农业信息技术 chapter2 农业信息采集

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1、农业信息技术第二章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）经过传感器转换为方便处理的电量（一般为电压、电流、电阻和脉冲量）信号。通常系统采集的信号多为

2、模拟信号，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、信号变换、滤波、放大、隔离保护等功能。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（二）数据采集器多路开关MUX测量放大器采样保持器S/H数模转换器A/D完成多路信息的采集、放大和数字化处理Analogue－to－digital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I/O接口（I/O，是input/output的缩写，即输入输出端口）微机接口是计算机与

3、外界进行信息交换的通道和窗口。采集器输出的数字信号经总线送给微机接口，再经I/O通道送给微机处理。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。（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及时交换信息。监控程序在在线状态下，能接收来自键盘或接口的操作命令，并解释、执行，实现系统硬、软件资源的管理。（五）应用软件与监控程序应用软件监控程序是计算机数据采

4、集管理系统的灵魂，有了应用软件才能充分发挥采集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信息采集功能数据处理功能数据存储功能控制功能自诊断功能信息输出功能定时采集、实时采集；单项采集、多项采集数字滤波、A/D转换、标度转换、线性化处理等数据运算、数据变换、图形处理等预处理二次处理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系统定时采集、分时操作都按时钟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、

5、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农作物生理功能信息农作物结构信息农作物病虫草害信息微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层次性多元性弱信息时空分布随空间和时间不断发生动态变化注重实时性和空间分布差异采用弱信息提取与恢复技术，使弱信息变强包含于复杂的环境信息中多种组分信息的叠加多组分信息分离技术，运用化学计量学方法物

6、种不同、生长有异、结构有别微观：光谱/波谱/色谱/质谱；宏观：感官定性/图形图像方法第二节农田生物信息的采集与处理二、农田生物信息采集与处理系统（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。1．硬件部分1）信息检测系统图像传感器光谱传感器生理信息传感器实验室分析仪器1．硬件部分2）信号调理系统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）的模拟量上即为模拟信号。模拟信号被计算机采集以前需要进行调理，提高信噪比。信号调理系统包括：滤波器、积分器、调制解调器、锁相放大器和厢车式积分器

7、等。1．硬件部分3）计算机硬件系统接口电路计算机计算机输入输出设备1．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。2．软件部分1）信息预处理软件方法：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。2）信息提取软件弱信息----计算机差谱技术、计算机导数技术；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：逐步回归分析法（SRA）、主成分回归法（PCR）、偏最小二乘法（PLS）等。纹理特征信息----利用

8、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、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.农田生物信息检测微观形态结构和组分的信息检测宏观形态结构