畜禽舍清洗机器人应用实践

概述了畜禽舍清洗机器人的应用实践，主要介绍了畜禽舍清洗机器人产品结构、主要技术参数、关键技术特点、工作环境、工作原理及应用优势。畜禽舍清洗机器人作为现代化畜禽舍养殖环境的消杀防疫主要工具，通过先进的控制系统、人机界面、互联网与用户即时通信，有效地改善了人类工作环境及畜禽生活环境，避免养殖场疫情的发生。实现精准防疫消毒作业,大量降低人力物力,为推动智能防疫消毒机具的发展提供有效借鉴。     

基于Android平台的变量施肥无线控制系统设计与试验

为推动施肥机具向智能化方向发展,本文基于Android平台设计一款变量施肥控制系统,该系统主要包括施肥监控APP和施肥执行控制器。施肥监控APP于Android Studio平台开发,主要完成施肥参数设置、目标排肥转速计算和施肥状态的监测和显示,系统作业时APP通过WiFi与施肥执行控制器进行数据交互。施肥执行控制器主要包括数据采集模块、信号转换模块、排肥驱动器和排肥驱动电机。系统启动后施肥监控APP向施肥执行控制器循环发送控制指令,实现施肥机的控制和作业状态的监控。最后通过试验室试验对系统性能进行验证,试验结果得出系统控制排肥驱动电动机的样本标准偏差均值为0.39,系统具备良好的跟随能力,监测车速信号的相对误差为3.164%,车速监测水平较为精确。排肥精确度的准确率平均值为94.65%,说明本系统满足精准施肥要求。本系统实现了手机APP替代施肥控制器主机的功能,用户通过手机安装APP实现精准施肥监控,降低投入成本,为实现精准施肥推广和大数据获取提供借鉴。     

畜禽舍防疫消毒机器人设计与试验

针对畜禽养殖防疫消毒劳动强度大、安全性差的问题，设计了防疫消毒机器人系统，以实现畜禽舍防疫消毒喷雾的智能化作业。机器人系统由移动承载平台、防疫喷雾部件、环境监测传感器以及控制器等4部分构成，支持全自动运行和遥控操作2种工作模式。针对畜禽舍内弱光、低应激的工况条件，提出了“磁标-射频识别”组合的导航路径探测方法，实现在畜禽舍内养殖笼架间的自主移动。设计了风助式药液喷嘴，可同步实现消毒药液的雾化和扩散。通过对喷嘴内腔风场进行流体动力学仿真，对喷嘴气体导流和药液雾化部件结构参数进行了优化设计，确定了锥形导流垫块和雾化栅板的倾角分别为75°和90°。最后，在禽舍内对机器人导航和喷雾性能进行了现场测试。试验结果表明，机器人移动平台可满足0.1~0.5 m/s速度范围的自动巡线导航，其实际轨迹相对磁钉标记的最大偏移量为50.8 mm；风助式喷嘴可适用于200~400 mL/min流量的药液喷洒，形成的雾滴直径（DV.9）为51.82~137.23 μm，雾滴沉积密度为116~149 个/cm²。本畜禽舍防疫消毒机器人可实现养殖舍内消毒和免疫药液的智能化喷雾作业。     

畜禽舍空气电净化防病防疫系统

一种原理全新的可综合控制畜禽保育舍空气成分的经济型电净化系统开始生产和推广,目前其净化效果已在应用中得到了充分肯定,是实现舍内无臭、清洁、舒适,预防呼吸道疾病,保障畜禽健康生长的最佳系统,这种系统的商品名为“畜禽舍空气电净化防病防疫系统”。保育舍实施空气质量控制可选择的畜禽舍空气电净化防病防疫系统见表。     

畜禽舍环境控制及防疫系统试验

为有效控制畜禽舍环境质量,净化空气,该文介绍了一种畜禽舍环境控制的技术措施,利用空气电净化防疫防病技术,构建一套防疫系统。试验结果表明,封闭式保育猪舍的除尘率在70%,细菌率维持在50%。利用空气电净化防疫措施,能够有效削减畜禽舍载畜载禽环境中的粉尘和空气微生物,可有效控制畜禽舍环境质量,净化空气,达到防疫的目的,是一种应用价值很高的有害微生物消灭方法。      

