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基于农业物联网的温室小气候环境监测系统的设计与节能研究

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基于农业物联网的温室小气候环境监测系统的设计与节能研究

作者：姚杰鹏山西农业大学

学位级别：硕士

近年来,温室种植技术得到了迅速的推广和应用,它提高了作物的产量,解决了农作物生长的季节问题。然而,由于温室作物对其种植环境要求较高,怎样对室内的温度、湿度及光照度等环境因素进行控制已成为人们正在研究和解决的重要课题。传统... 详细信息

近年来,温室种植技术得到了迅速的推广和应用,它提高了作物的产量,解决了农作物生长的季节问题。然而,由于温室作物对其种植环境要求较高,怎样对室内的温度、湿度及光照度等环境因素进行控制已成为人们正在研究和解决的重要课题。传统的温室监测与控制系统多采用有线连接,其纵横交错的复杂布线,往往造成使用不便、系统的安装维护困难和可靠性差等问题有线连接更多的被传统的控制系统与温室监测所使用,由于繁冗复杂的布线,常常会导致安装维护困难、使用不便和可靠性差的问题。最新的发展方向便是全面使用无线传输、嵌入式及智能控制技术去建造智能大棚。本文在系统架构模型和网络通信协议的基础上,描述了温室群监测应用系统的具体设计和实现方案,并研究了无线局域网中节能的方法。论文的主要研究内容是:从应用环境,环境配置、数据需求、传感器和监测方法、网络结构、网络容错性和实时性要求等角度分析无线局域网在农业应用上的特殊性。设计并实现了一种无线通信温室监测系统。系统采用ZigBee技术完成了连栋温室信息的采集与汇聚;基于GPRS移动网络实现了信息的无线远程传输;利用VC6.0,开发了基于Windows平台的显示系统。实验结果表明数据传输可靠、稳定,满足现代温室信息采集、传输和显示的需求。针对基于物联网的温室小气候环境监测系统,分析了温室监测子网的网络拓扑结构,发现节点间沉重的中继负载使节点死亡很快,导致网络服务中断。针对这一问题,提出了一种基于博弈论能耗均衡的分簇路由(GDCR)算法。该算法通过建立一个节点能量状态、密度和链路质量为效益的博弈模型,并通过纳什均衡来寻找能耗均衡、链路稳定性的最优传输链路。最后,对系统的功能进行了测试,结果表明:温度、空气湿度、光照度最终通过无线传输很好的在控制终端的界面上实时的显示。且满足系统设计的低延迟和稳定性的要求。

关键词：温室物联网 ZigBee 博弈论能耗均衡

基于多源遥感数据鄱阳湖流域近20年变化监测研究

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基于多源遥感数据鄱阳湖流域近20年变化监测研究

作者：姚杰鹏河南理工大学

学位级别：硕士

鄱阳湖是中国第一大淡水湖,对鄱阳湖的水文变化进行持续监测,可以为流域内生态环境变化提供基础数据。受湖底地形及环境气候的影响,其水域和周围湿地具有显著的季节性动态变化。借助遥感技术实时性、动态性和周期性,可以大范围、及时地... 详细信息

