本文關(guān)鍵詞：谷物聯(lián)合收割機產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)

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【摘要】：谷物產(chǎn)量在農(nóng)田中具有空間變異性,產(chǎn)量的高低集中反映了谷物的生長和管理情況,因此,獲取準(zhǔn)確的產(chǎn)量空間分布信息是實施精細(xì)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵。國內(nèi)外的許多研究人員提出了多種產(chǎn)量監(jiān)測方法和谷物產(chǎn)量模型,但測產(chǎn)的精度以及模型的通用性由于受到各種因素的影響和限制,還不能完全滿足用戶要求。為此,本文構(gòu)建了一套谷物產(chǎn)量智能監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),并基于雙板差分沖量式谷物流量傳感器開發(fā)了一種適于國內(nèi)收割機的車載測產(chǎn)系統(tǒng),目的是為實現(xiàn)國內(nèi)測產(chǎn)系統(tǒng)的商品化打下基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容包括：(1)谷物聯(lián)合收割機產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計開發(fā)對流量傳感器進行了減振設(shè)計,通過增加減振器以削弱傳感器的振動干擾；分析了谷物的運動學(xué)原理及其對沖量傳感器作用的力學(xué)原理,建立了電壓/升運器速度的谷物質(zhì)量模型,該模型比傳統(tǒng)的電壓模型更能準(zhǔn)確表征谷物運動情況,消除了升運器速度變化對谷物流量信號的影響。(2)谷物流量信號處理與產(chǎn)量建模研究為消除收割機作業(yè)時的干擾噪聲,提出了回歸差分法降低振動噪聲,并采用雙閾值濾波以及插值方法以消除差分電壓中的奇異值。此外,還研究了小波去噪和自適應(yīng)噪聲對消等方法的濾波效果,結(jié)果表明,自適應(yīng)噪聲對消的效果優(yōu)于小波去噪,但二者的測產(chǎn)均方根誤差均大于5.00%；而回歸差分法處理后的均方根誤差最小,為3.15%,說明其去噪效果最好。另外,在研究升運器速度變異的基礎(chǔ)上,對標(biāo)準(zhǔn)化的“電壓／升運器速度”參量進行最小二乘法線性擬合,得到了總產(chǎn)量回歸模型。田間試驗結(jié)果表明：電壓／升運器速度總產(chǎn)量模型優(yōu)于不計升運器速度變異的電壓模型,其均方根誤差為2.03%,并具有較好的魯棒性。(3)產(chǎn)量圖生成技術(shù)與誤差分析分析了產(chǎn)量圖中產(chǎn)量值誤差和位置誤差的產(chǎn)生原因,其中,重點研究了收割機行駛速度變化對傳感器振動、升運器速度以及傳輸延時的影響,并提出了解決方法。此外,采用了3種插值方法生成了產(chǎn)量分布圖,并對其進行了分析和有效性評價。(4)遠(yuǎn)程谷物產(chǎn)量監(jiān)測與管理決策系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計開發(fā)了數(shù)據(jù)庫管理平臺、谷物產(chǎn)量遠(yuǎn)程監(jiān)測與管理決策平臺和Web Service發(fā)布平臺；分別實現(xiàn)了產(chǎn)量實時監(jiān)測、測產(chǎn)信息存儲查詢和產(chǎn)量點圖的繪制、軌跡回放、管理決策以及信息發(fā)布等功能。此外,還提出了一種基于產(chǎn)量變異的簡易變量施肥模型。(5)基于智能手機的谷物產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)了基于Android的手機客戶端測產(chǎn)系統(tǒng),系統(tǒng)利用Web Service技術(shù)獲取遠(yuǎn)程谷物產(chǎn)量監(jiān)測與管理決策系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)接口提供的測產(chǎn)數(shù)據(jù),并可在百度地圖上繪制產(chǎn)量圖,滿足了用戶隨時隨地查看農(nóng)田產(chǎn)量信息的需求。(6)谷物測產(chǎn)系統(tǒng)改進與田間試驗設(shè)計了雙極性采集硬件電路,通過對流量信號的雙極性采集,獲取到?jīng)_擊板的前向振動情況,進而提高測產(chǎn)精度；開發(fā)了高頻率采樣的測產(chǎn)系統(tǒng),并優(yōu)化了采樣頻率,兼顧了系統(tǒng)的測產(chǎn)精度和軟硬件成本。試驗結(jié)果表明,采樣頻率為50Hz時測產(chǎn)系統(tǒng)的性價比最高。本研究通過對車載測產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化提高了谷物聯(lián)合收割機產(chǎn)量監(jiān)測的精度和實用性,通過構(gòu)建谷物產(chǎn)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),方便了數(shù)據(jù)獲取、處理和查詢,為實施谷類作物的精細(xì)管理奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：聯(lián)合收割機 谷物測產(chǎn)系統(tǒng) 產(chǎn)量模型 遠(yuǎn)程監(jiān)測 精細(xì)農(nóng)業(yè)
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S225.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 研究目的和意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 國外谷物產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)研究15-19
