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[学术文献 ] 基于物联网的日光温室冠层特征温度时空变化规律分析 进入全文
农业机械学报
针对日光温室冬季反季节生产中冠层温度时空分布不均的问题,以典型西北日光温室为研究对象,建立了40通道PT100温度场监测系统,对冬季番茄冠层全天候动态温度数据进行采集在此基础上,采用克里金插值算法进行冠层温度场建模通过差分进化算法获取温度极值点,分析了不同天气条件下冠层特征温度的时空变化规律。结果表明,晴天、多云天、阴（雨）天插值验证的R2均大于0.94,平均均方根误差分别为1.34、0.95、0.40℃,该算法更适用于阴（雨）天及夜间低温冠层温度场的插值;在不同天气条件下,温室冠层温度全天整体上呈现西高东低、内高外低的趋势,阴（雨）天温室内温度整体变化规律趋于一致,晴天、多云天气揭被后,受外界光辐射等因素影响室内温度分布差异性较大,晴天夜间温度的下降程度大于阴（雨）天;冠层极值点分布结果表明,在不同天气条件下,极值特征点在日光温室中分布区域基本相同,冠层最高温点主要位于温室中部[22.0m 2.5 m]附近,最低温点主要位于温室东部外膜[4.0m,5.48 m]附近。日光温室冠层极值特征点的获取为温室栽培、温度灾害监测与传感器部署等研究提供了理论基础。
[学术文献 ] 秒尺度温室番茄作物-环境互作模型构建与验证 进入全文
农业工程学报
为了解决现有温室模型时间尺度不统一的问题,该研究建立了一个时间尺度统一的温室番茄作物-环境互作模型,描述作物与环境之间的相互作用,提高模型的精准性。首先,将番茄作物生长模型拆分成SUPPLY、PARTITION、GROWTH3个子模块,针对3个模块在由天数量级时间尺度到秒数量级时间尺度变换时存在的问题,通过模型替换、结构改造、参数辨识等方法对时间尺度进行了转换,并利用EFAST敏感性分析算法将模型中的不确定参数分为敏感参数和不敏感参数两类。然后,在秒时间尺度番茄作物生长模型的基础上,考虑番茄作物对温室环境的实时反馈,结合小气候模型形成包含未知参数的"通用"的互作模型结构。最后,利用贝叶斯优化方法及番茄生产温室的实际数据,分别对互作模型中生长模型和小气候模型的未知参数进行参数辨识,确定互作模型全部结构与参数,得到可用的互作模型。利用该研究得到的秒时间尺度生长模型对2015—2018年上海崇明A8温室番茄产量进行模拟,其与真实产量值间的均方根误差在7.34～18.85 g/m2之间,平均相对误差在5.8%～18%之间,均小于TOMGRO模型与Integrated模型,可以更好地预测产量变化。含作物反馈的小气候环境模型经参数辨识后,模拟番茄作物3个不同生长时期（幼苗期、开花坐果期、结果期）的环境因子（温室内温度、湿度、CO2浓度）变化的平均相对误差均在3%～6%之间,且相较于未考虑作物反馈的一般小气候模型有更好的模拟效果。互作模型的建立将作物与温室小气候环境统一成一个模型,可以为温室环境控制提供模型基础。
[学术文献 ] 采后短时高温对樱桃番茄果实品质的影响 进入全文
植物生理学报
番茄（Solanum lycopersicum）是深受消费者喜爱的果蔬,其营养物质包括各种氨基酸、糖、有机酸、脂类、番茄红素和维生素C等。在番茄采摘和贮运过程中,会受到不同环境因素（如短期高温）对其的影响。本文利用核磁共振技术、高效液相色谱技术和味觉分析系统研究了采后短期高温（1、2和4 h）对番茄果实品质和味觉的影响。结果表明:番茄果实中大部分氨基酸的含量在高温处理1 h后显著降低;随着高温处理时间的延长,果糖、葡萄糖、柠檬酸和维生素C含量显著升高;蔗糖、番茄红素和脂类含量显著降低;甜味、鲜味和涩味的味觉强度增强。短期高温同时会影响与番茄果实品质相关基因的表达,其中AGPL1在处理4 h其表达与0 h相比,表达量显著上调。LOX、Beta/old-gold （B/OG）、PSY1、Tangerine （T）的表达具有随处理时间的延长而下调的趋势。因此,番茄果实在采后应权衡各活性物质升高或损失的比例,尽快采用合理的贮运方式,以降低高温环境对番茄果实货架期造成的影响。
[学术文献 ] 基于UWB与物联网的移动式温室环境监测系统设计与实现 进入全文
农业工程学报
