![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
农业信息技术-第二章-农业信息采集ppt.ppt
《农业信息技术-第二章-农业信息采集ppt.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《农业信息技术-第二章-农业信息采集ppt.ppt(98页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、农业信息技术农业信息技术农业信息技术农业信息技术第二章第二章 农业信息采集农业信息采集&计算机数据采集管理系统概述&农田生物信息的采集与处理&农田气候信息的采集与处理&土壤信息的采集与处理&设施农业环境监控与管理&农业感官智能分析技术 3第一节 计算机数据采集管理系统概述一、数据采集管理系统的典型结构二、数据采集管理系统的基本功能第一节 计算机数据采集管理系统概述一、数据采集管理系统的典型结构第一节 计算机数据采集管理系统概述一、数据采集管理系统的典型结构(一)信号调理器(一)信号调理器被采集的生物与环境特征变量(物理、被采集的生物与环境特征变量(物理、化学、生物量等)经过传感器转换为化学、生
2、物量等)经过传感器转换为方便处理的电量(一般为电压、电流、方便处理的电量(一般为电压、电流、电阻和脉冲量)信号。电阻和脉冲量)信号。通常系统采集的信号多为模拟信号,通常系统采集的信号多为模拟信号,且为多元弱信号,易受系统自身和外且为多元弱信号,易受系统自身和外界干扰,需要在系统前端添加信号调界干扰,需要在系统前端添加信号调理电路(滤波器、变换器、前级放大理电路(滤波器、变换器、前级放大器、隔离电路),实现阻抗变换、信器、隔离电路),实现阻抗变换、信号变换、滤波、放大、隔离保护等功号变换、滤波、放大、隔离保护等功能。能。第一节 计算机数据采集管理系统概述一、数据采集管理系统的典型结构(二)数据采
3、集器(二)数据采集器 多路开关多路开关MUX测量测量放大器放大器采样保持器采样保持器S/H数模转换器数模转换器A/D完成多路信息的采集、完成多路信息的采集、放大和数字化处理放大和数字化处理Analoguetodigital第一节 计算机数据采集管理系统概述一、数据采集管理系统的典型结构(三)微机(三)微机I/OI/O接口(接口(I/O I/O,是,是input/outputinput/output的缩写,的缩写,即输入输出端口)即输入输出端口)n微机接口是计算机与外界进行信息交换的通道和窗口。微机接口是计算机与外界进行信息交换的通道和窗口。n采集器输出的数字信号经总线送给微机接口,再经采集器输
4、出的数字信号经总线送给微机接口,再经I/OI/O通道通道送给微机处理。送给微机处理。第一节 计算机数据采集管理系统概述一、数据采集管理系统的典型结构n将微机输出的数字信号再转换为模拟信号,以完成计算机的将微机输出的数字信号再转换为模拟信号,以完成计算机的输出记录和对外界设备的自动控制。输出记录和对外界设备的自动控制。(四)数模转换器(四)数模转换器第一节 计算机数据采集管理系统概述一、数据采集管理系统的典型结构n负责调度数据采集系统的各应用负责调度数据采集系统的各应用程序模块,并与系统的外部设备程序模块,并与系统的外部设备及时交换信息。及时交换信息。n监控程序在在线状态下,能接收监控程序在在线
