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农业温室环境控制方法研究综述 被引量:29
1
作者 张雪花 张武 +3 位作者 杨旭 王露皎 马慧敏 范琼 《控制工程》 CSCD 北大核心 2017年第1期8-15,共8页
随着现代控制技术在农业领域的快速发展,温室环境控制系统的研究得到国内外学者的广泛关注。因温室环境的大滞后、非线性、多输入多输出(MIMO)等情况,难于构建精确数学模型结构,运用简单的基于模型的控制策略难以对其实施准确的调控。因... 随着现代控制技术在农业领域的快速发展,温室环境控制系统的研究得到国内外学者的广泛关注。因温室环境的大滞后、非线性、多输入多输出(MIMO)等情况,难于构建精确数学模型结构,运用简单的基于模型的控制策略难以对其实施准确的调控。因此,如何将传统控制方法与现代控制方法结合实现温室环境的优化控制是目前温室控制系统亟待解决的实际问题。文中分别从PID控制、现代控制、智能控制和解耦控制等方面综述温室环境控制方法的研究现状,指出各种方法在温室环境控制中仍需解决的问题;认为可靠的温室系统模型是实现温室自动化控制的前提条件,提出将温室机理过程与系统辨识方法融合建立温室环境模型的新思路。 展开更多
关键词 温室环境 建模/机理模型 控制方法 优化控制
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温室小气候环境监测预警技术及应用研究 被引量:4
2
作者 范琼 张武 +1 位作者 张雪花 谢涛 《中国农机化学报》 2016年第5期71-75,共5页
为避免极端环境对作物生长造成损伤,提出一种基于温室小气候模型的环境监测预警技术。通过无线传感器网络实时获取温室环境数据,建立温室小气候模型,将模型预测结果与预警指标库中作物受灾指标对比,及时预测温室异常环境。该技术以LabV... 为避免极端环境对作物生长造成损伤,提出一种基于温室小气候模型的环境监测预警技术。通过无线传感器网络实时获取温室环境数据,建立温室小气候模型,将模型预测结果与预警指标库中作物受灾指标对比,及时预测温室异常环境。该技术以LabVIEW为开发平台,实现温室环境自动监测、数据管理、温室小气候模拟、异常环境预警和远程发布等功能。结果表明,该技术能够有效对温室小气候环境进行实时监测预警,可靠性高,具有较好的实用价值。 展开更多
关键词 温室 小气候 LABVIEW 监测 预警
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自适应混沌量子粒子群算法及其在WSN覆盖优化中的应用 被引量:36
3
作者 周海鹏 高芹 +3 位作者 蒋丰千 余大为 乔焰 李旸 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2018年第4期1064-1071,共8页
针对传统粒子群优化算法容易陷入局部极值和收敛速度慢等不足,通过研究种群多样性与粒子群算法进化的关系,提出一种动态自适应混沌量子粒子群优化(DACQPSO)算法。该算法将种群分布熵引入粒子群的进化控制,以Sigmoid函数模型为基础,给出... 针对传统粒子群优化算法容易陷入局部极值和收敛速度慢等不足,通过研究种群多样性与粒子群算法进化的关系,提出一种动态自适应混沌量子粒子群优化(DACQPSO)算法。该算法将种群分布熵引入粒子群的进化控制,以Sigmoid函数模型为基础,给出了量子粒子群算法收缩扩张系数的计算方法;以平均粒距作为混沌搜索的判别条件进行混沌扰动。将DACQPSO算法应用于无线传感器网络(WSN)的覆盖优化中,并作了仿真分析。实验结果表明,DACQPSO算法在覆盖率指标上比标准粒子群、量子粒子群、混沌量子粒子群算法分别提高了3.350 1%、2.650 2%和1.900 0%,有效地提高了WSN的覆盖性能。 展开更多
关键词 无线传感器网络 网络覆盖率 种群多样性 粒子群 混沌搜索阈值
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基于无人机平台和图像分析的田间作物检测 被引量:17
4
作者 闵文芳 江朝晖 +2 位作者 李想 姜贯杨 饶元 《湖南农业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期212-216,共5页