为低成本实现对温室不同区域环境的全面感知,该研究设计了移动式温室环境监测系统,其采用超宽带（Ultra Wide Band,UWB）网状拓扑结构进行分布式组网,节点设备以一主多从的形式对移动工作台实时定位。利用优化后的双向双边测距算法计算各基站与标签之间的距离,通过距离的归一化残差分布判断是否存在非视距（Non Line of Sight, NLOS）误差,利用改进后的增量卡尔曼滤波算法消除NLOS误差,通过Chan算法解算标签准确位置。移动工作台以Arduino控制器为核心,搭载温度、湿度、二氧化碳和光照度传感器,实现对温室环境的实时监测和对移动工作台的远程控制。测试结果表明,系统静态定位最大横向偏差为7.92 cm,最大纵向偏差为7.98 cm,横向和纵向偏差的平均值均<5 cm;移动工作台以0.4 m/s的平均速度行驶,动态定位最大横向偏差为8.7 cm,平均横向偏差为4.7 cm;采集参数上传平均丢包率为2.78%;温度、湿度、光照度和二氧化碳浓度监测相对误差分别低于0.63%、0.34%、0.70%和0.67%,满足温室环境信息移动监测要求。该研究对温室环境调控和温室内作业机具精准定位技术的发展具有一定的理论意义和参考价值。
[学术文献 ] LED光质和日累积光照量对番茄种苗生长及能量利用效率的影响 进入全文
农业工程学报
为了提高育苗质量，降低冬春季低温弱光环境对设施种苗优质生产的制约，该研究利用人工光型植物工厂的LED光照与环控技术研究光质和日累积光照量（Daily Light Integral，DLI）对番茄种苗形态建成和生物量累积的影响，通过对光能利用效率（Light Energy Use Efficiency，LUE）和电能利用效率（Electric Energy Use Efficiency，EUE）的实际测试，分析人工光育苗的能耗水平。光质环境以白色荧光灯为对照，选用红蓝比（R∶B）为0.9的白色LED和R∶B为1.2（L1.2）和2.2（L2.2）的白红LED灯具，在DLI为10.1、12.6和15.1 mol/(m2·d)下培育"丰收"番茄种苗31 d。结果表明：在LED下生长的番茄种苗的壮苗指数、生物量和光合能力均显著优于荧光灯下，增强DLI有利于番茄种苗的形态建成和生物量累积；在L1.2下设置DLI为12.6 mol/(m2·d)时，番茄种苗的株高、茎粗、叶面积、干质量日均增长量（G值）、壮苗指数、及干/鲜质量都达到最大。番茄种苗在相同光质下的光合能力不受DLI的影响，但在L1.2下的净光合速率最高。利用LED生产番茄种苗的LUE和EUE比在荧光灯下显著提高，当DLI为12.6 mol/(m2·d) 时，L1.2下的该值比荧光灯下分别提高79%和321%。因此，R∶B为1.2的白红LED比其他光质更适合番茄种苗生产，推荐DLI为12.6 mol/(m2·d) 作为番茄设施育苗的光环境调控指标。
[学术文献 ] 基于级联卷积神经网络的番茄花期识别检测方法 进入全文
农业工程学报
对作物花期状态的准确识别是温室作物授粉的前提。为提高花期识别的准确率，该研究以温室番茄为例，提出一种基于级联卷积神经网络的番茄花期识别检测方法。首先采用改进的基于特征金字塔花束提取神经网络(Flower Extraction Feature Pyramid Networks, FE-FPN)实现番茄花束的局部区域提取，并采用Prim 最小生成树对提取的花束区域图像进行识别优先级排序，然后按序将其输入到改进的Yolov3 网络，实现番茄花朵不同花期的精准辨识检测。在包含4 类花期、共1 600 幅样本的番茄花束图像数据集上进行试验验证，本文方法对番茄不同花期的检测性能较好，平均检测精度达到了82.79%，平均单张检测时间为12.54 ms，各花期检测精度为花蕾期85.71%、全开期95.46%、谢花期62.66%、初果期88.34%；相比Mask R-CNN 和空间金字塔池化网络（Spatial Pyramid Pooling Networks, SPP-Net），平均检测精度提高了3.67 和2.39 个百分点，而且识别错误率比基础Yolov3 网络降低了1.25 个百分点。最后，将本文所提方法部署到大型玻璃温室环境下番茄授粉机器人上进行实际验证，识别准确率为76.67%，除去漏提取花束准确率达85.18%。研究结果可为设施番茄授粉机器人的精准作业提供重要依据。
