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国家自然科学基金(61273227): 作品数：15 被引量：117H指数：6; 相关作者：汪小旵孙国祥李永博周伟陈景波更多>>; 相关机构：南京农业大学新疆农业大学江苏洁澜现代农业装备有限公司更多>>; 发文基金：国家自然科学基金江苏省科技支撑计划项目江苏省自然科学基金更多>>; 相关领域：农业科学自动化与计算机技术航空宇航科学技术更多>>

基于激光视觉的温室作物茎叶量测方法被引量：6: 2014年; 为实时获取温室作物生长形态参数,应用线激光,对作物整体进行非接触式扫描,通过CCD摄像机实时拍摄扫描过程,采用重心法计算激光光条中心,获取作物叶片与茎秆的三维点云信息,实现作物形态三维点云结构重建;提出适用于作物三维点云数据特征的迭代法,提取叶片点云子集的中心轴线,通过曲线拟合计算叶片长度;根据摄像机透视原理,提出针对细小茎秆的静态定位法计算茎秆直径。试验表明,激光视觉量测叶片长度与茎秆直径的准确率分别为95.39%(SE为0.2961,R2=0.916)和94.55%(SE为0.008 7,R2=0.915)。; 张瑜汪小旵孙国祥李永博孙鑫; 关键词：温室激光视觉三维点云

基于集合经验模态分解与Elman神经网络的线椒株高预测被引量：12: 2015年; 为提高温室环境控制系统的有效性,针对作物生长量的变化与环境因子的变化存在时间尺度不统一的问题,该文基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)与Elman神经网络建模,提出一种线椒株高生长量预测方法。以8819线椒为试验对象,分别对线椒株高及其环境因子进行EEMD分解,对各尺度下的时间序列建立EEMD-Elman预测模型。结果表明:应用EEMD-Elman神经网络建立线椒株高生长量预测模型,模型预测值与实测值的平均绝对误差为1.69 cm,相关决定系数为0.996,标准误为1.104,模型预测结果与实测值呈极显著性相关。研究结果可以解决作物生长变化与环境变化时间尺度不统一的问题,为温室环境控制系统的控制目标的优化提供有效参数。; 张瑜汪小旵孙国祥孙国祥; 关键词：神经网络 ELMAN神经网络

可变边界条件下的Venlo温室温度场三维非稳态模拟被引量：17: 2014年; 以外界温度、太阳辐射、风速风向作为随时间变化的边界条件，基于CFD方法建立了Venlo温室自然通风三维非稳态数学模型。结果显示，模拟值与实测值均方根误差RMSE为0．688℃，最大相对误差为8．9％，平均相对误差为2．8％，所建立CFD模型可以准确地描述室内温度场的时空变化。从整个模拟周期上看，温室内温度和室外温度变化趋势一致，室内温度和室外温度平均温差3．09℃；当室外风速从0．81m／s跃变至1．2m／s，风向由西南偏南变为西时，温室西侧迎风口局部气流速度出现了先增大后减小的变化模式，温室东侧上部气流速度明显增加，除温室迎风口附近区域外大部分作物区域气流速度维持在0～0．1m／s的范围内，温室通风人口处x=1．5m截面和作物冠层Y=1．4m截面平均温度在180s内分别下降了1．87℃和0．92％，室外风速风向对温室自然通风降温效果影响显著。; 周伟汪小旵李永博; 关键词：VENLO型温室温度场 CFD

温室轻简式灌溉施肥机的设计被引量：5: 2016年; 【目的】设计一款基于比例施肥泵和嵌入式控制器的轻简式灌溉施肥机,为实现温室大棚无土栽培的肥水一体化灌溉与施肥提供支持。【方法】灌溉施肥机的结构采用轻型的铝型材配以万向轮进行设计,硬件主要包括比例施肥泵、嵌入式STM32控制器、HMI触控屏、多路传感器、电磁阀及营养液混合泵等,实现6种肥水信息的在线监测、多路执行设备的实时控制与人机交互;同时为实现肥水精准混合建立营养液稀释模型。【结果】成功设计了温室轻简式灌溉施肥机,在温室进行的肥水混合灌溉试验表明,灌溉施肥机作业前营养液母液自混合3min以上,能够消除营养液母液沉淀产生的肥水不均匀问题,灌溉施肥机电导率（Ec）控制精度误差≤0.02 mS/cm,标准偏差为0~2.83%,能够满足温室无土栽培作物的灌溉施肥要求。【结论】所设计的灌溉施肥机具有较高的肥水混合精度,能有效提高肥水利用率,建立的营养液稀释模型为确定作物不同生长期适宜的肥水混合比例提供了一种快速、简便的方法。; 狄娇汪小旵孙国祥施印炎王煊; 关键词：无土栽培机械设计

基于PLC变频控制的温室雾化降温系统与试验研究被引量：4: 2015年; [目的]考查在温室中采用不同水压下喷雾降温的效果。[方法]以可编程逻辑控制器、变频器、水泵、触控系统和多路传感器为硬件平台，设计了温室变频雾化装置。试验探索5个不同喷雾频率下，系统的实际降温效果，并在此基础上提出了适合试验温室的喷雾压力。[结果]喷雾压力低于110kPa（对应喷雾频率为31Hz时，降温幅度随着压力的增加而升高，但当喷雾压力大于110kPa时，随着压力的增加降温效果趋于平滑，而温室内湿度随着压力的增加不断增加，喷头的流量随着压力的升高而近似线性增加。[结论]综合考虑温度和湿度2个因素，该试验温室的最适应喷雾为压力为100～120kPa。; 鲁伟陈景波王煊胡古月杨一璐丁跃林李玉同; 关键词：温室喷雾降温 PLC 变频器

