国家高技术研究发展计划(2013AA103005-04)
- 作品数：11 被引量：100H指数：5
- 相关作者：于海业隋媛媛张蕾张雨晴王琳琳更多>>
- 相关机构：吉林大学吉林农业大学长春市农业科学院更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划吉林省科技发展计划基金教育部重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：农业科学自动化与计算机技术理学更多>>
- 植物生产的光环境因子调控应用综述被引量：18
- 2018年
- 阐述了光环境因子调控在植物生产过程中的主要应用和发展趋势,总结了4个主要的光环境因子(光质、光强、光周期、光分布)对植物生长发育的调控手段,并结合其它环境因子(如温度、通风)的协同作用,介绍了植物(包括瓜果蔬菜类和观赏花卉类等)生长发育过程中光环境调控的先进智能设备和系统,深入分析了植物所含不同色素通过吸收不同波段的光能从而产生一系列生化反应的机理及前沿研究现状。研究结果表明:光环境因子从多方面影响着植物生长发育,实现光调控的精准化、智能化对指导植物生产具有重要意义。
- 于海业孔丽娟刘爽张雨晴隋媛媛
- 关键词：精准农业光环境LED温室光谱分析
- 基于芡实叶脉分叉结构的穹顶温室设计与试验被引量：2
- 2019年
- 基于芡实叶脉的分叉结构及三角形的稳固特性设计了一分二-原、不分叉、一分二-全三角形和一分三4种穹顶温室。利用ANSYS有限元分析软件对4种温室进行了静力及线性屈曲分析,静力分析结果表明,4种温室在组合2(风载组合)作用下差别显著,即随着分叉级数增多,位移与强度分别降低了98. 92%和86. 46%,一分二-全三角形和一分三满足强度要求,且两者力学特性相近,耗材量相比不分叉结构分别增加了11. 88%和30. 18%;屈曲分析结果表明,竖直和水平荷载作用下,屈曲荷载分别是许用荷载的63. 52～26 737. 22倍与26. 86～11 300. 97倍(以单元长度为限),4种温室稳定性皆满足要求,且对竖直荷载响应显著,即分叉结构使屈曲荷载平均增加了334. 02%;综合得出一分二-全三角形为最优结构。基于第二相似理论,以1∶25制作的缩尺模型在12组应变试验中,与仿真结果无显著差异的组数占75%,25%略有偏差,试验相对误差为0. 18%～0. 69%,仿真过程准确可靠;模型横梁对组合1(雪载组合)响应明显,即各组应变均值在组合1作用是组合2作用下的5. 6倍,竖梁对组合2响应明显,即各组应变均值在组合2作用是组合1作用下的6. 2倍。
- 于海业关姝杰隋媛媛
- 关键词：仿生设计有限元分析
- 初期稻叶瘟病害的叶绿素荧光光谱分析被引量：11
- 2017年
- 为了实现稻叶瘟病害的早期、快速检测,对稻叶瘟病害初期水稻叶片的叶绿素荧光光谱变化进行分析,建立光谱诊断模型。将稻梨孢接种于水稻叶片,分别在接种前期(0 h)、潜育期(48 h)和病斑初现期(7 d)3个时段采集水稻叶片的叶绿素荧光光谱。分析3个时段光谱变化特征,并利用Savitzky-Golay平滑(SG)和一阶导数变换(FDT)对光谱进行预处理。利用高斯拟合法(GFF)分别对原始光谱、SG平滑光谱和SG-FDT光谱提取各波段光谱特征向量。将试验样本划分为建模样本和检验样本,以病害初期的3个时段作为稻叶瘟病害的等级指标,分别采用全波段光谱特征向量和组合波段光谱特征向量,对3种预处理光谱利用建模样本建立稻叶瘟病害的支持向量分类(SVC)模型,对比4个经典核函数,并利用检验样本对模型进行检验。结果表明,蓝绿光区域、红光与远红光区域荧光随初期稻叶瘟病害程度的变化而变化,SG-FDT光谱的GFF-SVC(PLOY)模型对3个时段病害的分类准确率最高,且原始光谱、SG光谱、SG-FDT光谱的不同波峰位及其组合对稻叶瘟病害的识别效果不同。
- 周丽娜程树朝于海业张蕾
- 关键词：支持向量分类机
- 基于多阈值图像分割算法的秸秆覆盖率检测被引量：27
- 2018年
