,3项指标线性拟合决定系数均达到0. 99以上。为了确保自然环境下土壤pH值测量的适用性,探索了系统在使用过程中土壤含水率的阈值与测量精度,表明在土壤体积含水率大于5%的情况下均可有效测量。试验表明,在pH值3. 06～10. 36范围之内,本系统可有效测量,检测误差为-1. 53%～3. 51%,满足土壤pH值实时在线测量要求。
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关键词
土壤
PH值
锑电极
在线
实时
检测
系统
补偿
最小二乘法
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职称材料
基于ZigBee-GPRS的土壤墒情检测系统设计
被引量：
6
3
作者
胡小俊
赵济景
《现代电子技术》
2014年第6期59-61,共3页
随着现代无线通讯技术的发展和普及,无线传感器网络的应用逐渐成熟。在此利用ZigBee组成的无线传感器网络和GPRS无线通信技术构成大范围远程温湿度数据采集系统,进行了硬件和软件的相关设计,并仿真验证其合理性和可实现性。该设计可以...
随着现代无线通讯技术的发展和普及,无线传感器网络的应用逐渐成熟。在此利用ZigBee组成的无线传感器网络和GPRS无线通信技术构成大范围远程温湿度数据采集系统,进行了硬件和软件的相关设计,并仿真验证其合理性和可实现性。该设计可以实现土壤墒情的自动检测和智能化节水灌溉,有利于促进农业现代化的发展。
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关键词
GPRS
土壤
墒情
检测
无线传感器网络
硬件
系统
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职称材料
题名
基于电容法和深度补偿的机载式玉米播种种沟土壤墒情在线检测系统设计与试验
1
作者
张安琪
高宁
温昌凯
杨兴华
梅鹤波
颜丙新
王培
孟志军
机构
北京市农林科学院智能装备技术研究中心
出处
《农业机械学报》
北大核心
2025年第4期87-97,共11页
基金
国家重点研发计划项目(2023YFD1500405)
山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目(2022CXGC010608)
山东省重点研发计划项目(2022SFGC0202)。
文摘
针对现有玉米播种装备缺乏土壤墒情在线检测系统,且已有的土壤墒情在线检测系统检测精度不高、环境适应差的问题,本文提出了一种基于电容法和深度补偿的土壤墒情检测方法,开发了一套机载式玉米播种种沟墒情在线检测系统。开展了电容器结构优化参数仿真试验,确定了最佳电容极板参数为:极板间距75.8 mm、极板厚度0.7 mm、极板相对面积5073 mm^(2),其长度为100 mm,宽度为50.73 mm;系统硬件部分主要包括FDC2214型电容传感器、F4046型压力传感器和STM32F103型单片机,电容传感器用于获取待测土壤电容,压力传感器用于获取待测土壤压力,间接反推待测区域土壤深度;系统软件则利用Matlab平台进行开发,用于对土壤电容信号和压力信号的实时采集、计算、显示与存储。基于该系统探究了土壤墒情检测模型影响因素,构建了基于BP神经网络的土壤墒情检测模型,建模试验结果表明,当土壤墒情为7.23%~21.14%时,模型预测性能指标R^(2)、RMSE和RPD分别为0.927、0.008和3.70,预测效果较好。最终,将构建的模型集成到土壤墒情在线检测系统,开展了台架与田间验证试验。台架试验结果表明,土壤墒情实际值与检测值的拟合决定系数R^(2)均为0.852~0.927,土壤墒情预测结果绝对误差为-2.89%~2.57%,绝对误差平均值为1.01%;田间试验结果表明,土壤墒情检测值与实际值拟合曲线决定系数R^(2)为0.842,土壤墒情检测绝对误差为-0.96%~0.45%,平均绝对误差为0.39%。本研究所研制的检测系统性能满足玉米播种机田间作业时土壤墒情检测需求。
关键词
玉米播种
土壤墒情在线检测系统
电容
深度
Keywords
corn seeding
soil moisture content online detection system
capacitance
depth
分类号
S237 [农业科学—农业机械化工程]
在线阅读
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职称材料
题名
基于含水率与温度补偿的土壤pH值在线实时检测系统
被引量：
8
2
作者
赵燕东
梁超
杜升
机构
北京林业大学工学院
城乡生态环境北京实验室
林业装备与自动化国家林业局重点实验室
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期159-167,共9页
基金
国家重点研发计划项目(2017YFD0600901)
北京市科技计划项目(Z161100000916012)
北京市共建项目专项
文摘
针对目前常用土壤pH值传感器在测量过程中受土壤含水率和温度影响较大的问题,设计了带有温度、含水率补偿模型的锑电极土壤pH值在线实时检测系统。利用最小二乘法对pH值和测量结果进行线性分析,补偿土壤pH值测量误差。试验结果表明,经过补偿之后,由温度和含水率变化导致的pH值测量误差至少可降低84. 5%,pH值测量值随温度和含水率的变化幅度不超过±0. 1。与市场产品ZD-18型土壤酸度计、HYSWR-ARC-12V型土壤含水率传感器、水银温度计对比研究得出,3项指标线性拟合决定系数均达到0. 99以上。为了确保自然环境下土壤pH值测量的适用性,探索了系统在使用过程中土壤含水率的阈值与测量精度,表明在土壤体积含水率大于5%的情况下均可有效测量。试验表明,在pH值3. 06～10. 36范围之内,本系统可有效测量,检测误差为-1. 53%～3. 51%,满足土壤pH值实时在线测量要求。
关键词
土壤
PH值
锑电极
在线
实时
检测
系统
补偿
最小二乘法
Keywords
soil
pH value
antimony electrode
online real-time detection system
compensation
least square method
分类号
S237 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
基于ZigBee-GPRS的土壤墒情检测系统设计
被引量：
6
3
作者
胡小俊
赵济景
机构
西北工业大学自动化学院
出处
《现代电子技术》
2014年第6期59-61,共3页
文摘
随着现代无线通讯技术的发展和普及,无线传感器网络的应用逐渐成熟。在此利用ZigBee组成的无线传感器网络和GPRS无线通信技术构成大范围远程温湿度数据采集系统,进行了硬件和软件的相关设计,并仿真验证其合理性和可实现性。该设计可以实现土壤墒情的自动检测和智能化节水灌溉,有利于促进农业现代化的发展。
关键词
GPRS
土壤
墒情
检测
无线传感器网络
硬件
系统
Keywords
GPRS
soil moisture detection
wireless sensor network
hardware system
分类号
TN964-34 [电子电信—信号与信息处理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于电容法和深度补偿的机载式玉米播种种沟土壤墒情在线检测系统设计与试验
张安琪
高宁
温昌凯
杨兴华
梅鹤波
颜丙新
王培
孟志军
《农业机械学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于含水率与温度补偿的土壤pH值在线实时检测系统
赵燕东
梁超
杜升
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
8
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于ZigBee-GPRS的土壤墒情检测系统设计
胡小俊
赵济景
《现代电子技术》
2014
6
在线阅读
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职称材料
已选择
0
条
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参考文献
引证文献
统计分析
检索结果
已选文献
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