农业信息技术导论5信息采集处理讲解.ppt

云南省高校农业信息技术重点实验室 云南省高校农业信息技术重点实验室 第五章：农业信息采集技术 李文峰 liwf83@126.com 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 定义： 运用包括卫星遥感技术、田间传感技术等综合的现代信息技术，对各方面的农业信息进行全方位、全覆盖地获取。 方向： 自动化、准确性、实时性、快速获取 /集成性、智能化 分类： 人工信息采集技术、半自动技术、自动技术 传统信息采集技术、现代信息采集技术 第一节 农业信息采集概述 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 传统技术 第一节 农业信息采集概述 传感器技术 遥感技术 数据采集仪器 空间定位仪、光合作用仪、养分测定仪 社会调研 抽样调查 样品测试 现代技术 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 发展： 第一节 农业信息采集概述 高分辨率传感器 土壤养分、水分、空气温度、湿度、风力等 能够转化为光、电等可用的数据 高空、地面遥感 宏观数据 生物学数据 难以检测的数据 无损检测 研究为主，应用不足，实际生产中应用水平低 智能化、快速、精确性等方面仍不足，多为研究阶段 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 主要是基于各种物理、化学、生物学和光学的过程、定律、效应等，完成信息转换。 传感器类型： 电阻式传感器：根据导电体电阻变化规律 电感式传感器：根据电场与磁场的相互效应 电容式传感器：根据电容与电板面积、介质特性关系 数字式传感器：转换为数字信号输出的 电动势式传感器：转换为电动势信息号的（内部电源） 压电式传感器：根据压电效应 第二节 农业信息采集原理 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 农业信息放大： 解决传感器的信号微弱和噪声严重问题。提高信息采集的精度和灵敏性。 仪用放大器 隔离放大器 农业信息调制与解调 传感器输出信号多为微弱的直流或缓变信号，易受环境影响导致信息衰减或失真——调制 在使用时，从调制信号中将原信号还原再现——解调 模拟信号调制、数字信号调制 调幅、调频、调相 第二节 农业信息采集原理 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 传感器选择技术 确定传感器类型 依据测量目的、农业信息特点、农业环境、信号类型 线性范围和量程 线性范围有限，范围内测量准确性高 灵敏度： 对外界变化的响应情况 精度： 数据精确度（对比天平） 稳定性、可靠性： 两次或多次测量的相互干扰，传感器的使用寿命、环境适应性能 第三节 农业信息采集技术 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 农业信息处理技术 对农业信息检测信号的某种加工变换，使传感器中输出信号多余成分消弱，除掉干扰和混杂噪声，或将信号转换为可以识别的形式和参数。 信号时域分析（时间为横坐标，分析幅值及相关特征数据） 相关性分析：时间相关性，相似信号的相关性 概率密度分析：信号幅值落在某一范围内的频率 第三节 农业信息采集技术 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 农业信息处理技术 信号频域分析（频率为横坐标，分析幅值和相位） 连续频谱分析（周期性） 离散频谱分析（非周期性） 数字化滤波处理 采用一定的算法仿真实际的滤波，对数字信号进行仿真滤波处理 有限脉冲响应FIR、无限脉冲响应IIR 第三节 农业信息采集技术 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 农业信息采集关键技术——农田信息采集技术 农田生物信息采集技术 结构信息采集： 农田生物物质组成（通过红外光谱传感器、试验室仪器） 生物形态结构（三维数字化仪） 外部形态信息采用计算机视觉技术 微观信息采用显微技术和成像技术 生理功能信息采集： 光合作用测定仪、微电极技术、微重量传感器 结合室内检测，人工气候箱。 第三节 农业信息采集技术 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 农业信息采集关键技术——农田信息采集技术 农田气候信息采集技术 大气湿度信息采集 大气温度信息采集 太阳辐射信息采集 风速与风向信息采集 降雨信息采集 气压信息采集 第三节 农业信息采集技术 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 农业信息采集关键技术——农田信息采集技术 农田土壤信息采集技术 土壤含水量 TDR 电阻/电容式 中子土壤湿度仪 FDR 土壤营养成分 ISFET（电导体原理，关键在于选择膜的设计） 养分室内测试仪器（探头式、液体光谱） 第三节 农业信息采集技术 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 * 农业信息采集关键技术——谷物品质信息采集技术 农田土壤信息采集技术 外部品质 大小、破损、规则性等 内部成分 蛋白质、脂肪、淀粉、面筋、水分 电子鼻与电子舌系统 电子鼻，气味扫描仪（选择性气敏传感器） 电子舌，传感器敏感膜 第三节 农业信息采集技术 * 云南省高校农业信息技术重点实验室 *