- 针对目前秸秆覆盖率人工检测费时费力、准确率低、信息难以存储的问题,提出了一种基于图像分割的秸秆覆盖率检测方法。考虑到传统图像分割方法精度不高,且多阈值分割时计算量过大,将灰狼算法中的搜索机制与差分进化算法相融合,提出一种基于图像多阈值的自动分割方法(DE-GWO),用于田间秸秆覆盖率检测。首先,对现场采集的秸秆覆盖图像进行预处理,采用自适应Tsallis熵作为目标函数,评估图像分割效率;其次,根据图像的复杂程度选取分割阈值的数量,利用DE-GWO算法对其进行多阈值图像分割;然后,分别按照灰度级别计算分割后图像比例;最后,根据拍摄高度、fov视角等参数,将图像中秸秆覆盖率与实际地理面积进行转换。实验结果表明,本文算法田间秸秆覆盖率与实际测量误差在8%以内,且相比于改进粒子群算法(PSO)和灰狼算法(GWO),DE-GWO算法精确度更高,平均耗时为人工测量的1/1 500。开发了一套依据DE-GWO算法的秸秆覆盖率检测软件系统,为后续监控系统的实时检测提供了算法基础和软件支持。
- 刘媛媛王跃勇于海业秦铭霞孙嘉慧
- 关键词：图像分割差分进化算法多阈值
- 基于叶绿素荧光光谱的生菜硝酸盐含量检测被引量：9
- 2016年
- 为了寻求生菜叶片硝酸盐含量的快速无损检测方法,该文利用叶绿素荧光光谱分析技术对生菜（Lactuca sativa L.）叶片硝酸盐含量进行检测研究。对比及分析500-550、650-715和715-800 nm 3个波段的叶绿素荧光光谱特征参数与生菜叶片硝酸盐含量的关系,得出650-715 nm波段的叶绿素荧光光谱特征参数与生菜叶片硝酸盐含量之间线性关系显著,决定系数R2为0.816,标准误差为0.147,以此建立的回归模型能够很好地反映生菜叶片硝酸盐含量与叶绿素荧光光谱特征参数的关系;将同批进行试验的30个样本作为回归方程的校验集,进行模型验证,预测值与实测值之间决定系数R2为0.752,表明回归模型对生菜叶片硝酸盐含量有良好的预测效果。研究结果为生菜叶片硝酸盐含量的快速无损检测提供参考。
- 王琳琳于海业张蕾赵红星
- 关键词：光谱无损检测硝酸盐
- 基于叶绿素荧光光谱分析的稻瘟病害预测模型被引量：20
- 2014年
- 为了实现稻瘟病的快速、准确和无损检测，力求构建稻瘟病害预测模型。根据水稻叶片相对病害面积将稻瘟病划分为3个等级，通过激光诱导法采集不同病害等级的活体水稻叶片叶绿素荧光光谱。选取502～830 nm波段激光诱导叶绿素荧光光谱（LICF）作为研究对象，利用Savitzky-Golay平滑法（SG）和一阶导数变换（FDT）对光谱信息进行预处理，通过主成分分析（PCA）方法获取经SG-FDT预处理后光谱的特征向量，根据累积贡献率和方差选取前3个主成分进行分析。将试验样本分为建模样本和检验样本，以稻瘟病害等级为预测指标，利用建模样本的133片叶片的光谱和病害信息分别结合判别分析（DA ）、多类逻辑回归分析（MLRA）和多层感知器（MLP）建立稻瘟病的预测模型，利用检验样本的89片叶片的光谱和病害信息对所建模型进行预测检验，完成对 PCA-DA、PCA-MLRA和 PCA-MLP的对比寻优。结果表明，PCA-DA ，PCA-MLRA和 PCA-MLP模型均能完成对稻瘟病害的预测，但 PCA-MLP模型的平均预测准确率能够达到91.7％，相比PCA-DA和PCA-MLRA模型，在稻瘟病害3个等级上均具有较好的分类和预测能力。
- 周丽娜于海业张蕾任顺隋媛媛于连军
- 关键词：稻瘟病多层感知器
- 玉米叶片净光合速率快速检测方法研究被引量：5
- 2019年
- 玉米叶片的净光合速率可以用来表征植物生物量的积累和营养盈亏等健康状态,为探求玉米叶片净光合速率的快速无损检测方法,利用叶绿素荧光光谱分析技术对拔节期玉米叶片净光合速率进行检测。实验选取了吉林省典型种植品种先玉335作为研究对象,通过对80组数据的无量纲化处理和标准化处理,降低光谱噪声引起的样本差异,分析不同光谱波段与叶片净光合速率的相关性,确定500~550nm、675~715nm、715~745nm等3组波段作为光谱检测样本。选择675~715nm波段作为光谱波段的典型参数预测玉米叶片的净光合速率,得出两者之间存在显著线性关系,其决定系数R^2=0.7 9 2 4,表明以6 7 5~7 1 5 nm波段预测玉米叶片的净光合速率是可行的。对回归模型进行验证,得到预测值与真实值之间的决定系数R^2=0.7 9 2 1,表明此回归模型对拔节期玉米叶片净光合速率具有良好预测能力,为植物生理信息快速无损检测提供了新的方法。
