基于双传感器数据融合的土壤湿度测量与建模 被引量：12

1

作者 孙道宗 王卫星 姜晟 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第15期60-64,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 土壤湿度 硬度 传感器 数据融合 TDR-3

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温度对FDR土壤湿度传感器的影响研究 被引量：15

2

作者 曹美 徐晓辉 +3 位作者 苏彦莽 宋涛 周萌 贾薇 《节水灌溉》 北大核心 2015年第1期17-19,23,共4页

在利用FDR土壤湿度传感器测量土壤湿度时,土壤温度的变化会使测量结果产生较大的误差,因此要对FDR土壤湿度传感器进行温度补偿。为了研究温度对FDR土壤湿度传感器的影响规律,利用不同湿度的土壤样本在不同温度下进行实验。根据实验结果... 在利用FDR土壤湿度传感器测量土壤湿度时,土壤温度的变化会使测量结果产生较大的误差,因此要对FDR土壤湿度传感器进行温度补偿。为了研究温度对FDR土壤湿度传感器的影响规律,利用不同湿度的土壤样本在不同温度下进行实验。根据实验结果采用二元回归分析法对FDR土壤湿度传感器和土壤温度传感器的输出进行数据融合,消除温度对FDR土壤湿度传感器的影响。融合补偿后的数据结果比未补偿的数据受温度影响减小,更加接近土壤真实湿度值,大大减小了土壤温度对测量结果的影响。 展开更多

关键词 FDR土壤湿度传感器 温度补偿 二元回归分析

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节水灌溉中土壤湿度传感器的应用 被引量：16

3

作者 迟天阳 杨方 果莉 《东北农业大学学报》 CAS CSCD 2006年第1期135-137,共3页

文章介绍了在节水灌溉中土壤湿度传感器的应用,对目前市场和科研中主要应用的传感器进行了分析,同时介绍了非精确湿度控制的传感器电路和节水灌溉的硬件控制电路。

关键词 节水灌溉 土壤湿度传感器 硬件控制电路

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基于单片机的大棚土壤湿度检测系统设计

4

作者 卢晋阳 《河北农机》 2025年第8期19-21,共3页

土壤不仅为植物提供养分、水分和空气,还是植物种子萌发和生长的重要环境。为了保持适宜的土壤湿度,土壤湿度检测系统通过土壤湿度传感器实时监测土壤湿度,当土壤湿度值处于最佳范围之外时,报警电路会触发警报。同时,显示屏会显示当前... 土壤不仅为植物提供养分、水分和空气,还是植物种子萌发和生长的重要环境。为了保持适宜的土壤湿度,土壤湿度检测系统通过土壤湿度传感器实时监测土壤湿度,当土壤湿度值处于最佳范围之外时,报警电路会触发警报。同时,显示屏会显示当前信息。通过精确控制湿度,系统有助于提供一个适宜的大棚环境。此外,单片机作为系统的控制核心,负责处理数据、控制显示及报警等工作。本文设计了基于单片机的大棚土壤湿度检测系统,该系统主要由STC89C52单片机、LCD1602液晶显示、土壤湿度传感器和报警电路等构成,用于准确检测大棚内的土壤湿度,间接优化大棚内土壤环境,进而提升农作物质量。本文还介绍了该系统的具体设计方案及控制系统的基本原理与实施方案。 展开更多

关键词 STC89C52单片机 土壤湿度传感器 控制系统

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用于土壤湿度测量的传感器网络动态采样策略 被引量：14

5

作者 李珂 吴晓培 +1 位作者 吴跃 贾惠波 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2011年第4期338-342,共5页

土壤湿度是科研及生产生活等众多领域的测量要求。传感器连续采样方式能耗大、维护困难,不适用于无线传感器网络领域。本文提出一种适用于无线传感器网络土壤湿度测量的新型动态采样控制策略,将土壤湿度量化为马尔可夫过程,利用部分可... 土壤湿度是科研及生产生活等众多领域的测量要求。传感器连续采样方式能耗大、维护困难,不适用于无线传感器网络领域。本文提出一种适用于无线传感器网络土壤湿度测量的新型动态采样控制策略,将土壤湿度量化为马尔可夫过程,利用部分可观察马尔可夫决策问题,通过动态远程控制传感器节点的采样周期,以较少的采样点满足测量需求,达到节省能量的目标。实验结果表明,动态采样控制的采样时间及总体成本分别只有传统连续采样模式的13%和62%。本策略可以广泛应用于其他环境量测量领域,如气温,水质,环境湿度等量的测量。 展开更多

