多传感器信息融合技术在农业工程领域的探索与实践
摘要
关键词
多传感器;信息融合技术;农业工程领域
正文
前言:近年来,随着我国经济的不断发展,科学技术也取得了较大进步,多传感器信息融合技术作为一种重要的数据处理技术,被广泛应用于农业工程领域。信息融合是将不同来源、不同层次、不同结构的数据进行综合处理,获得更全面、更准确、更可靠的信息,从而为决策提供更加准确的依据。由于农业工程领域对数据采集设备要求较高,且数据量大,因此需要采用多传感器信息融合技术,提高农业工程领域数据采集设备的数据质量,为农业工程领域决策提供可靠依据。此外,多传感器信息融合技术能够对不同种类、不同级别的信息进行综合处理,具有较强的抗干扰能力及信息融合能力。
一、多传感器信息融合技术概述
1.1 多传感器概念及分类
多传感器是指在一个系统中,利用多个不同类型的传感器,以某种特定的方式采集、传输和处理信息,获得比单个传感器更加丰富的信息。多传感器主要包括光学传感器、激光雷达、激光测距仪、地磁传感器、气压计等。根据获得信息的方式不同,多传感器可以分为被动多传感器和主动多传感器。被动多传感器主要包括超声波、红外热像仪等,主动多传感器主要包括视觉传感、语音传感和其他一些信息传感装置[1]。
1.2 信息融合技术概述
信息融合技术是将来自多个传感器的多个不同层次、不同结构、不同类型的信息进行综合处理,并根据相应的决策准则,对信息进行决策,从而得到比单个传感器更准确、更全面、更可靠的信息的技术。多传感器信息融合技术是对来自不同来源、不同层次、不同结构的信息进行综合处理,根据不同的需要分别提取所需的信息,从而提高系统的可靠性、精确性和鲁棒性。在农业工程领域中,多传感器信息融合技术主要用于目标检测与识别,对目标进行分类与识别;此外,还可以用于环境监测和灾害预警,例如对建筑物进行状态监测和灾害预警等[2]。
1.3 多传感器信息融合技术在其他领域的应用
多传感器信息融合技术还可以应用于医疗、军事和航空航天等领域,如在医疗领域中,可以利用多传感器信息融合技术对患者的各种生命体征进行综合检测,从而及时发现患者的病情变化并采取有效措施;在军事领域中,多传感器信息融合技术可以用于战场态势感知,为指挥员提供更加全面、准确的信息,从而为制定正确的作战决策提供支持。
二、多传感器信息融合技术在农业工程领域的应用现状
2.1 多传感器信息融合技术在农业工程领域的概述
信息融合技术是一种综合性的信息处理技术,它把多个传感器所收集到的信息进行融合,以获取更为可靠、准确和全面的信息,从而达到更好的决策支持。在农业工程领域,多传感器信息融合技术是将各个传感器采集到的数据经过处理后进行融合,再以系统的方式输出决策信息,对农业工程进行决策支持。农业工程中常用的多传感器包括土壤温湿度传感器、作物生长环境参数传感器、作物长势监测传感器、病虫害监测传感器等。不同的多传感器信息融合技术适用于不同的农业工程领域,因此,在农业工程中合理应用多传感器信息融合技术可以使农业工程更为科学。
2.2 多传感器信息融合技术在农业生产中的应用
多传感器信息融合技术在农业生产中的应用主要表现在以下几个方面:一是自动控制领域,如实现拖拉机、联合收割机等农业机械的自动控制,实现对田间的精准作业等;二是在农业机械导航领域,如将多传感器信息融合技术应用于农业机械的导航系统,提高农业机械的导航精度;三是在农机作业领域,如实现对拖拉机进行精确作业,提高作业质量;四是在农业装备智能化方面,如利用多传感器信息融合技术实现对农业装备的远程监测等。总之,多传感器信息融合技术在农业生产中的应用为我国农业工程领域的发展提供了一定的技术支持。
三、多传感器信息融合技术在农业工程领域的探索与实践
3.1 数据采集与处理
在农业工程领域,通常采用传感器对植物生长环境中的温度、湿度、光照强度、CO2浓度等参数进行采集,并通过无线通信网络将采集到的数据传输至信息处理系统,对其进行分析与处理。以环境数据为例,为了更加直观地观察农作物的生长情况,通常采用多个传感器对环境数据进行采集,通过传感器获取温度、湿度、CO2浓度等环境参数。这些数据在经过计算机分析与处理后,能够得出农作物生长所需的最佳环境条件。比如:在农作物的生长过程中,多个传感器可以分别获取土壤温度、空气湿度、光照强度等环境参数,再将这些参数进行融合,最终得出农作物所需的最佳生长环境条件。
3.2 信息融合算法与模型
信息融合算法与模型是信息融合技术应用的关键,根据信息融合算法与模型的不同,可将其分为两大类:基于规则的算法和基于专家系统的算法。其中,基于规则的算法主要是通过利用专家知识,对多源信息进行分析与处理,然后根据得到的结果实现对信息融合系统的决策支持。而基于专家系统的算法主要是通过利用专家系统知识库,将专家知识转化为规则,实现对多源信息进行分析与处理。通常情况下,农业工程领域对信息融合系统的要求较高,因此应采用基于规则的算法。而对于一些复杂工程问题,则可以采用基于专家系统的方法进行分析与处理。
3.3 农业工程实践案例
3.3.1 多传感器信息融合在农作物生长监测中的应用
信息融合技术在农业工程领域中的应用,主要是通过将多传感器信息进行融合,再利用信息融合模型进行分析与处理,实现对农作物生长状态的监测。目前,针对农业工程领域中的环境数据采集与处理技术已有较多研究成果,但在农作物生长监测中的应用相对较少。在农作物生长过程中,通常需要通过多种环境数据进行分析与处理,而多传感器信息融合技术可以将环境数据进行融合,并根据信息融合结果实现对农作物生长状态的监测。因此,利用多传感器信息融合技术对农作物生长状态进行监测,具有较高的工程应用价值,将成为农业工程领域中的一项重要技术手段。
3.3.2 多传感器信息融合在农田灌溉中的应用
信息融合技术在农田灌溉中的应用,主要是将多个传感器信息进行融合,根据信息融合结果进行分析与处理,提高系统的可靠性与精确性。以农业工程领域中的节水灌溉技术为例,在农田灌溉过程中,通常采用喷灌、滴灌、微喷灌等节水灌溉技术。多传感器信息融合技术可以对各种灌溉方式的优缺点进行分析,并根据不同的灌溉方式设计相应的灌溉策略。比如:在喷灌灌溉过程中,采用多传感器信息融合技术可以实现对喷灌高度、速度及喷灌压力等参数的优化设计,从而实现对喷灌工作效率的提高;而在微喷灌灌溉过程中,多传感器信息融合技术可以实现对土壤湿度、CO2浓度等环境参数的优化设计。
结语:目前,国内外关于多传感器信息融合技术的研究已有较多成果,但在农业工程领域中的应用还比较少。随着农业工程领域对信息融合技术需求的不断提高,多传感器信息融合技术也将得到更加广泛的应用。
参考文献:
[1]贾建强。信息融合技术在农业工程领域中的应用研究。陕西科技大学学报(自然科学版),2019,33 (02):17-20.
[2]田志辉。农业工程领域中的多传感器信息融合技术研究与应用。河北科学技术出版社,2020.
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