- 张雨晴于海业刘爽于通隋媛媛
- 关键词：玉米叶片净光合速率无损检测
- 基于生态位适宜度模型和TOPSIS模型的间作模式评价被引量：5
- 2017年
- 基于生态位适宜度模型对生菜与小白菜、樱桃萝卜、豌豆苗和香菜间作4种模式下作物对生境条件的适宜程度进行了初步评价,并采用TOPSIS模型对评价结果进行优选,以揭示生菜各间作模式中的最优模式。结果表明:模式1、模式2和模式3的生态位适宜度值较高且较接近,其生境环境较能满足作物的需求,其中,生菜和樱桃萝卜的间作模式与理想方案的相对接近程度最大,即生菜与樱桃萝卜的间作模式为4种模式中最优间作模式。采用生态位适宜度模型和TOPSIS模型对间作模式进行优选的结果与实际栽培效果一致,通过限制因子分析确定生菜和樱桃萝卜间作模式的限制因子为营养液中钾元素含量。
- 王琳琳于海业张蕾田东旭张雨晴赵国罡
- 关键词：间作模式硝酸盐TOPSIS模型
- 基于分叉结构的穹顶温室试验与仿真优化被引量：1
- 2019年
- 基于最优穹顶温室缩尺模型承力面面积比例分配计算得上3层横梁及竖梁相应荷载,在ANSYS中进行逐级静力仿真,与雪载模拟应变试验对比,结果表明,微应变与加载质量呈线性相关,试验相关系数为0.9932~0.9999,仿真相关系数为0.9948~1,仿真与试验微应变相对误差为1.840%~8.386%,仿真方法可靠。对1层横梁和竖梁在网格尺寸为10、12、16、18、20 mm时进行静力仿真,结果表明,模型半径在0.24 m时,适宜的网格尺寸为16~18 mm。在ANSYS中,采用同样方法计算仿真加载值,对半径6 m的穹顶温室12组方案进行初选、线性屈曲、力学校验(刚度、强度、稳定性)等逐步分析,得到共4层、第1层梁数为8、混合分叉结构为最优方案;对半径12、18 m的穹顶温室最优结构进行屈曲仿真,结果表明,在水平荷载作用下1阶初始模态缺陷明显,在竖直、水平荷载作用下,非线性屈曲荷载平均为线性屈曲荷载的0.37、0.57倍,说明有必要对大跨度穹顶温室进行非线性屈曲分析,以保证其结构足够稳定;力学校验皆合格,且半径为6、12、18 m温室的稳定性校验值在组合2作用下分别为组合1作用下的1.89、2.26、2.33倍,强度在2种组合作用下差别不大;与1152 m^2 Venlo型连栋玻璃温室相比,3种尺寸温室单位体积用钢量可节约40.11%~59.34%。
- 于海业关姝杰刘爽隋媛媛
- 关键词：有限元分析屈曲分析
- 间作对气雾培生菜生长和硝酸盐积累的影响被引量：4
- 2017年
- 该文对生菜与樱桃萝卜间作和生菜单作模式下气雾培生菜相关指标进行了对比研究,并结合营养液中矿质元素含量的变化规律进一步分析了生菜与樱桃萝卜间作模式下生菜地上部分硝酸盐积累的主因素。结果表明:生菜与樱桃萝卜间作有利于提高生菜地上部分鲜质量,促进生菜叶片的展开以及生菜植株根总长度、根系表面积和根系体积等植株根系形态学参数的增大;生菜与樱桃萝卜间作增加了生菜SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率等光合指标,而对胞间CO_2浓度无明显规律性影响;生菜与樱桃萝卜间作不同程度地降低了生菜硝酸盐含量,随着气雾培时间的推进,总体呈先降低后增加的趋势,而硝酸还原酶活性的变化趋势与硝酸盐含量的变化趋势相反;进行相关性分析得出,生菜与樱桃萝卜间作模式下生菜硝酸盐含量降低主要是由于硝酸还原酶活性的增加导致的,并且营养液中硝态氮消耗量和锰消耗量对硝酸还原酶活性影响较大,相关系数分别为0.882和0.851。研究结果揭示了生菜与樱桃萝卜间作模式对气雾培生菜生长和硝酸盐积累的影响,并探究了该模式下生菜硝酸盐积累的主因素,为生菜与樱桃萝卜间作模式的作用机理研究提供一定的理论基础。
- 于海业王琳琳王琳琳刘爽张蕾
- 关键词：生菜间作硝酸还原酶矿质元素