关键词 土壤湿度测量 动态采样控制 无线传感器网络 马尔可夫决策过程

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一种土壤湿度测定方法在Zig Bee无线传感器网络中的应用 被引量：6

6

作者 高翔 刘鹏 +1 位作者 卢潭城 陆起涌 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第1期151-153,共3页

农业无线传感器网络(WSNs)的终端节点存在着低功耗和低成本的要求,而现有的土壤湿度传感器难以满足这种要求。提出一种将土壤电阻传感器和土壤温度传感器的数据进行融合的方法,并利用多元线性回归和BP神经网络建立了土壤湿度的测定模型... 农业无线传感器网络(WSNs)的终端节点存在着低功耗和低成本的要求,而现有的土壤湿度传感器难以满足这种要求。提出一种将土壤电阻传感器和土壤温度传感器的数据进行融合的方法,并利用多元线性回归和BP神经网络建立了土壤湿度的测定模型。该方法在实际的Zig Bee农业无线传感器网络中得到应用。实验结果表明:在同一种类型的土壤中,该方法测定土壤湿度的精度可达±2.5%RH,可用于实际农业大田的土壤湿度测定。 展开更多

关键词 土壤湿度 无线传感器网络 Zig Bee技术 多元线性回归模型 BP神经网络模型

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多元回归分析在土壤湿度传感器标定中的应用 被引量：7

7

作者 高亮 成立 +1 位作者 袁寿其 张兵 《农机化研究》 北大核心 2003年第2期182-183,共2页

提出了一种应用MATLAB语言/SIMULINK仿真环境来对湿度传感器进行标定的方法,用四次多项式拟合标定曲线,并通过分析所拟合的曲线找出能代表此类传感器的最优曲线方程。此方法同样也适用于其它类型传感器的标定。

关键词 土壤湿度传感器 标定 多元回归分析 应用 曲线拟合 MATLAB语言 SIMULINK仿真 灌溉管理工程

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国内外土壤湿度传感器通信协议对比研究 被引量：3

8

作者 刘勇 杨娟 +2 位作者 王运圣 徐识溥 郑秀国 《上海农业学报》 2022年第3期121-127,共7页

针对农业物联网感知层对传感器接入的需求,选取农业生产中国内外常见的12种土壤湿度传感器,以传感器直接接入物联网为目的,对其通信接口和通信协议进行对比研究。所选取的12种土壤湿度传感器按接口类型可分为RS485接口、SDI-12接口和模... 针对农业物联网感知层对传感器接入的需求,选取农业生产中国内外常见的12种土壤湿度传感器,以传感器直接接入物联网为目的,对其通信接口和通信协议进行对比研究。所选取的12种土壤湿度传感器按接口类型可分为RS485接口、SDI-12接口和模拟接口三大类,分别对这3类接口进行了信号采集和通信协议研究,并以STM32微控制器为平台按照各自的通信协议编程实现了对这3类接口传感器的数据采集和转化,获取到了相应的土壤湿度数据。结果表明:Modbus接口协议的传感器是国内主流,协议复杂度最为简单;SDI-12接口协议的传感器国外使用较多,协议复杂度次之;模拟接口作为一种国内外厂商都保留的接口类型,其获取的数据需经过复杂换算才能得到湿度值,且测量数据的准确性取决于厂商提供的校准公式,或需自行校准,协议复杂度最高。 展开更多

关键词 土壤湿度传感器 通信协议 RS485 SDI-12 模拟接口 物联网

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SWR土壤湿度传感器温漂特性与补偿研究 被引量：6

9

作者 赵燕东 陈壮 +2 位作者 高志涛 张鑫 于福满 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期257-263,共7页