5、状态下,能接收来自键盘或接口的操作命令,并来自键盘或接口的操作命令,并解释、执行,实现系统硬、软件解释、执行,实现系统硬、软件资源的管理。资源的管理。(五)应用软件与监控程序(五)应用软件与监控程序应用软件应用软件监控程序监控程序监控程序监控程序是计算机数据是计算机数据采集管理系统采集管理系统的灵魂,有了的灵魂,有了应用软件才能应用软件才能充分发挥采集充分发挥采集系统的功能系统的功能第一节 计算机数据采集管理系统概述二、数据采集管理系统的基本功能时钟功能时钟功能信息采集功能信息采集功能 数据处理功能数据处理功能 数据存储功能数据存储功能 控制功能控制功能 自诊断功能自诊断功能 信息输出功能信息
6、输出功能 定时采集、实时采集;单项采集、多项采集定时采集、实时采集;单项采集、多项采集 数字滤波、数字滤波、A/DA/D转换、标度转换、线性化处理等转换、标度转换、线性化处理等数据运算、数据变换、图形处理等数据运算、数据变换、图形处理等 预处理预处理二次处理二次处理存储实时采集的数据和历史数据存储实时采集的数据和历史数据 超限报警、状态自检、自动复位等超限报警、状态自检、自动复位等 图形显示、报表打印、硬拷贝等图形显示、报表打印、硬拷贝等 可以实现现场环境的调控,实现生产管理自动化可以实现现场环境的调控,实现生产管理自动化 系统定时采集、分时操作都按时钟的节拍进行系统定时采集、分时操作都按时钟
7、的节拍进行 第二节 农田生物信息的采集与处理 一、农田生物系统的信息二、农田生物信息采集与处理系统 三、农田生物弱信息的增强技术四、农田生物多元信息的提取技术 五、农田生物宏观形态结构信息的提取 第二节 农田生物信息的采集与处理 一、农田生物系统的信息(一)农田生物信息的类型(一)农田生物信息的类型 l农作物生理功能信息农作物生理功能信息l农作物结构信息农作物结构信息 l农作物病虫草害信息农作物病虫草害信息 微观结构微观结构宏观结构宏观结构 第二节 农田生物信息的采集与处理 一、农田生物系统的信息(二)农田生物信息的特点与研究方法(二)农田生物信息的特点与研究方法 层次性层次性 多元性多元性
8、弱信息弱信息 时空分布时空分布 随空间和时随空间和时间不断发生间不断发生动态变化动态变化 注重实时性注重实时性和空间分布和空间分布差异差异 采用弱信息采用弱信息提取与恢复提取与恢复技术,使弱技术,使弱信息变强信息变强 包含于复杂包含于复杂的环境信息的环境信息中中 多种组分信多种组分信息的叠加息的叠加 多组分信息多组分信息分离技术,分离技术,运用化学计运用化学计量学方法量学方法 物种不同、物种不同、生长有异、生长有异、结构有别结构有别 微观:微观:光谱光谱/波波谱谱/色谱色谱/质谱;质谱;宏观:宏观:感官定感官定性性/图形图像方图形图像方法法第二节 农田生物信息的采集与处理 二、农田生物信息采集
9、与处理系统(一)系统组成(一)系统组成 农田生物信息采集与处理系统由硬件和软件两部分组成。农田生物信息采集与处理系统由硬件和软件两部分组成。1 1硬件部分硬件部分1)信息检测系统 l图像传感器图像传感器 l光谱传感器光谱传感器 l生理信息传感器生理信息传感器 l实验室分析仪器实验室分析仪器 1 1硬件部分硬件部分2)信号调理系统 n农田生物信息经过信息检测系统检测后,其信息农田生物信息经过信息检测系统检测后,其信息负载到具有某种能量(如光、电、热、声、磁等)负载到具有某种能量(如光、电、热、声、磁等)的模拟量上即为模拟信号。的模拟量上即为模拟信号。n模拟信号被计算机采集以前需要进行调理,提高模
10、拟信号被计算机采集以前需要进行调理,提高信噪比。信噪比。n信号调理系统包括:信号调理系统包括:滤波器、积分器、调制解滤波器、积分器、调制解调器、锁相放大器和厢车式积分器等。调器、锁相放大器和厢车式积分器等。1 1硬件部分硬件部分3)计算机硬件系统 l接口电路接口电路 l计算机计算机 l计算机输入输出设备计算机输入输出设备 1 1硬件部分硬件部分通过对农田生物信息的综合处理,可以发现农田生态系统更深通过对农田生物信息的综合处理,可以发现农田生态系统更深层次的东西,根据需要,开发信息综合处理模拟优化软件,以层次的东西,根据需要,开发信息综合处理模拟优化软件,以便实现农田管理措施的优化。便实现农田管
