基于WSN和嵌入式系统的收割机智能监测优化设计

为了降低收割机作业的故障率,提高收割机的实时智能化监测水平,提出了基于WSN和嵌入式系统的收割机智能监测优化方法,并据此设计了基于无线传感网络的嵌入式监控系统硬件架构和功能软件。根据收割机无线传感网络的特点,结合自适应加权平均算法,提出了一种多传感器采集数据的误差融合算法,有效地提高了收割机滚筒信息的监测精度,降低了WSN数据传输时延和离散性带来的误差。以收割机作业为基本条件,对嵌入式系统和WSN进行了可行性测试,测试结果表明:在发生滚筒阻塞时,收割机的滚筒和搅龙的转速突变的趋势是相同的,与现场查看阻塞情况时收割机的作业情况相符合,从而验证了WSN和嵌入式系统在收割机智能监测系统中应用的可行性。     

收割机远程监测系统的设计 —基于云平台数据挖掘并行算法

随着农业自动化技术的不断发展,无人驾驶收割机被逐渐应用到农业生产中,由于其远程监测和控制技术还不成熟,还无法达到完全无人化作业的水平。为了实现收割机的完全无人化作业,需要提高远程监测系统的实时监测效率。为此,将云平台数据挖掘和并行算法引入到了远程监测系统的设计上,通过对漏收率、破损率的实时监测来提高收割机自主作业水平。为了验证方案的可行性,对收割机远程监测系统的性能进行了测试,结果表明:收割机远程监测系统可以有效地提高播种机的作业效率和质量,对于提高其无人化作业的自动化程度具有重要的意义。     

嵌入式收割机车载系统底层硬件的设计——基于智能控制技术

为了提高收割机车载系统的智能化水平,将嵌入式系统和智能PID控制技术引入到了车载控制系统的设计上,并以车载自主导航系统的设计为例,设计了底层硬件系统。为了验证系统的可行性,以收割机自主导航为研究对象,对收割机使用智能控制技术前后的避障轨迹进行了测试。测试结果表明:未采用智能控制技术时,收割机自主行走时容易与障碍物发生碰撞,造成作业事故;而使用智能控制技术后,收割机可以成功地躲避障碍物,这对于收割机无人驾驶技术的研究具有重要的意义。     

音乐舞蹈机器人在收割机智能控制系统中的应用

为了提高收割机远程控制作业的智能化水平,实现收割机的无人化作业,基于音乐舞蹈机器人的音乐识别技术,在远程控制系统的设计上引入了语音指令识别系统,在收割机作业遇到突发状况时可以实现收割机的远程干预.为了验证控制系统的可行性,模拟农田无人化作业的环境,对收割机指令识别系统的识别精度和动作执行误差进行了测试,结果表明:采用小...     

基于BS架构的收割机轨迹数据可视化分析系统

为了提高收割机调度系统的管理水平和农机调度的效率,将B/S架构和可视化分析技术引入到了调度系统的设计中,用户可以直接通过浏览器对远程收割机的轨迹数据进行查看,提高了调度系统的可查询性和可视化水平。改进后的调度系统可以实时显示收割机的作业动态和作业轨迹,农机管理人员可以根据作业轨迹合理地对农机作业路径做出规划;当作业的农机较多时,管理人员也可以根据作业区域的面积和特点,对每台农机的作业做出合理的调度。由于采用B/S架构,驾驶人员可以通过浏览器用户端对收割机的作业轨迹充分了解,特别是在遇到急转弯或者障碍物时提前做出预判,从而降低了事故的发生概率。     

采棉机刀具磨损监测系统设计——基于嵌入式图像处理系统

为了提高采棉机的故障自我诊断水平,实现采棉刀具磨损量的在线监测,将嵌入式图像处理系统引入到了采棉机监测系统中,有效地提高了采棉机刀具状态智能监测水平。采棉机刀具磨损监测的嵌入式图像处理系统以PC机作为核心处理器,采用图像分段增强技术,重点对刀具磨损感兴趣部分进行阈值分割,然后进行磨损面积计算,最后对刀具磨损严重的情况进行预警。为了验证采棉机刀具智能监控系统的可靠性,在棉田对采棉机监控系统进行了实地测试和功能验证。测试结果表明:利用该监测系统可以成功地测量采棉机刀具的磨损面积和磨损比率,对于大型农业智能机械装备自动化和信息化监控仪器的开发具有重要的指导意义。     

基于英语语音识别的水稻收割机控制系统设计

农业机械远高于人工的生产效率,可在较短时间内完成目标作业。精准农业是现代农业的发展方向,对农业机械提出了更高要求。语音识别技术可以赋予机器识别和理解人类语音的能力,在农业机械控制上有着广阔的应用前景。为此,基于英语语音识别技术设计了一种水稻收割机的控制系统,以嵌入式微处理芯片为核心,通过隐马尔科夫(HMM)模型算法识别英语语音并以指令的形式输出,对机械的行驶速度、行驶方向和割台高度进行控制。试验表明:系统具有较好的语音识别准确性和实时性,可以降低收割机的操作难度,提高智能化水平。     