针对基于驻波率(SWR)原理的土壤湿度传感器在长期工作中受温度影响的问题,提出基于二元回归分析法的温度补偿模型,利用最小二乘原理确定补偿模型的待定参数,对传感器进行温度补偿。从硬件电路和测量原理对SWR土壤湿度传感器的温漂特性... 针对基于驻波率(SWR)原理的土壤湿度传感器在长期工作中受温度影响的问题,提出基于二元回归分析法的温度补偿模型,利用最小二乘原理确定补偿模型的待定参数,对传感器进行温度补偿。从硬件电路和测量原理对SWR土壤湿度传感器的温漂特性进行研究。使用高低温交变湿热实验箱,在设定温度5~45℃范围内进行实验,测试结果表明,在温度补偿前该传感器测量土壤体积含水率的最大绝对误差范围为-2.65%~2.22%,其最大相对误差为29.76%,最大均方误差为2.211 9%。将SWR土壤湿度传感器输出值与PT100型温度传感器输出值进行数据融合,基于最小二乘优化计算的二元回归分析法得到温度补偿模型,其拟合的决定系数为0.998。取不同温度下的实验数据进行补偿模型的验证,结果表明,SWR土壤湿度传感器进行温度补偿后,其测量结果的最大绝对误差范围为-0.26%~0.69%,最大相对误差不超过5.23%,均方误差较补偿之前减小一个数量级,且最大均方误差为0.157%。表明采用该温度补偿模型可以有效减小温度对SWR土壤湿度传感器的影响,提高其测量结果的精度和可靠性。 展开更多

关键词 SWR土壤湿度传感器 土壤体积含水率 最小二乘法 温度补偿

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基于无线传感器网络的赣南脐橙土壤湿度监控系统 被引量：1

10

作者 袁新娣 谢晓春 《安徽大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第4期43-49,共7页

赣南是我国最大的脐橙产区,适时适量的给水灌溉直接关系到脐橙的产量与质量.为了提高灌溉效率,提高种植生产效率,针对赣南丘陵地貌特征,以ZigBee为技术核心,结合internet技术,设计了一个无线土壤湿度监测与控制系统.通过该系统,用户可... 赣南是我国最大的脐橙产区,适时适量的给水灌溉直接关系到脐橙的产量与质量.为了提高灌溉效率,提高种植生产效率,针对赣南丘陵地貌特征,以ZigBee为技术核心,结合internet技术,设计了一个无线土壤湿度监测与控制系统.通过该系统,用户可以远程实时查看脐橙园区土壤湿度,远程下达打开或关闭灌溉阀门的指令,控制土壤湿度.脐橙园区实地测试表明,该系统能够实现预定功能,具有较好的稳定性,为脐橙智能灌溉提供了有效工具. 展开更多

关键词 赣南脐橙 土壤湿度 无线传感器网络 ZIGBEE

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FDR土壤湿度传感器的温度补偿模型研究 被引量：11

11

作者 张健 谢守勇 +2 位作者 刘军 陈翀 赵镭 《农机化研究》 北大核心 2018年第4期177-182,189,共7页

为提高FDR土壤湿度传感器在不同温度环境下测量土壤含水率的精度,设计了一套以STM3 2 F1 0 3 RBT6为核心控制单元的温湿度测量系统。利用该系统对不同温度和含水率的土壤样本进行温湿度信息采集,并运用多传感器数据融合技术及二元回归... 为提高FDR土壤湿度传感器在不同温度环境下测量土壤含水率的精度,设计了一套以STM3 2 F1 0 3 RBT6为核心控制单元的温湿度测量系统。利用该系统对不同温度和含水率的土壤样本进行温湿度信息采集,并运用多传感器数据融合技术及二元回归分析法对采集到的信息进行处理;根据最小二乘法原理,建立了FDR土壤湿度传感器的温度补偿模型。将该补偿模型运用到测量系统中进行验证,结果表明:在测量土壤含水率时,采用该补偿模型后的测量系统能有效降低对土壤温度的敏感性,实现土壤含水率的准确测量。 展开更多

关键词 FDR土壤湿度传感器 温度补偿 测量系统 最小二乘法

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温室土壤湿度信息的自动采集与监控 被引量：4

12

作者 唐献全 陈联诚 《天津农学院学报》 CAS 2005年第4期28-30,共3页

土壤的水分状况直接影响着作物的产量和质量,选用了比较先进的ThetaProbe土 壤湿度传感器采集温室环境的湿度信息,并根据湿度信息控制温室土壤湿度。

关键词 thetaprobe土壤湿度传感器 土壤湿度 采集 控制

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基于FDR原理的土壤湿度实时监控灌溉系统 被引量：13

13

作者 韩晨燕 封维忠 +1 位作者 施山菁 申斌 《节水灌溉》 北大核心 2012年第2期75-77,共3页

介绍了土壤湿度测量原理,着重阐述了系统的软硬件设计。MSP430单片机采集由土壤湿度传感器监测的信号,并根据输出信号的高低控制电磁阀的通断,以决定是否给土壤灌溉,从而实现对土壤湿度的控制以达到智能节水灌溉的目的。本设计可以根据... 介绍了土壤湿度测量原理,着重阐述了系统的软硬件设计。MSP430单片机采集由土壤湿度传感器监测的信号,并根据输出信号的高低控制电磁阀的通断,以决定是否给土壤灌溉,从而实现对土壤湿度的控制以达到智能节水灌溉的目的。本设计可以根据农作物的不同生长期对水分的需求量调控土壤湿度,实现实时监测湿度大小,定点存储湿度值,并且可以通过U盘将存储的数据传送到PC机或其他带USB接口的上位机。 展开更多