11、理措施的优化。2 2软件部分软件部分1)信息预处理软件方法:方法:数据平滑法、图谱叠加平均法、厢车式平均法、数据平滑法、图谱叠加平均法、厢车式平均法、傅里叶变换滤波法、小波变换等。傅里叶变换滤波法、小波变换等。2)信息提取软件n弱信息弱信息-计算机差谱技术、计算机导数技术;计算机差谱技术、计算机导数技术;n多元信息多元信息-应用化学计量学多组分分析方法所编制的软件有:应用化学计量学多组分分析方法所编制的软件有:逐逐步回归分析法(步回归分析法(SRA)、主成分回归法()、主成分回归法(PCR)、偏最小二乘法)、偏最小二乘法(PLS)等。)等。n纹理特征信息纹理特征信息-利用逐步判别法、主成分分析
12、法、聚类分析法等。利用逐步判别法、主成分分析法、聚类分析法等。3)信息综合处理、模拟和优化软件(二)系统功能(二)系统功能 二、农田生物信息采集与处理系统 第二节 农田生物信息的采集与处理 1.1.农田生物信息检测农田生物信息检测 l微观形态结构和组分的信息检测微观形态结构和组分的信息检测l宏观形态结构的信息检测宏观形态结构的信息检测 l生理功能的信息检测生理功能的信息检测 l间接信息的获得间接信息的获得 2 2生物信息检测信号的调理生物信息检测信号的调理l信噪比信噪比l噪声来源噪声来源 l信号调理信号调理 三、农田生物弱信息的增强技术第二节 农田生物信息的采集与处理 1 1系统背景的消除与降
13、低系统背景的消除与降低l差谱技术差谱技术l导数光谱技术导数光谱技术 2 2随机背景的消除与降低随机背景的消除与降低l数字滤波技术数字滤波技术l傅里叶变换滤波傅里叶变换滤波 l小波变换小波变换 四、农田生物多元信息的提取技术 第二节 农田生物信息的采集与处理 n方法:方法:化学计量学方法化学计量学方法 n操作:操作:通过通过1 1组待测成分含量已知的标准样品,对它们进组待测成分含量已知的标准样品,对它们进行光谱区的全程扫描,然后通过计算机快速处理数据,建立行光谱区的全程扫描,然后通过计算机快速处理数据,建立样品组分含量与样品光谱之间的数学关系,再测出未知样品样品组分含量与样品光谱之间的数学关系,
14、再测出未知样品中待测组分的光谱,就可以确定其中待测成分的含量。中待测组分的光谱,就可以确定其中待测成分的含量。第二节 农田生物信息的采集与处理 五、农田生物宏观形态结构信息的提取(一)计算机图像处理技术的概念(一)计算机图像处理技术的概念 n计算机图像处理是在计算机中把图像用数字信号的形式表达,计算机图像处理是在计算机中把图像用数字信号的形式表达,并根据需要进行各种处理,称为数字图像处理。并根据需要进行各种处理,称为数字图像处理。n所谓数字图像,就是图像各点的灰度值的二维数组,把它表所谓数字图像,就是图像各点的灰度值的二维数组,把它表示为示为f(x,y),则,则f(i,j)表示图像表示图像f位
15、于(位于(i,j)处象素的同时,还)处象素的同时,还表示该点的灰度。表示该点的灰度。n因此任何图像都可以用多个二维数组表示。因此任何图像都可以用多个二维数组表示。第二节 农田生物信息的采集与处理 五、农田生物宏观形态结构信息的提取(一)计算机图像处理技术的概念(一)计算机图像处理技术的概念 类别类别描述形式描述形式描述的对象描述的对象二值图像二值图像f(x,y)=0,1文字、线条图、指纹等文字、线条图、指纹等浓淡图像浓淡图像0f(x,y)2n1黑白照片、一般黑白照片、一般n=68彩色图像彩色图像fi(x,y),i=R,G,B以三基色表示的彩色图像以三基色表示的彩色图像多光谱图像多光谱图像fi(