为高效、精准、及时地获取农作物的空间分布及其面积,建立了基于无人机平台和图像分析的大田作物检测方法:采用小型四旋翼无人机搭载高性能数码相机获取作物图像后,通过图元分割和目视解译获得目标样本,提取其21维颜色特征和3维纹理特征... 为高效、精准、及时地获取农作物的空间分布及其面积,建立了基于无人机平台和图像分析的大田作物检测方法:采用小型四旋翼无人机搭载高性能数码相机获取作物图像后,通过图元分割和目视解译获得目标样本,提取其21维颜色特征和3维纹理特征,采用BP神经网络分类器和像素累加法进行作物种类识别和面积测量。试验结果表明,系统对小麦、油菜、蚕豆和大蒜的平均识别率达86%,面积测量的平均相对误差约为9.62%。 展开更多
关键词 无人机 图像处理 作物种类识别 面积测量
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利用图像处理技术计算大豆叶片相对病斑面积 被引量:16
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作者 胡维炜 张武 +2 位作者 刘连忠 蔡芮莹 朱小倩 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2016年第4期774-779,共6页
为了定量化评估大豆作物的病害程度,提出一种基于图像处理测量大豆叶片相对病斑面积的方法。通过HSV、L*a*b*特征空间聚类法逐步分离目标叶片和病斑区域,并采用区域填充法减少叶面水珠、菌碟和菌丝等干扰,最后根据目标叶片和病斑区... 为了定量化评估大豆作物的病害程度,提出一种基于图像处理测量大豆叶片相对病斑面积的方法。通过HSV、L*a*b*特征空间聚类法逐步分离目标叶片和病斑区域,并采用区域填充法减少叶面水珠、菌碟和菌丝等干扰,最后根据目标叶片和病斑区域像素数计算相对病斑面积。利用该方法分别对培养皿和背光板叶片图像进行试验,结果表明,该方法处理一幅800×800大小的彩色图像只需约20 s,叶片病斑区域与健康区域分割准确度达97%以上,相对病斑面积计算准确度达99%以上;与传统阈值分割方法相比,该方法能有效分割目标叶片与病斑区域,快速准确地计算相对病斑面积。 展开更多
关键词 相对病斑面积 病斑区域 图像分割 K-MEANS聚类
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基于混沌量子粒子群算法的无线传感器网络覆盖优化 被引量:16
6
作者 王伟 朱娟娟 +2 位作者 万家山 乔焰 李旸 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期290-296,共7页
针对传统粒子群算法在求解无线传感器网络覆盖问题上存在的收敛速度慢、易陷入局部极值等缺陷,以提高传感器网络覆盖率为主要优化目标,提出了基于量子粒子群和Logistic混沌映射相结合的优化算法CQPSO。该算法基于量子δ势阱模型,同时引... 针对传统粒子群算法在求解无线传感器网络覆盖问题上存在的收敛速度慢、易陷入局部极值等缺陷,以提高传感器网络覆盖率为主要优化目标,提出了基于量子粒子群和Logistic混沌映射相结合的优化算法CQPSO。该算法基于量子δ势阱模型,同时引入精英个体适应值方差的早熟判断机制,提高了搜索效率。仿真结果表明,对比基本粒子群、混沌粒子群以及量子粒子群三种算法,该算法在覆盖率、均匀度以及平均移动距离指标方面具有更好的覆盖优化效果。 展开更多
关键词 无线传感器网络 混沌搜索 量子粒子群 覆盖优化
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最优距离聚类和特征融合表达的关键帧提取 被引量:7
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作者 孙云云 江朝晖 +2 位作者 单桂朋 刘海秋 饶元 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期416-423,共8页
