基于反射光谱的植物群体叶绿素含量监测系统的研制

针对农业生产环境中植物群体叶绿素的监测,该文提出了一种基于可见-近红外反射光谱的植物群体相对叶绿素含量实时监测系统。系统以太阳光为光源,设计了特殊光路同时获得植物冠层反射的700和830 nm 2种波长光信号以及该2种波长光的入射信号。采用ZigBee协议搭建无线传感器监测网络,由终端节点将以上光路获取的4路信号进行采集和处理,并将其转发至协调器,进而由协调器发送至用户中心进行计算与存储。系统试验研究中测量的有效样本点共124个,将前36个点的两波长吸光度值与样本叶绿素指数值采用最小二乘法进行多元回归,建立定量分析模型,模型决定系数和标准差分别为0.919和9.26958;用后88个点建立预测...

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Published in农业工程学报 Vol. 30; no. 10; pp. 160 - 166
Main Author 谭文静 王永千 赵鹏飞 范利锋 黄岚 王忠义
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 农业部农业信息获取技术重点实验室，北京 100083 2014
中国农业大学信息与电气工程学院,北京,100083%中国农业大学信息与电气工程学院，北京 100083
Subjects
ZigBee
作物
光谱分析
叶绿素
无损检测
ZigBee
nondestructive testing
作物
chlorophyll
光谱分析
spectral analysis
无损检测
crops
叶绿素
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ISSN1002-6819
DOI10.3969/j.issn.1002-6819.2014.10.020

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Summary:针对农业生产环境中植物群体叶绿素的监测,该文提出了一种基于可见-近红外反射光谱的植物群体相对叶绿素含量实时监测系统。系统以太阳光为光源,设计了特殊光路同时获得植物冠层反射的700和830 nm 2种波长光信号以及该2种波长光的入射信号。采用ZigBee协议搭建无线传感器监测网络,由终端节点将以上光路获取的4路信号进行采集和处理,并将其转发至协调器,进而由协调器发送至用户中心进行计算与存储。系统试验研究中测量的有效样本点共124个,将前36个点的两波长吸光度值与样本叶绿素指数值采用最小二乘法进行多元回归,建立定量分析模型,模型决定系数和标准差分别为0.919和9.26958;用后88个点建立预测集,模型预测值与标准值建立的线性函数决定系数为0.913,标准差为9.372,系统稳定性试验变异系数CV〈1.82%。结果表明,该系统可用于自然光照条件下群体叶绿素的准确测量与实时监测,为精细农业自动无损检测技术提供理论及实践基础。
Bibliography:Tan Wenjing, Wang Yongqian, Zhao Pengfei, Fan Lifeng, Huang Lan, Wang Zhongyi（1. College of Information and Electrical Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China; 2. Key Laboratory of Agricultural Information Acquisition Technology, Ministry of Agriculture, Beijing 100083, China）
11-2047/S
crops;chlorophyll;spectral analysis;nondestructive testing;ZigBee
To monitor the changes of group chlorophyll for field plants, in this paper, a real-time monitoring system was developed based on Vis/NIR（visible and near-infrared） reflected spectroscopy using a nondestructive method. Reflectance at 700 nm was found to be a very sensitive indicator of chlorophyll concentration, but reflectance of wavelengths at a near infrared band was not. Calculating the reflectance properties of wavelengths at 700 nm and 830 nm can represent chlorophyll values in green leaves. To obtain physiological information of a plant from remote and different fields, a wireless sensor network（WSN） was set up using a ZigBee protoc
ISSN:1002-6819
DOI:10.3969/j.issn.1002-6819.2014.10.020