嵌入式拖拉机视频监控系统设计 —基于DSP和视频压缩编码

受到作业环境的影响,采用传统的监控系统对拖拉机远程作业情况进行监测具有一定的难度。为了改变这种现状,提高拖拉机远程监控系统的效率和监测质量,将嵌入式DSP系统和视频压缩编码技术引入到了监控系统的设计上。所设计的系统只用一个DSP芯片和简单的外围电路,便可以完成视频的采集、压缩编码和网络传输等。采用小型嵌入式系统省去了复杂的系统移植过程,且系统具有强大的运算能力,可以对视频图像进行效率较高的压缩编码。为了验证方案的可靠性,对拖拉机监控系统压缩编码的通信质量进行了测试。失真度测试结果表明:该系统的通信质量较好,可以满足拖拉机远程监控系统的设计需求。     

基于移动4G的株距自适应玉米收割机优化设计

为了提高玉米收割机的株距的自适应能力、降低漏采率、提升工作效率,设计了一种新的株距自适应玉米收割机,大大提高了玉米收割机的作业精度和效率。依据移动4G信号的传播特性,设计了玉米株距实时测量系统,针对中国4G现场测试环境,研究提出了一种电波传播特性测量与建模方法,结合高性能测试仪器和虚拟仪器技术设计构建了3.5GHz测量系统。测量得到的株距量由A/D转换器转换为数字信号,再由单片机进行处理,对执行末端发出指令,调整玉米收割机割台分禾器的间距,从而可以对不同株距的玉米进行收割作业。对设计的玉米收割机进行测试发现:其株距自适应能力较好,可以随株距的变化自动调整分禾器间距,玉米穗的漏采率和破碎率较低,符合高精度作业玉米收割机的设计要求,为玉米自动化收割机械装置的研究提供了较有价值的参考。     

收割机脱粒滚筒负荷多目标优化模型研究——基于排队网络和遗传算法

为了提高收割机脱粒滚筒的自动化排障水平,实现收割机滚筒的自动化监测功能,提出了脱粒滚筒负荷监控系统的设计方案,实现了脱粒滚筒堵塞故障的预警、报警及自动防堵功能。该系统使用传感器对凹板压力、传动链张紧力和滚筒转速进行检测,并使用上位机对监测的信息进行数据处理,利用排队网络和多目标遗传算法对负荷参数进行优化,将优化后的负荷作为调整参数输出到控制器,调整脱粒间隙的大小,实现脱粒滚筒的智能化排堵,从而实现不停机排障,提高了联合收割机作业质量和工作效率。由滚筒的脱净率实验发现:脱净率最高的是排队网络遗传多目标优化算法。由此验证了所设计的脱粒滚筒负荷优化控制模型的可靠性。     

玉米籽粒直收机夹带损失检测系统设计与试验

针对目前玉米籽粒直收机籽粒损失检测系统缺乏检测夹带损失技术的问题,设计了基于嵌入式单片机的玉米籽粒直收机夹带损失检测系统。该检测系统包括损失检测传感器、数据采集器和数据显示终端,可以同时监测收获机的清选损失和夹带损失,实时反馈收获机的收获损失速率以及损失量。通过模态仿真软件对不同材料、不同厚度的监测板进行有限元分析,选择厚0.5 mm的不锈钢板作为监测板;运用Multisim对滤波器性能进行仿真分析;设计基于STM32系列单片机的自适应限时滤波算法,可以有效抑制谷物撞击引起的的余振干扰。在试验台架上,对不同大小的玉米籽粒、杂余以及玉米穗进行标定试验,获取信号特征;经装机试验表明,玉米籽粒夹带损失检测结果最大误差为9.96%,平均误差约为6.52%,损失速率变化趋势反馈及时,能够辅助工作人员进行作业决策。     

基于Modbus的寒地水稻育秧环境智能监控系统

针对垦区工厂化育秧生产自动化与信息化的需求,为了促进育秧生产和管理效率、及时掌握育秧环境的参数,设计了一套基于Modbus的智能监控系统。该系统PC机与育秧大棚主机监控器之间采用无线的形式进行通信,通过监控中心就可以对育秧环境参数进行监测;主机监控器与从机采集器之间采用Modbus协议的RS4 8 5总线方式进行通信。该系统还具有喷灌和卷帘自动控制功能。同时,利用嵌入式微处理器技术、自动控制技术、通信技术和传感器技术相结合的方式,实现对育秧环境的实时监测,进而对秧苗的生长环境进行合理调控,以提高其品质。     

