基于光譜學(xué)原理和ARM技術(shù)的溫室番茄長(zhǎng)勢(shì)研究和儀器開(kāi)發(fā).pdf

1、隨著現(xiàn)代高科技農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，設(shè)施農(nóng)業(yè)作為高科技農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，已經(jīng)越來(lái)越多的為人們所關(guān)注。設(shè)施農(nóng)業(yè)主要包括設(shè)施園藝和設(shè)施養(yǎng)殖兩大部分。在設(shè)施園藝中，蔬菜養(yǎng)殖是重中之重，關(guān)系到人們的日常生活，而番茄作為人們最常見(jiàn)的蔬菜之一，在日常生活中發(fā)揮著重要的作用。因此研究其生長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)，利用光譜技術(shù)獲取其生物信息是是非常必要的。
　　 本課題是在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家精細(xì)農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，在本課題之前，本實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)對(duì)溫室中黃瓜的長(zhǎng)勢(shì)信息進(jìn)行

2、了光譜分析，從而確定了溫室中作物的生長(zhǎng)情況與其光譜之間的高相關(guān)性。本課題利用光譜分析技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一種用于預(yù)測(cè)溫室番茄葉片葉綠素含量的新型作物長(zhǎng)勢(shì)儀。儀器選擇527nm和 762nm兩個(gè)波長(zhǎng)作為特征波長(zhǎng)。由一個(gè)“Y”型光纖，兩個(gè)硅光電池，一個(gè)信號(hào)處理單元，中心處理器及友好的人機(jī)交互界面組成。由番茄葉片反射回來(lái)的反射光經(jīng)過(guò)“Y”型光纖到達(dá)硅光電池的表面，硅光電池可以將此光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。然后經(jīng)過(guò)信號(hào)處理單元的放大濾波轉(zhuǎn)換成可以經(jīng)CPU處理

3、的電壓信號(hào)。根據(jù)測(cè)量得到的光譜反射率可以計(jì)算出番茄葉片的光譜系數(shù)，再根據(jù)光譜系數(shù)以預(yù)測(cè)溫室番茄葉片葉綠素含量。儀器選擇了基于ARM' Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103RBT6作為儀器的主處理器來(lái)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理、顯示以及存儲(chǔ)等，還設(shè)計(jì)了兩種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式：U盤(pán)存儲(chǔ)和SD卡存儲(chǔ)。以及兩種與計(jì)算機(jī)通信的方式：USB通信和串口通信。本儀器在溫室試驗(yàn)中取得了較好的結(jié)果，在番茄葉綠素含量檢測(cè)中，達(dá)到了0.94，證明本儀器具有良好的預(yù)