为了提高视频关键帧提取的质量和效率,提出一种基于最优距离聚类和特征融合表达的视频关键帧提取算法。在视频帧间差异性分析基础上,寻找并确定最优帧间距离阈值,采用无监督聚类算法对帧间距离进行聚类,获得类别数目最优的类图像集;计... 为了提高视频关键帧提取的质量和效率,提出一种基于最优距离聚类和特征融合表达的视频关键帧提取算法。在视频帧间差异性分析基础上,寻找并确定最优帧间距离阈值,采用无监督聚类算法对帧间距离进行聚类,获得类别数目最优的类图像集;计算图像的颜色复杂度和信息熵并融合,按照类中图像特征值"平均"的思想提取类代表帧,组成视频关键帧。对4个监测视频进行实验,结果显示:该算法提取关键帧的平均保真度为96.72%、平均压缩率为96.42%,运行时间也较短,与两种典型的基于聚类的关键帧提取方法相比,在相同的压缩率情况下,算法保真度大幅度提高,而运行时间较小或相当。该算法解决了无监督聚类对阈值的依赖性问题,兼顾了视频中运动目标变化和环境异常两种情况,具有良好的性能和适应性。 展开更多
关键词 监测视频 关键帧提取 最优距离阈值 无监督聚类 特征融合
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基于灰色粒子群算法的温室环境多目标优化控制 被引量:2
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作者 张雪花 张武 +2 位作者 李叶云 蔡芮莹 朱小倩 《湖南农业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期217-221,共5页
引入人工控制因素,以扩展的自回归模型(ARX)为基础,构建茶树育苗的温度、相对湿度及耗电量多目标模型函数,采用灰色关联理论和粒子群优化算法(PSO),面向茶树育苗温室环境模型进行多目标优化控制。仿真结果表明,运用多目标灰色PSO算法将... 引入人工控制因素,以扩展的自回归模型(ARX)为基础,构建茶树育苗的温度、相对湿度及耗电量多目标模型函数,采用灰色关联理论和粒子群优化算法(PSO),面向茶树育苗温室环境模型进行多目标优化控制。仿真结果表明,运用多目标灰色PSO算法将育苗温室内温度值从31.5℃降为24.51℃,相对湿度从47.2%提升为59.35%,耗电量降低17.6%。与线性加权和法、单目标PSO算法相比,选取多目标灰色PSO算法对温室进行优化,得到在开启遮阳与喷淋组合调控的情况下,经过20 min温室内温度和相对湿度调控,即可达到茶苗生长的要求。 展开更多
关键词 温室 模型 灰色粒子群算法 多目标优化
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基于能量约束的多传感器故障非线性最优化规划决策机制 被引量:1
9
作者 李如平 王勇 徐珍玉 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第11期48-51,72,共5页
针对多传感器网络系统的稳定性和可靠性的保障问题,采用能量约束的故障检测技术,通过均衡非线性系统资源,提高故障检测效率和检测精度。同时,结合非线性多传感器系统资源情况和应用需求计算得到故障均衡权重系数,对故障提取特征并映射,... 针对多传感器网络系统的稳定性和可靠性的保障问题,采用能量约束的故障检测技术,通过均衡非线性系统资源,提高故障检测效率和检测精度。同时,结合非线性多传感器系统资源情况和应用需求计算得到故障均衡权重系数,对故障提取特征并映射,建立通过多目标约束的最优化故障处理规划决策机制。实验结果表明:所提算法与传统故障检测处理算法相比,对故障节点定位准确,检测高效。另外,在故障处理时,通过非线性最优化决策降低了能耗,有效保障了多传感器系统的鲁棒性。 展开更多
关键词 能量约束 多传感器故障 非线性规划 最优化决策
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基于特性筛选的网络视频纳什优化机制研究
10
作者 李如平 王勇 徐珍玉 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2016年第5期657-666,共10页
为解决异构网络环境下网络视频传输中难以实现均衡传输,以及视频质量难以满足用户主观需求等难题,提出了基于特性筛选及异构网络带宽选择的网络视频数据纳什均衡优化机制。首先通过对当前用户视频数据进行基于参数的特性筛选,并通过定... 为解决异构网络环境下网络视频传输中难以实现均衡传输,以及视频质量难以满足用户主观需求等难题,提出了基于特性筛选及异构网络带宽选择的网络视频数据纳什均衡优化机制。首先通过对当前用户视频数据进行基于参数的特性筛选,并通过定义裁决评价矩阵来计算参数权值矢量,从而对网络状况进行动态评估,以便选择适合网络进行传输;然后采用纳什均衡优化机制,构建效益函数并采取迭代算法获取纳什均衡解,从而得到最佳带宽。仿真实验表明,与BRA-PMEM(bandwidth resource allocation mechanism in pure market economy model)机制相比,新机制在用户视频特性及网络处于异构状态时,更能有效降低用户视频体验误差程度,改善用户PSNR(peak signal to noise ratio),提高网络的利用效率。 展开更多