• 1.2.2 國內(nèi)谷物產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)研究19-22
• 1.2.3 車輛物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀22
• 1.3 研究內(nèi)容和方法22-24
• 1.3.1 研究目標(biāo)22
• 1.3.2 研究內(nèi)容22-23
• 1.3.3 技術(shù)路線23-24
• 1.4 小結(jié)24-25
• 第二章 谷物聯(lián)合收割機產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計改進與開發(fā)25-41
• 2.1 谷物測產(chǎn)原理25-26
• 2.2 谷物產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計方案26-27
• 2.3 車載測產(chǎn)系統(tǒng)硬件組成27-28
• 2.4 車載測產(chǎn)系統(tǒng)軟件功能28-29
• 2.5 車載測產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵傳感器技術(shù)研究開發(fā)29-40
• 2.5.1 谷物質(zhì)量流量傳感器29-33
• 2.5.2 GPS接收機33-36
• 2.5.3 其他傳感器及選型36-39
• 2.5.4 GPRS模塊39-40
• 2.6 小結(jié)40-41
• 第三章 數(shù)據(jù)處理與產(chǎn)量成圖研究41-79
• 3.1 沖量式谷物流量傳感器信號分析41-44
• 3.1.1 谷物沖擊信號時域分析41-42
• 3.1.2 谷物沖擊信號頻域分析42-44
• 3.2 沖量式谷物流量傳感器信號預(yù)處理44-62
• 3.2.1 雙板差分濾波44-46
• 3.2.2 雙閾值濾波46-48
• 3.2.3 傅里葉變換濾波48-49
• 3.2.4 小波去噪49-58
• 3.2.5 自適應(yīng)噪聲對消58-62
• 3.3 產(chǎn)量建模研究62-70
• 3.3.1 總產(chǎn)量模型63-67
• 3.3.2 單產(chǎn)量模型67-70
• 3.4 產(chǎn)量數(shù)據(jù)誤差分析與處理70-74
• 3.4.1 產(chǎn)量值誤差及處理70-73
• 3.4.2 位置誤差及處理73-74
• 3.4.3 產(chǎn)量數(shù)據(jù)二次處理74
• 3.5 產(chǎn)量分布圖生成74-77
• 3.5.1 空間插值算法74-75
• 3.5.2 產(chǎn)量分布圖生成75-77
• 3.6 小結(jié)77-79
• 第四章 谷物產(chǎn)量監(jiān)測遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)79-93
• 4.1 遠(yuǎn)程監(jiān)測與收獲作業(yè)精細(xì)管理系統(tǒng)開發(fā)79-87
• 4.1.1 數(shù)據(jù)庫管理平臺開發(fā)79-80
• 4.1.2 遠(yuǎn)程谷物產(chǎn)量監(jiān)測與管理決策平臺開發(fā)80-84
• 4.1.3 Web Service發(fā)布平臺開發(fā)84-87
• 4.2 基于智能手機的產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)87-91
• 4.2.1 系統(tǒng)設(shè)計方案87
• 4.2.2 智能手機端開發(fā)環(huán)境構(gòu)建87-88
• 4.2.3 手機端軟件開發(fā)88-91
• 4.3 小結(jié)91-93
• 第五章 田間試驗與谷物測產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化93-108
• 5.1 2013年田間測產(chǎn)試驗93-94
• 5.1.1 材料與方法93
• 5.1.2 產(chǎn)量預(yù)測93-94
• 5.2 2014年田間測產(chǎn)試驗94-95
• 5.3 測產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化95-98
• 5.3.1 流量傳感器信號雙極性采集96-97
• 5.3.2 流量傳感器信號高頻率采集97-98
• 5.3.3 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)98
• 5.4 2015年田間測產(chǎn)試驗98-105
• 5.4.1 材料與方法98-99
• 5.4.2 試驗結(jié)果與分析99-105
• 5.5 谷物產(chǎn)量遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測與管理決策105-107
• 5.5.1 數(shù)據(jù)庫管理平臺產(chǎn)量數(shù)據(jù)接收105
• 5.5.2 遠(yuǎn)程實時監(jiān)測與變量管理決策105-107
• 5.6 小結(jié)107-108
• 第六章 結(jié)論與展望108-110
• 6.1 結(jié)論108
• 6.2 展望108-110
• 參考文獻(xiàn)110-117
• 致謝117-118
• 附錄118-124
• 個人簡介124

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 吳林;熊滔;蔡永香;;基于Android手機的地圖應(yīng)用設(shè)計與開發(fā)[J];城市勘測;2011年02期

2 段永剛;馬立元;李永軍;王天輝;;基于小波分析的改進軟閾值去噪算法[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2010年23期

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本文編號：970038