鄱阳湖是中国第一大淡水湖,对鄱阳湖的水文变化进行持续监测,可以为流域内生态环境变化提供基础数据。受湖底地形及环境气候的影响,其水域和周围湿地具有显著的季节性动态变化。借助遥感技术实时性、动态性和周期性,可以大范围、及时地对湖泊水域和洲滩湿地进行监测。本文利用多源遥感数据,开展对鄱阳湖水域面积和湿地年内与年际变化的监测研究,并针对2020长江流域五十年一遇的洪水事件,对鄱阳湖流域湖库蓄洪潜力进行了遥感定量估算。本论文的主要研究工作和结论如下:(1)基于GEE(Google Earth Engine)平台获取鄱阳湖1999～2018年GSW(Global Surface Water)的月度水体(Monthly Water History)对鄱阳湖进行季度水体的合成,研究鄱阳湖76个季度水域面积的长时序变化。由于少量时段季度水体的缺失,本文基于百分位切割获取的水淹频率值重建鄱阳湖逐季度完整水域范围,解析鄱阳湖水域面积的季节变化规律。研究结果表明,鄱阳湖水域面积存在显著的年际变化和明显的季节性。丰水期的夏、秋两季,夏季的水域面积稍高于秋季,但也有部分年份存在相反的情况;丰水期水域范围往往大于枯水期,但2006年秋季水域面积全年最小。(2)基于GEE平台利用Sentinel-1&2和Landsat-8卫星的2017-2019年所有可以获取的不同时相影像,采用随机森林分类(Random Forest,RF)方法,对研究区的湿地进行遥感分类和信息提取,发挥海量遥感影像在湿地宏观连续监测的优势,解析鄱阳湖湿地的年际、年内时空动态变化特征,结果表明:Sentinel-1&2、Landsat-8影像为鄱阳湖湿地动态变化监测提供良好的数据基础;对3年分类结果进行统计分析,各湿地类型在年内均呈现出动态变化的特点,在每年2月泥滩和草洲面积到达年内最大,水体面积为年内最小,每年6、7月份水域面积达到年内最大,泥滩和草洲面积最小,季节性变化明显;月度时间序列的分类结果,能更准确地说明湿地类型的月度和季度变化。(3)针对2020年中国南方洪涝灾害中的鄱阳湖流域,基于GEE平台获取在2020年1月到10月所有可获取的不同时相Sentinel-1影像,采用Edge Otsu算法,对鄱阳湖流域大于1 km的湖库进行水体提取,提取的水域范围分别结合湖盆地形和SRTM DEM对鄱阳湖流域湖库的蓄水能力进行了估算。结果表明:Sentinel-1为鄱阳湖监测水体动态变化具备提供高时间分辨率的数据能力,Edge Otsu算法提取水体精度高达95%以上,水体提取效果较好;鄱阳湖和鄱阳湖流域其他湖库水域面积总和变化趋势一致,都呈现先增后减的单峰趋势;DEM结合湖库矢量边界,结合经验公式可估算湖泊储量,从湖库水量变化的角度来理解通江流域/通江湖泊对洪水的调蓄作用,2020年1月到10月鄱阳湖的最大吞吐量为12.18 km,鄱阳湖流域其他大于1 km的湖库总吞吐量为2.94 km,鄱阳湖流域的蓄洪能力为15.12km。

关键词：鄱阳湖流域鄱阳湖湿地遥感 GEE 水面变化湖泊水量

同型半胱氨酸对急性高血压性脑梗死颈动脉斑块稳定性及D—二聚体影响的临床研究

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同型半胱氨酸对急性高血压性脑梗死颈动脉斑块稳定性及D—二聚体...

作者：姚杰鹏河北大学

学位级别：硕士

目的:脑卒中(cerebral stroke)在国内发病率越来越高,且具有很高的致残率和死亡率,大部分患者留有后遗症,丧失了劳动能力,给家庭造成沉重负担。近几年来,青壮年发生脑梗死的概率升高,加强对脑梗死的预防及治疗已刻不容缓。脑梗死(Cerebr... 详细信息

