基于Web的日光温室地暖远程测控系统设计

聚焦日光温室地暖远程测控系统硬件系统设计和软件编程关键技术开发,重点围绕实现对不同位置点温度、湿度等环境参数的实时监测及系统作业状态的远程控制展开深入探讨。研发了基于Web平台的日光温室地暖网络化测控平台,设计了图形化人机交互界面,实现了采集参数图像化显示、数据统计处理与保存、视频图像无线传输以及系统作业状态远程智能化管理等功能,有效提升了日光温室地暖控制系统的智能化和自动化水平。     

基于插秧机自动导航运行参数远程监测系统软件设计

为了实时掌握农业机械自动导航时运行状态的相关参数,并根据监测参数作出相应的调整动作,本文以Visual Studio 2008为开发平台,开发了一套高速插秧机自动导航的运行参数远程监测系统软件。该软件功能主要包括信号检测、数据通讯、控制决策、数据显示和数据存储。系统采用Visual Studio 2008中Visual Basic.net 2008语言进行开发,将远程采集的各监测数据经由GSM网络进行无线传输到上位机;并采用Serial Port控件来进行串行通讯,完成PC机与GSM模块之间数据的交换,并对相应控制动作进行相应性能仿真。     

基于Google Maps的农业机械作业轨迹监测系统

为满足现代农业机械管理需要,实现农业机械作业调度与实时监控,运用GPS、GPRS和Google Maps技术进行有机集成,构建了农业机械作业轨迹监测系统.该系统采用单片机整合GPS模块、GPRS模块实现车载GPS数据无线远程回传,通过Google Maps API构建Web GIS系统,采用ASP.NET实现农业机械田间作业管理;以Web Service技术及Ajax技术实现作业轨迹回放、作业实时定位及长度、面积测量等功能.     

基于WEB的粮仓信息采集远程监控系统

针对粮仓的信息采集要求,结合嵌入式Web,设计了一种粮仓信息采集远程监控系统.该系统由粮仓现场检测系统、Web服务器、远程监控中心3部分组成.Web服务器通过RS-232标准串行接口与粮库现场测控器通信,经光纤以太网与远程监控中心交互信息.粮仓现场测控器采用89C51单片机,通过温湿度传感器采集信息,将采集的数据经过处理后通过串行通信接口上传到Web服务器.基于嵌入式平台进行嵌入式Boa服务器的设计和Boa监控软件的开发,远程用户可方便地实现对粮仓信息采集的监控.     

基于LoRa的设施农业区自动气象站监测系统设计

针对设施农业区对气象站采集数据密度和时效性要求高的特点,利用传感器技术、LTE移动通信技术和LoRa无线通信技术,设计适合于设施农业区使用的自动气象站远程监测系统。以传感器模块和LoRa无线通信网络为核心,实现设施农业区气象数据大范围的无线采集;利用覆盖范围更广的LTE移动通信技术实现本地的气象数据的远程传输;气象站远程监测平台采用B/S架构,可以实现气象数据的查询、存储和数据分析等功能。测试表明,该系统在网络稳定性、信号服务质量、数据采集的时效、系统功耗等方面均能满足气象数据采集的实际需要,可以实现对气象数据的远程实时监测。     

基于移动通信网络的温室环境测控系统研究

基于移动通讯网络实现了大型温室中温度、湿度、光照及二氧化碳浓度等环境参数的远程测量与控制.整个系统由中心站系统和测控基站系统组成,中心站系统包括服务器及应用软件、GSM模块和数据库系统;测控基站系统包括单片机系统、传感器、控制执行机构和GSM模块.由于系统硬件采用了模块化设计方法,软件开发用嵌入式操作系统完成,使系统易于扩展、维护和移植.采用GSM技术实现远程测控,解决了大型温室群采用有线传输网络一次性投资过大,使用维护不便等问题.由于GSM网络覆盖全国,研究成果可实现跨地域数据实时分析与处理.     