温室温度约束模型预测控制研究被引量：5: 2014年; 【目的】针对温室温度控制中模型参数不确定、系统时滞和调控设备的物理限制问题,研究温室温度约束模型预测控制(MPC)。【方法】采用系统辨识的方法,建立一个包含室外气候条件和室内调控设备的温室温度控制模型,以天窗开度和作物生长温度要求为约束条件,基于MPC方法对温室内天窗通风的降温过程进行控制。【结果】建立的温室温度控制系统ARX模型(扩展的自回归模型)3步预测输出和实测值的拟合度为94.53%,基于该模型的温室温度约束MPC夜间和白天实现温度控制的均方根误差(RMSB)分别为0.38和4.6℃,温室内温度可以按照设定值实现平稳准确的变化。【结论】该方法适用于温室温度控制,具有较好的应用价值。; 周伟汪小旵; 关键词：温室温度预测控制

基于作物生理信息的夏季温室黄瓜节水灌溉模型研究被引量：3: 2014年; 为了实现温室作物精准节水灌溉,提高节水灌溉模型的抗干扰性,结合作物生理信息和温室环境因子建立了以长时间尺度辐热积为变量的节水灌溉模型。结果表明,试验期间(5月10日—7月10日),环境因子对夏季温室黄瓜茎流速率的影响并不明显,主要由于外界人为干扰因素对温室作物生理参数产生瞬时短时间的干扰,但黄瓜所受辐热积与累积茎流量达极显著关系(相关系数为0.993)。建立的节水灌溉模型具有抗干扰性,能够实现精准灌溉。; 孙国祥李永博汪小旵张瑜陈满谭胜男柳爱珍; 关键词：节水灌溉温室黄瓜水分胁迫

基于CFD非稳态模型的温室温度预测控制被引量：23: 2014年; 以Venlo温室内温度场为研究对象,提出了一种基于计算流体动力学(CFD)非稳态模拟模型的预测控制方法。CFD模型作为虚拟温室环境,将其非稳态模拟产生的时间序列数据代替真实的物理试验数据,结合系统辨识理论将CFD模型转换成基于数据的系统控制模型,实现基于CFD的温室温度预测控制。仿真结果表明,基于CFD的预测控制实现温室温度控制的平均偏差为2.65℃,标准偏差为3.27℃,可将室内温度平稳有效地控制在作物生长允许的温度范围内。系统辨识、控制算法和CFD技术的结合,提高了控制器设计的效率,丰富了温室控制系统的设计方法。; 周伟李永博汪小旵; 关键词：温室 CFD 系统辨识模型预测控制

基于机器视觉的植物群体生长参数反演方法被引量：24: 2014年; 为实现植物群生长参数在线无损检测,采用机器视觉技术捕获植物群冠层图像,通过RGB空间超绿色-超红色指标(excess green minus excess red,ExG-ExR)、超绿色指标(excess green,ExG)和归一化差异指标(normalized difference indices,NDI)3种指标分割植物群冠层图像,提取植物群图像特征参数:覆盖率、冠层幅长和冠层幅宽,并结合人工测量植物群体参数:茎秆高度、茎直径、叶面数量、坐果数量和叶面指数(leaf area index,LAI)(拟合值),建立植物群5个生长参数的5种反演模型分别为覆盖率反演模型、冠层幅宽反演模型、冠层幅长反演模型、回归方程反演模型和均值反演模型。结果表明:采用ExG-ExR分割的植物群冠层区域与人工提取区域重合度大于99.5%,识别率大于98.2%,分割性能优于ExG+Otsu和NDI+Otsu分割方法。采用120幅反演模型验证图验证反演模型性能,结果表明植物群冠层覆盖率反演模型反演5个植物群生长参数时,其反演值与测量值间相关性决定系数大于0.958,性能优于冠层幅宽和幅长反演模型,而回归方程和均值反演模型在反演植物群5个生长参数时,都仅有2个参数反演性能优于覆盖率反演模型。茎秆高度、叶面数量、茎直径、坐果数量和LAI的反演模型反演值与测量值间线性相关决定系数最高分别为0.979、0.976、0.979、0.965和0.973,标准误差(standard error,SE)分别为10.55 cm、1.37、0.213 mm、0.672和0.055,其对应的反演模型分别为均值反演模型、覆盖率反演模型、覆盖率反演模型、覆盖率反演模型和均值反演模型。通过机器视觉技术及反演模型能够在线无损准确反演植物群生长参数,为温室环境调控及精准肥水一体灌溉控制系统提供具有代表性意义的决策依据。; 孙国祥汪小旵闫婷婷李雪陈满施印炎陈景波; 关键词：无损检测机器视觉植物群反演

温室植物生长所需的CO2的补偿方法研究被引量：1: 2016年; 针对春冬季节温室内CO2浓度低下的问题,采用风送式CO2气体补偿装置,调控温室环境CO2浓度,提高光合作用速率。以补偿时间为输入量,补偿效果和补偿速率为输出量,建立补偿时间和补偿量的线性关系,通过定时定压的＂多次少量施放,超过上限停施＂的方式向温室补充CO2,调控温室环境中的CO2含量,以达到精确补偿的效果。结果表明,向温室一次补偿5 min的CO2气体,室内CO2平均浓度在15 min内由205μmol/mol达到540μmol/mol,间歇补偿3次,室内CO2平均浓度在45 min内由205μmol/mol达到1200μmol/mol。说明补偿时间与其补偿量呈线性关系,标准偏差在0-3.03%范围内,实现了温室CO2快速精确补偿的功能。; 杨一璐汪小旵陈景波王煊鲁伟胡古月; 关键词：CO2 补偿装置浓度值气肥

国家自然科学基金(61273227)

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