目的:脑卒中(cerebral stroke)在国内发病率越来越高,且具有很高的致残率和死亡率,大部分患者留有后遗症,丧失了劳动能力,给家庭造成沉重负担。近几年来,青壮年发生脑梗死的概率升高,加强对脑梗死的预防及治疗已刻不容缓。脑梗死(Cerebral Infarction,CI)是指颅内血管发生狭窄闭塞或血栓形成致使脑组织缺血缺氧,出现各种临床症状,占所有脑卒中类型70%以上。目前发现脑梗死的危险因素很多,如高血压、糖尿病、长时间的吸烟或酗酒、血脂异常等。我国由于人口基数大,造成患高血压的人口数量庞大,近年来发现高血压人群中同时存在同型半胱氨酸(Homocysteine,Hcy)升高的比例占据了很大一部分,所以提出了H型高血压的概念,高同型半胱氨酸与高血压,互相影响,既促进了动脉硬化的发生,又使脑卒中的发病率上升。对神经内科患者进行颈动脉超声检查由来已久,超声检查价格低廉、简便易行、对患者无创伤性且依从性好,有利于疾病的长期随访。颈部血管彩超是运用多普勒技术,清楚的显示每段血管的血流情况,可及早发现颈动脉粥样硬化,分析颈部血管的狭窄程度、斑块的特征和稳定性等,及早给予健康指导和治疗,也为脑卒中患者准确提供颅内外的血管情况,为临床治疗选择最佳方案提供可靠地辅助检查资料。D-二聚体(D-dimer,DD)是机体纤维溶解功能增强的产物,一定程度上表示体内存在血栓形成。D-二聚体在多种血栓性疾病中,如肺栓塞、静脉血栓形成有诊断意义,以往研究证实脑梗死发病后DD会升高,但临床证据不足。本次研究同型半胱氨酸(Homocysteine,Hcy)对急性高血压性脑梗死颈动脉斑块性质的影响及D-二聚体分析,以加强临床医师对H型高血压的重视及治疗,对颈动脉高危斑块患者及早进行干预,对于降低脑梗死发病率,减轻患者家庭经济压力和社会负担都有重要意义。材料及方法:1、选取河北省保定市第一中心医院2017年4月至2017年12月在我院神经内科诊治的急性高血压性脑梗死患者,在排除了其他基础疾病如:高血脂、糖尿病、严重心脏病(房颤等)、长期大量吸烟患者后,从中选择了138例既往无脑血管病、发病时间明确(72小时内)的患者。2、(1)收集患者一般情况:年龄、性别等;排除了的基础疾病包括:高血压病、糖尿病、心脏病等;排除了既往有吸烟史、饮酒史的患者;化验资料:血脂、同型半胱氨酸、D-二聚体。(2)患者入院后均常规进行头颅MRI(含DWI)检查以明确诊断脑梗死。将诊断明确的高血压性脑梗死患者按Hcy值分为三组:分别为:Hcy较高组(Hcy>30mmol/L)46例、Hcy轻度升高组(Hcy=15mmol/L0mmol/L)74例和Hcy较低组(Hcy0.05),来自同一总体,具有可比性。Hcy较高组、Hcy轻度升高组和Hcy较低组三组患者存在的高风险斑块经过秩和检验后结果有差异,P30mmol/L)中的高风险程度斑块增多,脑梗死复发可能性较大,Hcy较高组、Hcy轻度升高组与Hcy较低组D-二聚体统计学上无差异(P>0.05),三组患者D-二聚体含量无差别。结论:随着Hcy升高可能使患者高血压性脑梗死颈动脉斑块的风险程度增加,脑梗死复发的可能性较大。高Hcy血症可能引起了颈动脉斑块特别是易损斑块的危险程度升高进而增加了斑块脱落的概率。D-二聚体含量在三组患者中无明显差别,但D-二聚体只是众多凝血因子家族中一员,并不能代表HCY与体内凝血功能异常无关。在患者入院时及时发现颈动脉高风险斑块,更好判断患者预后,及时进行沟通和治疗,有利于患者长期高质量的生存。

关键词： Hcy 高血压脑梗死颈动脉斑块 D-二聚体

铜尾矿改性水泥基地聚合物注浆材料性能与机理分析

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1107-1119页

作者：付宏渊姚杰邱祥长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114

为促进岩土工程绿色发展,提高尾矿资源化利用效率,选取铜尾矿制备铜尾矿改性水泥基地聚合物注浆材料,研究水固比、铜尾矿掺量、碱激发剂用量及碱激发剂模数对改性浆液各性能指标的影响规律及微观机理。研究结果表明:掺入尾矿有利于改善... 详细信息

为促进岩土工程绿色发展,提高尾矿资源化利用效率,选取铜尾矿制备铜尾矿改性水泥基地聚合物注浆材料,研究水固比、铜尾矿掺量、碱激发剂用量及碱激发剂模数对改性浆液各性能指标的影响规律及微观机理。研究结果表明:掺入尾矿有利于改善改性浆液力学性能,掺入碱激发剂能提高改性浆液整体的反应程度,减小改性浆液析水率;综合考虑各项性能指标,选取改性浆液最佳配比,即水固比为1.0,铜尾矿掺量为30%(质量分数,下同),碱激发剂用量为4%,碱激发剂模数为1.6;相较于纯水泥浆液,改性浆液最佳配比黏度减小11.1%,流动度增大22.3%,析水率减小29.7%,28 d结石体抗压强度仅减小9.5%,耐久性能良好;改性浆液发生地聚合物反应形成了具有三维空间网状结构的C-A-S-H凝胶和N-A-S-H凝胶等胶凝物质。本研究成果可为岩土工程提供高性能低成本的注浆材料,同时还将为尾矿等固废材料资源化利用提供参考。