智能家居控制系统设计与实现

课题组重点研究了智能家居的设计以及控制方式的实现,摒弃传统的液晶显示,设计手机APP实现显示及智能控制的双重功能。以单片机最小控制系统为控制核心,结合蓝牙HC05及WIFI模块设计实现智能家居控制系统,完美展现了智能控制界面设计、炫丽舞台控制、智能音乐墙控制、智能泳池控制等功能。软件测试结果表明,该智能家居控制系统通过语音控制、自然语言处理、视觉识别等人工智能技术实现了家居控制的高度智能化。     

灌溉泵智能运行监测系统的研发

为了实时获取农业灌溉泵的性能参数信息以及农业灌溉用水水质信息,以达到优化灌溉泵运行,降低灌溉泵能耗,减少灌溉泵安全隐患,保证灌溉用水水质,防止农作物污染的目的,研发了一种基于STM32F103ZET6单片机设计的灌溉泵智能运行监测系统.该系统主要包括MCU核心控制模块,水质监测模块,驱动电动机电压电流信号采集模块,GPRS通讯模块,监测信息显示模块以及供电模块共6大功能模块.对各个功能模块进行了软件设计与硬件设计,实现了对灌溉泵多项运行参数信息的实时监测与多信息平台显示.同时,为了验证灌溉泵智能运行监测系统的运行可靠性,制作了灌溉泵智能运行监测系统样机并进行了样机实测验证,结果表明:该监测系统能够正常工作,监测信息的刷新频率能够稳定保持在2 000 Hz,系统能够实现对各监测参数的精准计算,对各监测参数的监测误差能够控制在0.5%以内.     

基于姿态实时监测的多路精准排肥播种控制系统研究

针对现有精准排肥播种控制系统缺少对机具姿态进行监测判别的现状,在现有精准排肥播种控制系统架构基础上,增加了机具作业姿态实时监测模块,使系统可以根据机具的实时前进速度和作业姿态自动控制排肥量和播种量,减少人员对系统的操作。该系统主要由车载控制终端、PID控制器、多路集成比例阀、光电转速测试码盘、机具姿态解析模块、机具位置与速度解析模块、液压马达等组成,其中机具姿态解析模块采用MPU6050芯片实时测量下拉杆与机架的俯仰角,应用STM32F103MCU芯片实时获取MPU6050芯片的输出数据,并反馈到车载控制终端,封装后的机具姿态解析模块安装在拖拉机三点悬挂的下拉杆中部,对下拉杆与水平面的夹角数据进行实时记录和反馈,判别机具的作业姿态是否处于工作状态。将该控制系统安装在小麦基肥精准分层施肥播种机上,在北京市昌平区小汤山国家精准农业研究示范基地,对该控制系统进行静态标定和动态试验,以检测可靠性和稳定性。静态标定试验结果显示,马达转速与系统的排肥排种量存在一元线性关系,此时浅层肥料、深层肥料和种子的单圈排量分别为16.97、29.31、11.2g;姿态标定结果表明,设置临界角为5.3°时,系统的机具姿态提示信息正确,能够满足姿态监测的要求;动态试验表明,机具工作状态下,浅层肥料、深层肥料和种子排量变异系数分别为3.5%、3.8%和3%,3路的排量偏差都控制在5%以内,机具抬升状态下,排肥排种轴处于静止状态,说明该系统的运行过程总体比较稳定,能够满足小麦基肥分层施肥播种机具的精量排肥排种的作业要求,同时能够减少人为操作流程。     

基于二维码的农机机组作业监测方法研究与试验

随着农机合作社对农机的拥有数量不断增加,对农机作业管理、机组监测提出新的要求。本文提出一种新的基于二维码的农机机组作业监测的方法,开发一款基于Android平台的农机助手APP。设计对比试验,验证手机定位精度能够满足农机作业轨迹监测的需求;设计五种作业面积计算方法,通过设计对比试验认为,最大作业垂直里程×往返次数×机具幅宽的计算方法作业面积误差更小,为0.44%,较适合在后台作业面积统计模块中推广应用。农机助手APP可以实现对农机机组作业监测的精准管理,一定程度上可以取代农机GNSS的终端。     