关键词 MSP430 土壤湿度传感器 智能灌溉

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WSN土壤湿度采集节点电压补偿方法研究 被引量：6

14

作者 张荣标 余功江 +2 位作者 张磊 刘骏 张业成 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期178-182,共5页

针对适用于WSN土壤湿度采集节点的EC-5传感器对电源电压敏感的问题,从传感器工作原理入手分析电源电压引起检测误差的来源,且发现当传感器各项参数确定后,这种误差随着被测土壤湿度增大而增大。采用CC2430芯片作为WSN信息传输节点,建立... 针对适用于WSN土壤湿度采集节点的EC-5传感器对电源电压敏感的问题,从传感器工作原理入手分析电源电压引起检测误差的来源,且发现当传感器各项参数确定后,这种误差随着被测土壤湿度增大而增大。采用CC2430芯片作为WSN信息传输节点,建立具有多节点的上下位机WSN土壤湿度采集系统,以节点电压u和被测土壤实际湿度θ为对象,运用神经网络对采集节点中非线性土壤湿度传感器系统进行逆向建模,在上位机上实现由电源电压引起EC-5传感器检测误差的补偿,实验结果表明,该方法能有效地减少节点电池电压变化对WSN土壤湿度采集精度的影响。 展开更多

关键词 无线传感器网络 土壤湿度 神经网络 补偿

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AMSR2缺失数据重建及其土壤湿度反演精度评价 被引量：8

15

作者 张桂欣 郝振纯 +2 位作者 祝善友 周楚炫 华俊玮 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第20期137-143,共7页

新型传感器土壤湿度产品在水分循环、农业管理等领域应用之前,需要评价其在不同区域的反演精度与数据质量。该文针对目前全球空间分辨率最高的AMSR2(advanced microwave scanning radiometer 2)3级微波土壤湿度产品,实现了缺失数据重建... 新型传感器土壤湿度产品在水分循环、农业管理等领域应用之前,需要评价其在不同区域的反演精度与数据质量。该文针对目前全球空间分辨率最高的AMSR2(advanced microwave scanning radiometer 2)3级微波土壤湿度产品,实现了缺失数据重建及其反演精度评价目的。论文研究引入离散余弦函数表达的惩罚最小二乘回归(discrete cosine transformation-partial least square,DCT-PLS)方法,重建因卫星轨道等原因造成的缺失与异常值,以构建时空分布连续的土壤湿度数据;进而以山西省为例,采用1 km分辨率的MODIS光学波段数据对AMSR2微波产品进行降尺度处理,通过实测土壤湿度、温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,TVDI)验证评价这2种不同尺度的微波土壤湿度数据质量。结果表明:DCT-PLS方法能够充分利用三维时空信息对缺失数据进行重建,重建后土壤湿度具有较高质量;10、1 km 2种尺度的土壤湿度与实测土壤湿度在空间分布上较为吻合,2个示例日期中降尺度土壤湿度与TVDI之间的相关性提高了0.352、0.4264,能够更为准确地反映土壤湿度空间分布细节;通过实测数据、TVDI指数的校验,降尺度前后的AMSR2土壤湿度数据表现出了较高的质量与可靠性。 展开更多

关键词 土壤湿度 传感器 温度 AMSR2 评价 重建 降尺度 植被干旱指数

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基于控制土壤湿度的智能花卉浇水系统设计 被引量：9

16

作者 冯筱 秦文华 +1 位作者 于欣 周子力 《现代电子技术》 北大核心 2015年第7期110-113,共4页

利用MSP430单片机的控制存储技术,设计出一种控制花卉土壤湿度并且显示记录湿度值的系统,解决了不能及时浇水以及缺乏浇水管理导致花卉生长不健康的问题。系统利用土壤湿度传感器进行实时检测花卉的土壤湿度,检测模式根据土壤湿度的不... 利用MSP430单片机的控制存储技术,设计出一种控制花卉土壤湿度并且显示记录湿度值的系统,解决了不能及时浇水以及缺乏浇水管理导致花卉生长不健康的问题。系统利用土壤湿度传感器进行实时检测花卉的土壤湿度,检测模式根据土壤湿度的不同值判断花卉是否需要浇水,通过恰当的浇水量使花卉生长在一个适宜的土壤湿度环境中。当主人外出时,自动模式能够模仿检测模式对花卉进行浇水,实现了自主学习的功能,达到了智能浇水的目的。 展开更多