关键词：岩土工程注浆材料铜尾矿地聚合物碱激发微观机理

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淳安县火石桥村集体林权流转价值评估研究

淳安县火石桥村集体林权流转价值评估研究

作者：顾姚杰兰州财经大学

学位级别：硕士

在响应中央生态文明建设战略的背景下,集体林权流转价值的内在认知亟待深化和拓宽。当前学界对集体林权流转价值的内在本质及其范畴划分的研究仍显不足,迫切需要开展更为系统且深入的理论探究,以为集体林权流转价值的科学评估奠定坚实... 详细信息

在响应中央生态文明建设战略的背景下,集体林权流转价值的内在认知亟待深化和拓宽。当前学界对集体林权流转价值的内在本质及其范畴划分的研究仍显不足,迫切需要开展更为系统且深入的理论探究,以为集体林权流转价值的科学评估奠定坚实的基础。本文首先系统梳理了国内外相关领域的既有研究成果,旨在明晰集体林权流转价值的根本属性及其分类结构,并以此为依据框定了本研究的关注价值评估领域。随后,本研究构建了一个综合性的集体林权流转价值评估框架。在经济价值层面,以森林蓄积量为核心参数,量化林木资源的经济价值,并采用灰色预测模型与收益法相结合的方式,对淳安县火石桥村集体林权的经济价值进行了详尽的量化分析。而在生态价值计量环节,采用了融合绿地成本法与碳税法的综合性评估手段,通过对固碳释氧能力的定量测评,准确界定了评估对象的生态价值。本研究的主要发现表明:随着碳交易市场的正式启动,林木生态固碳价值的货币化特征为集体林权流转价值的构成增添了新的考量维度,生态价值得以合理地融入林权流转总价值评估体系之中。在量化集体林权流转中的经济价值参数时,灰色预测模型展示了其独特的优越性。由于该模型对数据需求较少、计算负荷较低,因而有利于在实际应用中便捷高效地评估集体林权的经济价值。基于以上结果,本研究可以为实现集体林权确定合理的流转价格提供理论基础。另一方面,本次研究在相关预测领域,引入灰色预测模型,进一步创新现有集体林权流转价值评估方法。

关键词：集体林权流转改革集体林权流转价值生态价值灰色预测

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基于博弈论能耗均衡的分簇路由协议

中国科技论文 2019年第3期14卷 291-295页

作者：杨怀卿姚杰鹏杨华山西农业大学信息科学与工程学院

针对物联网温室小气候环境监测系统,分析了温室监测子网的网络拓扑结构,发现节点间沉重的中继负载会使节点很快死亡,导致网络服务中断。为了降低无线传感网的能耗,均衡节点任务的分配,提出一种基于博弈论能耗均衡的分簇路由协议(game th... 详细信息

针对物联网温室小气候环境监测系统,分析了温室监测子网的网络拓扑结构,发现节点间沉重的中继负载会使节点很快死亡,导致网络服务中断。为了降低无线传感网的能耗,均衡节点任务的分配,提出一种基于博弈论能耗均衡的分簇路由协议(game theory based on energy density cluslering routing,GDCR)。将网络中簇头看作博弈参与者,赋予簇头理性判断的能力,根据节点理性偏好构建一个簇头能量、密度和链路质量为效益的完全信息静态博弈模型,并通过纳什均衡寻找能耗均衡、链路稳定的最优传输链路。仿真结果表明,GDCR与LEACH相比能量消耗降低12.5%,丢包率降低53.48%。GDCR协议可使整个网络在宏观上达到能耗均衡,延长整个网络的生存周期。