基于视觉思维下用户界面信息可视化设计——以联合收割机远程故障监测系统为例

随着大数据时代发展带来的信息膨胀,如何高效、快速地实现各种信息的传递与转译是目前研究的重点。信息可视化作为传递和转译信息的重要交流手段是目前实现信息交互的重要技术,进行用户界面的图形、色彩、文字等视觉元素优化是提高信息表达能力的重要发展方向。为此,以联合收割机远程故障监测APP研发为例,基于信息可视化和视觉思维相关理论基础,运用视觉思维作用机制探究视觉思维在用户界面设计中的运用策略,进行联合收割机远程故障监测可视化APP界面视觉设计,并基于Android系统开发,实现登陆界面的登录和注册,结合Android系统的UI特性实现工作数据和预警数据的实时显示及故障反馈。研究结果可为相关智能控制平台人机交互界面的设计提供参考。     

物联网环境下智能家庭照明系统的设计

物联网环境下WIFI技术的普及是智能化家居设备的福音,智能家庭照明系统也迅速发展起来。本文所述智能家庭照明系统是以无线通信技术为核心,由控制模块、通信模块、传感模块以及显示模块四部分组成。以STM32单片机作为控制模块的主控中心,以SP8266作为通信模块的通信工具,通过各种传感器作为感知外界信息的工具,以液晶屏幕作为人机交互界面,利用WIFI建立无线局域网,实现照明系统的信息传送。该系统可以实现自动和手动两种智能化照明方式。     

基于多传感器的精准变量施肥控制系统

为实现田间精准变量施肥,设计基于多传感器的变量施肥控制系统。该系统以STM32F103ZET6微处理器为核心,搭配GPS定位模块、作物生理信息监测模块、温湿度与光照度监测以及施肥机构监测模块,可实现水稻田间精准变量施肥作业环境参数、地理位置信息、作物生长信息以及施肥机构的执行状态实时监测,系统根据内置施肥算法,结合采集的多源传感信息,实现实时变量施肥控制。系统测试结果表明,调速测试试验最大控制误差为6.25%,开度测试试验最大控制误差为11.1%,系统的控制精度达到88%以上,性能稳定,满足精准作业的要求。     

基于STM32和OneNet云平台的奶牛计步器系统设计

奶牛活动量的及时准确监测对奶牛发情检测具有重要意义,为了实现奶牛活动量的无线远距离实时监测,设计一种基于STM32和OneNet云平台的奶牛计步器系统。系统采用STM32单片机作为主控制器,基于ADXL345加速度传感器来实时检测奶牛运动状况,同时利用ESP8266 WIFI实现活动量数据到OneNet云平台的传输。并通过LabVIEW开发奶牛计步器上位机监控系统,实现奶牛活动量的实时监视功能。测试结果表明：系统安装方便,实时性好,对奶牛活动计步的准确率可达97%以上,能够实现奶牛活动量的无线远程监测,及时有效地对发情状态的奶牛进行干预,对奶牛养殖的信息化和智能化具有一定的应用价值。     

行走式节水灌溉机具管理信息系统的设计与实现

针对目前行走式节水灌溉机具研究中存在的重复研究、技术资料匮乏、缺少相应的设计规范以及机具选择无据可循等问题,运用VisualBasic,ASP,IIS和SQLServer数据库等开发工具,开发了一个基于网络的行走式节水灌溉机具管理信息系统。用户可以通过本系统查阅机具设计、开发及应用的相关信息。本系统实现了行走式节水灌溉机具相关信息的添加、修改、删除和组合查询,实现了行走式节水灌溉机具图片在数据库中的读写,远程更新行走式节水灌溉机具信息等功能。为此,主要介绍了系统的总体设计、系统的软硬件配置和系统主要功能的实现。     

畜禽舍物理技术环境控制与防疫模式

疫病预防是养殖户的生命线,养殖环境的优劣直接关系到养殖业的可持续发展。介绍了天津市开展畜禽舍物理技术环境控制与防疫项目的实施情况,重点阐述了畜禽舍空气电净化防病防疫技术与粪道等离子除臭灭菌技术的集成应用模式,为其他地区开展畜禽气传疫病的防治提供了参考和借鉴。     