16、x,y),i=1,2,m遥感图像,一般遥感图像,一般m=48立体图像立体图像fL,fR由左、右视点得到的同一物体的象对由左、右视点得到的同一物体的象对动态图像动态图像(时间序列)(时间序列)ft(x,y),t=t1,t2,tn动态分析、动画制作等动态分析、动画制作等数字图像的类别数字图像的类别 第二节 农田生物信息的采集与处理 五、农田生物宏观形态结构信息的提取(二)图像输入方法(二)图像输入方法n照片、胶片或实地拍摄的电视图像等一系列模拟图像,在输入计照片、胶片或实地拍摄的电视图像等一系列模拟图像,在输入计算机的过程中,由输入设备(用数码照相机和数码摄像机拍摄的算机的过程中,由输入设备(用数
17、码照相机和数码摄像机拍摄的为数字图像,可直接输入计算机)将其转换成二维阵列(为数字图像,可直接输入计算机)将其转换成二维阵列(XN)个象素,然后将这些点阵的灰度信息(包括色彩信息)数字化个象素,然后将这些点阵的灰度信息(包括色彩信息)数字化n每一象元的灰度值是从每一象元的灰度值是从0到到255中的某一个值,而彩色信息是将自中的某一个值,而彩色信息是将自然界的各种颜色分解成红(然界的各种颜色分解成红(R)、绿()、绿(G)、蓝()、蓝(B)3种基色,种基色,每种基色又分成每种基色又分成0到到255个不同的数量级,几乎所有颜色都可用个不同的数量级,几乎所有颜色都可用RGB三基色的含量多少来反映,农
18、田生物色度信息就是用三基色的含量多少来反映,农田生物色度信息就是用RGB三三基色不同数量级的合成来表示。基色不同数量级的合成来表示。(三)图像处理方法(三)图像处理方法第二节 农田生物信息的采集与处理 五、农田生物宏观形态结构信息的提取 1 1二值图像处理法二值图像处理法2 2图像变换和图像质量的改善图像变换和图像质量的改善3 3图像的特征提取图像的特征提取l几何形状结构信息的提取几何形状结构信息的提取l纹理特征信息的提取纹理特征信息的提取 l颜色特征信息的提取颜色特征信息的提取 第三节 农田气候信息的采集与处理 一、农田气候信息采集与处理系统的一般构成二、农田气候信息采集处理系统的硬件构成
19、三、农田气候信息采集处理系统应用软件 第三节 农田气候信息的采集与处理 一、农田气候信息采集与处理系统的一般构成 第三节 农田气候信息的采集与处理 二、农田气候信息采集处理系统的硬件构成 n气候信息采集模块气候信息采集模块n数据通信输出模块数据通信输出模块n单片机功能扩展模块单片机功能扩展模块第三节 农田气候信息的采集与处理 二、农田气候信息采集处理系统的硬件构成(一)信息采集模块(一)信息采集模块数据采集器有数据采集器有15161516个数据通个数据通道,由多路开关分时选通,完道,由多路开关分时选通,完成空气温度、空气湿度、光辐成空气温度、空气湿度、光辐射、地面风速以及土壤热通量射、地面风速
20、以及土壤热通量等气候信息的采集。等气候信息的采集。第三节 农田气候信息的采集与处理 二、农田气候信息采集处理系统的硬件构成(二)数据通信输出模块(二)数据通信输出模块采集处理系统为方便数据处理、数据存储和图形显示,设置了数据采集处理系统为方便数据处理、数据存储和图形显示,设置了数据通信输出通道,通过通信输出通道,通过RS232C串行通信总线(适宜于串行通信总线(适宜于30m内)和内)和20mA电流环(远距离),将数据送入系统主机,以便对数据作进电流环(远距离),将数据送入系统主机,以便对数据作进一步的处理、分析。一步的处理、分析。(三)系统功能扩展模块(三)系统功能扩展模块为了适应农田气候信息