基于Kalman滤波的联合收获机籽粒清选损失监测研究

为了解决谷物籽粒撞击信号码间串扰问题,实现联合收获机工作过程中谷物损失量的实时监测,并提高监测的精度,设计了一种新的籽粒清选监测系统。该系统采用Kalman滤波的方法缩短了籽粒撞击板信号的衰减时间,从而可以有效地降低信号的码间串扰。为了验证系统的有效性和可靠性,对籽粒清选系统进行了测试,选取了两组饱满程度不同的籽粒作为研究对象,通过测试得到了两组籽粒的撞击电压响应曲线,并分别对比了Kalman滤波和未滤波的信号衰减曲线和籽粒的清选误差。由对比结果可以发现:Kalman滤波能明显地缩短信号的衰减时间,降低了籽粒间码间串扰对系统监测精度的影响及清选误差,大大提高了籽粒损失监测系统的工作效率,为联合收割机的优化设计提供了理论参考。     

花生收获机智能工况测控系统设计

针对花生收获机智能化的需求,介绍了一种花生收获机工况检测与控制系统的设计方案。该系统对花生收获机工作状况进行监测与信息反馈,可在手动和自动两种工作模式下完成工作机构控制。其主控制器采用力士乐控制器,通过CAN总线与各工作机构检测部件通讯,根据当前的运行模式和运行状况做出控制决策,控制电液系统驱动的执行机构完成收获作业。经田间试验验证,系统功能良好。     

水稻收割机的割茬高度控制系统设计与应用

随着水稻种植规模的扩大,水稻收割机在农业生产中的应用逐渐广泛,但传统水稻收割机故障率高、智能化程度低,存在割茬高度不均、割茬机构调整不便等诸多问题,导致水稻收割效率低、产能不足.为此,将PLC技术应用在传统水稻收割机上,通过研究分析水稻收割机的结构原理,完成了水稻收割机控制系统的优化设计,并针对控制系统的硬件进行了模块...     

稻麦联合收获机械总线化监控系统研究

为满足精准农业与智能农机装备发展需求,针对当前国产稻麦收获机械参数监测与控制功能单一、智能化程度低和适应性差等问题,研制了一种基于CAN总线的稻麦联合收获机械作业与工况参数监控系统。介绍了监控系统的运行环境、软件架构、硬件组成、相关协议,以及作业与控制参数归类方法,实现了联合收获机械1 2 8个作业和工况参数的数据显示与工作模式控制。车间调试与田间试验表明:该监控系统能实现稻麦联合收获机械作业参数和工况参数的实时显示,系统稳定可靠,操作方便。     

甜菜联合收获机液压系统设计与试验

针对目前甜菜联合收获机自动化程度低,收获过程操作复杂导致收获效率低的问题,基于甜菜联合收获机工作过程设计液压系统,介绍液压系统组成和工作原理.经理论分析和计算,确定液压系统液压元件主要参数和选型.试验结果表明:3h工作系统温升62.3℃、3h操作系统温升55.6℃、工作系统前泵回路压力12.5 MPa、工作系统后泵回路...     

根茎类作物收获机自动对行系统设计与试验

针对国内根茎类作物收获机械自动化水平低、劳动强度大、对行功能缺失、明薯率低、伤薯率高和漏挖率高等问题,以4UGS2型双行薯类收获机为载体,以垄行截面走向为研究对象,综合运用机械、液压和电子控制等领域关键技术,设计了一种自动对行系统。该系统包括地垄仿形机构、牵引机构、液压系统和控制系统,采用基于PID的速度控制模式实现收获机作业路线实时调整,从而实现收获机行进过程中的自动对行功能,进一步提高了薯类作物收获机械自动化水平。田间收获试验表明：薯类收获机安装自动对行系统后,其平均明薯率为 97.25%,平均伤薯率为1.44%,平均漏挖率为1.57%。通过与人工对行收获试验对比可知,平均明薯率提升了2.16个百分点,平均伤薯率降低了1.40个百分点,平均漏挖率降低了1.81个百分点。     

履带式自走水力采藕机设计与试验

黄河三角洲地区莲藕种植深度为30~40cm,其采收以人工为主,采收环境恶劣,劳动强度大。为解决莲藕采收问题,本文设计了一种智能、高效、低损伤的履带式自走水力采藕机。对采藕机整机结构、工作原理、各关键机构进行了设计和选型,并开展了田间试验进行验证。采藕机主要由底盘及履带式自走机构、水力系统、液压系统、动力系统和控制系统等组成。总动力由柴油机提供,行走机构为履带式,具有良好的稳定性和灵活的转向性能,能适应复杂的藕田作业环境;射流冲刷方式为摆动射流,由提升液压缸和摆动液压缸分别带动喷嘴阵列上升、下降和左右循环摆动作业;能进行坡度0°~40°的转场作业,作业幅宽为2.3m,能够对莲藕表层以上淤泥快速有效冲刷。在3个不同藕田进行了莲藕采收试验,试验结果表明,该机器能适应100cm以下不同水深的藕田,采藕机莲藕采净率大于等于95%,莲藕损伤率小于等于5%,作业油耗率小于等于215g/(kW〖DK〗·h),作业时行驶速度和平均工作效率分别为3m/min和0.04hm2/h,采收效率为人工采藕效率的4~5倍。采藕机工作性能稳定,能够射流冲刷掉莲藕表面淤泥且未损伤莲藕,满足莲藕采收要求。