关键词：无线传感网络分簇博弈论能量均衡

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脑卒中伴H型高血压研究现状及进展

中国实用内科杂志 2017年第11期37卷 1034-1036页

作者：姚杰鹏白艳梅高娟河北大学医学院河北保定071000 保定市第一中心医院神经内科河北保定071000

随着我国社会经济的不断发展进步，高血压患者人群不断扩大，且趋于年轻化。心脑血管事件是影响我国居民健康的一个至关重要的公共卫生问题。造成我国心脑血管疾病高发的原因是多方面的，而高血压却在当中扮演着相当重要的角色，

关键词： H高血压脑卒中同型半胱氨酸

基于植物电信号的小麦苗期等渗干旱胁迫与盐胁迫辨识

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农业机械学报 2021年第7期52卷 231-236页

作者：李进海李洋 RICARDO Ferraz de Oliveira 姚杰鹏黄岚王忠义中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083 圣保罗大学路易斯·德奎罗兹农业学院皮拉西卡巴3538709

针对早期干旱胁迫与盐胁迫在植物处于逆境时难以区分的问题,提出一种基于光诱导植物电信号的干旱胁迫与盐胁迫辨识方法。使用光/暗循环刺激获取了小麦幼苗在正常状态以及等渗干旱胁迫与盐胁迫下的植物叶表面电位,并利用一对一分类策略... 详细信息

针对早期干旱胁迫与盐胁迫在植物处于逆境时难以区分的问题,提出一种基于光诱导植物电信号的干旱胁迫与盐胁迫辨识方法。使用光/暗循环刺激获取了小麦幼苗在正常状态以及等渗干旱胁迫与盐胁迫下的植物叶表面电位,并利用一对一分类策略的支持向量机(One-versus-one support vector machine,OVOSVM)对获取的植物电信号样本进行分类。三折交叉验证结果显示:对正常状态与干旱胁迫下小麦幼苗叶表面电位进行二分类,分类准确率达到100%;对正常状态与盐胁迫下小麦幼苗叶表面电位进行二分类,准确率为94.44%;进行三分类时准确率达到96.30%;对等渗干旱胁迫与盐胁迫下获取的小麦叶表面电位进行二分类,分类准确率为100%。研究表明,植物电信号作为一种辨识逆境胁迫的方法,可对等渗条件下早期干旱胁迫与盐胁迫进行准确区分。

关键词：小麦幼苗叶表面电位光诱导植物电信号等渗干旱胁迫与盐胁迫支持向量机

基于Sentinel-1,2和Landsat 8时序影像的鄱阳湖湿地连续变化监测研究

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遥感技术与应用 2021年第4期36卷 760-776页

作者：姚杰鹏杨磊库陈探宋春桥河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000 中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室江苏南京210008

湿地具有季节性特征,高时间分辨率遥感监测能够更为客观精准地认识其时空变化规律。选择季节性变化显著、我国第一大淡水湖生态湿地——鄱阳湖湿地为典型案例,利用Sentinel-1,2和Landsat 8卫星的2017~2019年所有可以获取的不同时相影像... 详细信息

湿地具有季节性特征,高时间分辨率遥感监测能够更为客观精准地认识其时空变化规律。选择季节性变化显著、我国第一大淡水湖生态湿地——鄱阳湖湿地为典型案例,利用Sentinel-1,2和Landsat 8卫星的2017~2019年所有可以获取的不同时相影像,采用随机森林分类(Random Forest,RF)方法,对研究区的湿地进行遥感分类和信息提取,发挥海量遥感影像在湿地宏观连续监测的优势,解析鄱阳湖湿地的年际、年内时空动态变化特征。研究结果表明:Sentinel-2影像为鄱阳湖湿地动态变化监测提供良好的数据基础,随机森林分类总体分类精度高于90%,提取效果具有比较优势。对3 a分类结果进行统计分析,各湿地类型在年内均呈现出动态变化的特点,在每年2月泥滩和草洲面积到达年内最大,水体面积为年内最小;每年6、7月份水域面积达到年内最大,泥滩和草洲面积最小,季节性变化明显;月度时间序列的分类结果,能更准确地说明湿地类型的月度和季度变化。因此,结合Seninel-1,2以及Landsat 8数据,基于RF算法,能及时、有效地对鄱阳湖等季节性变化强烈的湿地进行动态监测,对开展湿地资源高效调查工作具有重要意义。

关键词： Sentinel Landsat 遥感监测随机森林分类时间序列鄱阳湖湿地