21、采集、存储、处理的需要,增强单片机为了适应农田气候信息采集、存储、处理的需要,增强单片机系统的功能,系统外扩展了程序存储器、数据存储器、输入系统的功能,系统外扩展了程序存储器、数据存储器、输入/输输出口以及定时器出口以及定时器/计数器。计数器。第三节 农田气候信息的采集与处理 二、农田气候信息采集处理系统的硬件构成(四)农田自动气象站实例(四)农田自动气象站实例澳大利亚澳大利亚MEAMEA自动气象站自动气象站 英国英国DeltaT的的WS自动气象站自动气象站三、农田气候信息采集处理系统应用软件 第三节 农田气候信息的采集与处理 第四节 土壤信息的采集与处理 一、土壤含水量的监测二、土壤养分成分
22、的监测 三、智能化农田节水灌溉监控系统 第四节 土壤信息的采集与处理 一、土壤含水量的监测 lTDR土壤水分测定系统土壤水分测定系统l负压计土壤湿度监测系统负压计土壤湿度监测系统l中子土壤湿度仪中子土壤湿度仪l电阻电阻/电容式土壤湿度监测系统电容式土壤湿度监测系统lFDR土壤水分测定系统土壤水分测定系统l土壤水分遥感监测土壤水分遥感监测第四节 土壤信息的采集与处理 一、土壤含水量的监测(一)(一)TDRTDR土壤水分测定系统土壤水分测定系统 nTDR系统类似一个短波雷达系统系统类似一个短波雷达系统n通过测定电磁波沿插入土壤的探针传通过测定电磁波沿插入土壤的探针传播时间来测定土壤介电常数,进而计
23、播时间来测定土壤介电常数,进而计算整个探针长度土层土壤平均体积含算整个探针长度土层土壤平均体积含水量水量n可以直接、快速、方便、可靠地同时可以直接、快速、方便、可靠地同时独立监测土壤水盐状况独立监测土壤水盐状况n测定结果几乎与土壤类型、密度、温测定结果几乎与土壤类型、密度、温度等因素无关度等因素无关n无需埋设中子管无需埋设中子管n缺点是仪器价格昂贵缺点是仪器价格昂贵TDRTDR法的特点法的特点 第四节 土壤信息的采集与处理 一、土壤含水量的监测(一)(一)TDRTDR土壤水分测定系统土壤水分测定系统 TDRTDR系统的组成系统的组成 输出幅度稳定、输出幅度稳定、频率可调频率可调(20MHz1G
24、Hz)的系列阶)的系列阶跃脉冲信号跃脉冲信号显示器并实现脉冲显示器并实现脉冲幅度和脉冲延迟时幅度和脉冲延迟时间的测量间的测量输出时标脉冲,控制阶跃脉冲产生器与接输出时标脉冲,控制阶跃脉冲产生器与接收器同步,以便在显示器上显示和测量收器同步,以便在显示器上显示和测量应用脉冲调制技术,应用脉冲调制技术,将接收到的高频反射将接收到的高频反射脉冲信号变换为低频脉冲信号变换为低频脉冲信号,送往示波脉冲信号,送往示波器显示、测量器显示、测量第四节 土壤信息的采集与处理 一、土壤含水量的监测(一)(一)TDRTDR土壤水分测定系统土壤水分测定系统 n将长度为将长度为L的波导棒插入土壤介质中,高频电磁脉冲信号
25、从波导棒的的波导棒插入土壤介质中,高频电磁脉冲信号从波导棒的始端传播到终端,并在探头周围产生一个电磁场,由于波导棒终端处始端传播到终端,并在探头周围产生一个电磁场,由于波导棒终端处于开路状态,脉冲信号受反射又沿波导棒返回到始端。检测脉冲从输于开路状态,脉冲信号受反射又沿波导棒返回到始端。检测脉冲从输入到反射回的时间以及反射时的脉冲幅度的衰减,可以反映出土壤的入到反射回的时间以及反射时的脉冲幅度的衰减,可以反映出土壤的电导率,继而计算土壤水盐含量。电导率,继而计算土壤水盐含量。n土壤水盐的电磁测定是基于土壤的介电性质。土壤水盐的电磁测定是基于土壤的介电性质。n介电常数又与土壤水分含量的多少有密切
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 农业 信息技术 第二 信息 采集 ppt
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。