关键词 MSP430 土壤湿度传感器 花卉 智能浇水 数据显示记录 自主学习

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基于3G和WSN的森林土壤湿度采集系统研究 被引量：4

17

作者 程建兴 史仪凯 耶亚林 《西北林学院学报》 CSCD 北大核心 2009年第1期58-60,共3页

本文提出了基于无线传感器网络和TD-SCDMA传输的森林土壤湿度检测方案,分析了采集系统的工作原理和整体方案,设计了采集系统各个部分的硬件组成。同时分析了土壤湿度不同采集方法的优缺点,列出了土壤含水量的数学表达式。最后介绍了土... 本文提出了基于无线传感器网络和TD-SCDMA传输的森林土壤湿度检测方案,分析了采集系统的工作原理和整体方案,设计了采集系统各个部分的硬件组成。同时分析了土壤湿度不同采集方法的优缺点,列出了土壤含水量的数学表达式。最后介绍了土壤传感器网络节点的分布规则和计算方法。 展开更多

关键词 土壤湿度 远程监测 TD-SCDMA 无线传感器网络

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基于ZigBee的土壤湿度无线采集系统节点设计 被引量：10

18

作者 韩廷阁 李书琴 《农机化研究》 北大核心 2010年第12期154-159,共6页

简要介绍了ZigBee协议规范的特点及应用领域,详细叙述了基于ZigBee技术的无线传感器网络的组建过程,并给出了利用Jennic公司的JN5139无线模块实现建网的过程,最后确定了一种基于ZigBee的土壤湿度无线采集系统节点的实现方案。

关键词 土壤湿度 ZIGBEE JN5139 无线传感器网络

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基于单片机的土壤湿度测试仪的研究 被引量：4

19

作者 田思庆 史庆武 程佳生 《农机化研究》 北大核心 2008年第9期75-77,共3页

根据土壤介电测量的通用模型,采用探针式电容传感器,设计了土壤湿度单片机测试系统,阐述了其组成和工作原理,并通过上位机实现自动监测和自动灌溉。实验结果表明:该测试系统具有测量精度高、显示直观、操作方便等特点,可以满足生产实践... 根据土壤介电测量的通用模型,采用探针式电容传感器,设计了土壤湿度单片机测试系统,阐述了其组成和工作原理,并通过上位机实现自动监测和自动灌溉。实验结果表明:该测试系统具有测量精度高、显示直观、操作方便等特点,可以满足生产实践中的要求。 展开更多

关键词 土壤湿度 电容传感器 测试

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基于改进自适应加权融合算法的土壤湿度监测研究 被引量：12

20

作者 王浩 董振振 +2 位作者 赵景波 唐勇伟 段杰 《中国农机化学报》 北大核心 2019年第1期152-155,共4页

传统方式进行土壤湿度采集的过程中往往会遇到环境复杂、信号弱、信号干扰较大等问题。为提高土壤湿度采集的精准度,提出一种基于数据级融合思路的改进多传感器自适应加权算法。通过建立改进的自适应加权融合算法模型,经过一系列推算,... 传统方式进行土壤湿度采集的过程中往往会遇到环境复杂、信号弱、信号干扰较大等问题。为提高土壤湿度采集的精准度,提出一种基于数据级融合思路的改进多传感器自适应加权算法。通过建立改进的自适应加权融合算法模型,经过一系列推算,得到系统的总均方误差表达式,然后通过获得的值选择每个传感器的最优方差值,通过计算获得每个传感器的方差的最优估计值。经过实地测试,通过使用5个相同的传感器对土壤湿度进行采集,各传感器回传信息有较为明显的差别,使用自适应加权融合算法得到融合结果的总体方差较大,对自适应加权融合算法进行改进后,得到的总体方差减小了400%左右。 展开更多

关键词 土壤湿度监测 数据级融合 多传感器 改进自适应加权融合算法

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