关键词 异构网络 视频特性 纳什均衡 裁决评价矩阵 效益函数 最佳分配带宽
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群养奶牛体温实时监测系统设计与实现 被引量:10
11
作者 屈东东 刘素梅 +2 位作者 吴金杰 李阳 王传忠 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期408-412,共5页
将无线连接Wi Fi技术应用于群养奶牛体温实时监测系统,实现了奶牛体温的智能化监测,使奶牛的管理和监控更科学方便。利用DS18B20型数字温度传感器测量奶牛耳道边沿温度,外部通过单线接口与ESP-WROOM模组进行双向通信。ESP-WROOM模组在... 将无线连接Wi Fi技术应用于群养奶牛体温实时监测系统,实现了奶牛体温的智能化监测,使奶牛的管理和监控更科学方便。利用DS18B20型数字温度传感器测量奶牛耳道边沿温度,外部通过单线接口与ESP-WROOM模组进行双向通信。ESP-WROOM模组在初次上电时,必须通过Smart Config通信协议获得要接入的AP(Access point)参数并将参数写入程序存储器中,使之与AP建立连接。模组连接成功后,温度传感器采集奶牛体温并传输给微处理器,微处理器接到数据后打包相应参数通过TCP协议发送给数据服务器,My SQL数据库分类储存每头奶牛的数据。使用Java语言编写人机交互界面可以查看相应数据库,实现了奶牛体温变化的实时显示、温度补偿以及历史数据查询等功能。在群养奶牛中同时接收数量众多的体温数据时,可能出现数据并发现象,利用异步通信框架,解决了数据并发问题。采用序时平均数算法更精确地描绘出奶牛体温变化曲线,并且解决了个别数据异常导致曲线波动较大的问题。试验结果表明,系统最佳传输距离在80 m左右时,网络丢包率为4.42%。该系统模块体积小、性能可靠、功耗低,能够快速完成温度监测,并且在30~50℃温度范围内测试精度能够达到±0.2℃。 展开更多
关键词 奶牛 体温 监测 无线传输 物联网
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基于Variance–SFFS的小麦叶部病害图像识别 被引量:7
12
作者 胡维炜 张武 刘连忠 《湖南农业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期225-228,共4页
利用中值滤波结合k均值聚类的方法分割出小麦白粉病、条锈病和叶锈病叶部病斑,分别采用颜色矩和灰度共生矩阵的方法提取病斑的颜色特征和纹理特征参数,设计了一种基于Variance算法初选与序列浮动前向选择搜索算法(SFFS)相结合的特征选... 利用中值滤波结合k均值聚类的方法分割出小麦白粉病、条锈病和叶锈病叶部病斑,分别采用颜色矩和灰度共生矩阵的方法提取病斑的颜色特征和纹理特征参数,设计了一种基于Variance算法初选与序列浮动前向选择搜索算法(SFFS)相结合的特征选择方法,选择出优良的特征子集,实现对小麦3种叶部病害的识别。试验以SVM为分类器,利用特征选择方法获得的特征子集识别准确率为99%,与采用主成分分析(PCA)方法进行特征降维获得的子集的识别准确率比较,能有效降低特征维度,提高识别准确率。 展开更多
关键词 小麦病害 特征降维 启发式搜索 支持向量机
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相对颜色空间下梯度分层重构的分水岭分割 被引量:4
13
作者 贾新宇 江朝晖 +1 位作者 魏雅鹛 刘连忠 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2018年第B11期212-217,共6页