畜禽舍空气电净化自动防疫技术

畜禽舍空气电净化自动防疫技术,是一种用于畜禽舍,进行整体空间空气静态净化、灭菌消毒以及空气微生物疫苗化的徽功耗、高电压的空间电场技术系统。空间电场抑制了粉尘的升腾和孢子的飞扬,隔绝了气传病害的气流传播渠道,净化了空气。实施该技术,可以增加畜禽养殖业的科技含量,提升农业现代化水平,推进绿色、环保、健康养殖。     

基于压电冲击法的水稻穴直播监测系统设计与试验

为精准实时监测水稻穴直播机播种状态,提高监测稳定性,以弹射式耳勺型水稻穴直播排种器为研究载体,采用PVDF压电薄膜为传感元件,以ATmega328P MCU控制器为核心,基于压电冲击法设计了水稻穴直播监测系统。通过分析种群投种轨迹,设计了可辅助监测且导种成穴的导种管,确定了PVDF压电薄膜传感器的安装部位。结合排种器多粒穴播作业特点,确定了4种作业故障监测算法。设计了系统硬件电路,开发了蓝牙无线串口传输APP,实现了上、下位机无线通信。台架测试表明:在不同工况下系统灵敏度均在90. 83%及以上,可实现对信号的有效采集。由田间试验得到系统的重播监测精度、漏播监测精度及有效监测精度的平均值的最小值分别为81. 79%、80. 42%和97. 67%,且系统在机具发生重播或漏播时可进行声光报警。该监测系统满足水稻穴直播监测要求,有助于提高水稻穴直播作业质量。     

3DDF-450型畜禽舍空气电净化自动防疫系统在设施养殖中的试验示范

介绍了3DDF-450型畜禽舍空气电净化自动防疫系统的组成、工作原理及用途,并对安装了空气电净化自动防疫系统的鸡、牛舍和常规鸡、牛舍进行了对比试验,结果显示安装了空气电净化自动防疫系统的鸡、牛舍空气质量较好。     

猕猴桃土壤墒情智能控制系统的设计

为提高猕猴桃种植生产效率,降低水肥资源浪费和提高光照利用率,设计了一种同时实现智能精准节水灌溉、光照自动补偿的实时监控系统。该系统以STC单片机为主控制器,搭建相应的外围电路,采用485型土壤温度、湿度、p H值及盐分四合一传感器实时检测土壤墒情,采用光电传感器实时监测环境光照强度,通过ESP8266物联网模块将土壤墒情和光照强度信号传输到手机远程控制APP(blinker APP),实现远程自动灌溉控制和智能光照补偿功能。为实现对猕猴桃生长的实时监控,系统搭载了视频监控功能。测试表明,该系统能实现自动光照补偿和自动灌溉等功能,控制性能较好,设备简单,价格低廉,具有一定的推广价值。     

基于神经网络整定的PID控制变量施药系统设计与试验

针对常规的大田喷雾装备的定量施药方式,在机具行进方向上农药雾滴分布不均导致农药有效利用率低的问题,设计了一种基于神经网络整定的PID控制变量施药系统。该系统采用多传感器实时监测车速、流量、压力等信息,并以此作为控制依据,运用神经网络自学习能力修正PID参数,精准调控药液回流量,解决了现有变量施药控制算法存在的超调量较大、稳态误差较大、响应时间较长等问题,实现了大田单位面积内施药量恒定的目标。为验证本系统算法对精准变量施药的优越性,在Simulink平台下对常规PID、模糊PID和神经网络PID控制方式进行建模仿真,结果表明,神经网络PID控制在上升时间、超调量和稳态误差方面均优于其他两种控制方式。田间试验表明,在不同车速下,液滴沉积数量标准差均小于1.4个/cm2;在不同施药量、车速随意变化的情况下,机具纵向均匀度变异系数均小于6%;车速在4～11km/h范围内随机变化时,系统平均调节时间为0.72s,平均超调量为2.1%,实际施药量与理论值相差1.3%。