为了改善传统分水岭算法中的过分割现象,考虑到反射亮光对图像的干扰,提出了一种相对颜色空间下的梯度分层重构的分水岭分割算法。首先将彩色图像由RGB空间转换到与反射亮光无关的相对颜色空间;其次结合图像信息熵获得彩色图像的梯度图... 为了改善传统分水岭算法中的过分割现象,考虑到反射亮光对图像的干扰,提出了一种相对颜色空间下的梯度分层重构的分水岭分割算法。首先将彩色图像由RGB空间转换到与反射亮光无关的相对颜色空间;其次结合图像信息熵获得彩色图像的梯度图像;然后根据梯度直方图的分布信息,对梯度图像进行分层重构;随后采用形态学极小值标定技术对合并后的梯度图像进行强制标定;最后对修正后的图像进行分水岭分割。对不同类型的图像进行分割实验,实验结果显示该算法相比其他3种典型的分水岭算法在分割区域个数、运行时间及区域间差异性指标(DIR)上的表现都较为突出。该算法更符合人眼对图像的感知,分割效果和性能较好,具有较高的鲁棒性和实用性。 展开更多
关键词 图像分割 相对颜色空间 梯度分层 形态学重构 分水岭
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土壤速效磷可见-近红外光谱检测方法 被引量:6
14
作者 方向 王文才 +2 位作者 金秀 齐海军 李绍稳 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期1112-1118,共7页
土壤速效磷是影响农作物生长发育的重要指标,利用可见-近红外光谱技术对速效磷含量定量估测可为精准施肥提供重要依据。采集农田土壤样本可见-近红外光谱数据,土壤样本共179个。在原始光谱基础上采用Savitzky-Golay卷积平滑,一阶微分,... 土壤速效磷是影响农作物生长发育的重要指标,利用可见-近红外光谱技术对速效磷含量定量估测可为精准施肥提供重要依据。采集农田土壤样本可见-近红外光谱数据,土壤样本共179个。在原始光谱基础上采用Savitzky-Golay卷积平滑,一阶微分,二阶微分,标准正态变换,多元散射校正以及去趋势校正等单一及其组合对原始光谱数据进行预处理,然后将可见-近红外光谱分为2个波段范围(400~850 nm和950~1600 nm)并与全波段分别建立偏最小二乘回归和最小二乘支持向量机回归模型。结果表明Savitzky-Golay卷积平滑结合去趋势校正预处理效果最好,在此基础上,利用400~850 nm波段建立的最小二乘支持向量机模型取得了最佳效果,其模型验证集的决定系数为0.78,均方根误差为3.79mg/kg,相对分析误差为2.17。因此,采用最小二乘支持向量机回归建模法建立土壤速效磷的光谱定量分析模型,可实现土壤速效磷的定量估测。 展开更多
关键词 可见-近红外光谱 土壤速效磷 最小二乘支持向量机
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土壤速效磷含量成像和非成像光谱预测差异性分析 被引量:3
15
作者 王文才 李绍稳 +2 位作者 齐海军 金秀 王帅 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期811-817,共7页
以139个皖北砂姜黑土样品为研究对象,首先在室内采集土壤在400~1 000 nm可见近红外光谱区域的成像和非成像2组光谱数据,再对光谱进行Savitaky-Golay卷积平滑、标准正态变量变换(SNV)和一阶微分(FD)等一种或多种组合处理,最后利用偏最小... 以139个皖北砂姜黑土样品为研究对象,首先在室内采集土壤在400~1 000 nm可见近红外光谱区域的成像和非成像2组光谱数据,再对光谱进行Savitaky-Golay卷积平滑、标准正态变量变换(SNV)和一阶微分(FD)等一种或多种组合处理,最后利用偏最小二乘回归(PLSR)分别建立土壤速效磷(AP)含量回归模型。对2组光谱进行光谱特征分析和相似度分析,并对比模型预测效果,结果显示,成像和非成像光谱在形态上趋向一致,且非成像光谱的反射率值在每个波长点上均高于成像光谱;平滑处理后2种光谱的光谱相关拟合度得到提高;经预处理后,2种光谱建立的模型预测精度均有所提高;非成像光谱经预处理后建立的最优模型预测精度(验证集相对分析误差MRPD为2.02)高于成像光谱(验证集相对分析误差MRPD为1.85)。因此,成像光谱相对于非成像光谱在400~1 000 nm波段建立的土壤速效磷含量回归模型预测能力稍差,但通过光谱预处理变换可以降低成像和非成像光谱的差异性并缩小成像与非成像光谱模型预测精度的差距。 展开更多
关键词 成像光谱 非成像光谱 光谱分析 土壤速效磷含量 预测
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