温室通风设备状态监测系统设计与试验

根据现代温室监控和管理的需求,基于Android系统开发了温室设备的状态监控模块,采用CAN总线测控系统对温室内外环境数据进行实时采集并对温室环境设备进行控制。基于Android开发的系统软件具有远程监控的功能。根据摄像头提供的实时视频数据,对图帧间差分法和自相关函数法应用于温室风机停转状态的监测以及背景差分法和Canny边缘检测算法应用于温室天窗开度状态的监测进行研究,比较不同算法的实时性和准确性,实现了温室通风设备风机和天窗状态的异常监测。试验表明,系统数据传输稳定、环境调控可靠、视频图像清晰流畅,能够实时可靠地监测设备的运行状态,且操作简单、界面友好,保证了温室通风设备自动控制的安全性,能够满足远程智能监控现代温室的需求。     

农业灌溉智能化系统在农业生产中的应用

正农业灌溉智能化系统是利用计算机技术、电子信息技术和物联网遥感技术对农作物灌溉状况进行实时监测、控制和管理,实现了机井水位、农业灌溉用水量的远程和动态监测,以及数据的无线远程采集和监控。与传统的灌溉技术相比,智能遥控灌溉测控系统依托物联网信息技术为机井配置了远程智能监控设备,以高效节水信息化管理系统为平台,建立了完善的现代化农业灌溉管理服务和智能监测体系。通过4G网络互联实现数据共     

基于农机CAN总线的OneNet远程监测系统研究

针对CAN总线技术在农业机械上已大规模应用,但缺少将CAN总线技术与物联网技术结合的农机远程监测系统,存在专用服务器租金过高、相关软件开发周期长等问题,研究一种基于OneNet开放平台的玉米中耕变量施肥机远程监测系统。通过STM32103主控制器进行数据的处理与转化,BC20无线通信模块负责数据传输,借助OneNet平台实现PC端和移动端对于施肥机的速度、坐标、排肥轴转速等状态参数的实时远程监测。试验结果表明,整套系统数据传输延时低,性能稳定,数据传输成功率在95%以上,满足复杂田间环境工作要求。实现对于玉米中耕变量施肥机状态参数的远程实时监测。     

农业机械卫星导航精准管理研究

农业机械通过卫星导航实现精准化管理是一项复杂的系统工程,在农业生产实践活动中,农业机械的精准化管理与操作面临着作业面大、数据统计复杂、宏观管理难度大等困难。为满足农业机械精准化管理的需要,本文借助北斗卫星导航,通过导航定位、地理信息等技术手段采集农业机械的实时作业信息和相关数据,实现影像监测、地块测量、远程调度等,以期提高农业机械的作业效率。     

农机远程智能管理平台研发及其应用

本研究针对农机管理实时数据少、农机实时作业监管困难、服务信息不对称等问题，首先提出专业化远程管理平台设计时应具有五大原则：专业化、标准化、云平台、模块化以及开放性。基于这些原则，本研究设计了基于大田作业智能传感技术、物联网技术、定位技术、遥感技术和地理信息系统的可定制化的通用农机远程智能管理平台。平台分别为各级政府管理部门、农机合作社、农机手、农户设计并实现了基于WebGIS 的农机信息库及农机位置服务、农机作业实时监测与管理、农田基础信息管理、田间作物基本信息管理、农机调度管理、农机补贴管理、农机作业订单管理等多个实用模块。研究着重分析了在当前的技术背景下，平台部分关键技术的实现方法，包括采用低精度GNSS定位系统前提下的作业面积的计算方法、GNSS定位数据处理过程中的数据问题分析、农机调度算法、作业传感器信息的集成等，并提出了以地块为核心的管理平台建设思路；同时提出农机作业管理平台将逐步从简单作业管理转向大田农机综合管理。本平台对同类型管理平台的研发具有一定的参考与借鉴作用。     

基于立体视觉的农机热锻件测量系统设计

为解决农机热态锻件的在线尺寸测量问题,提出了一种基于计算机双目立体视觉的解决方案。针对热锻件的图像获取、特征提取、图像匹配和三维重建等问题展开研究,分别采用光谱选择性图像采集方案、形态学角点和轮廓提取方案,基于标定立体校正的快速匹配和重建方案,构建了一套在线测量系统。为提高系统的实时性,采用Open CV计算机视觉库函数实现相应算法。以一个被加热至1 000℃圆柱体锻件为试验对象,测量结果直径相对误差为2.20%,高度相对误差为1.81%,用时87s。试验结果表明:所提出的农机高温热锻件几何参数测量方法能够满足锻造生产现场对尺寸测量实时、精确、高效的要求。     

深松作业远程监测系统研究与应用

为满足当前农田机械深松作业质量监控的需求,基于北斗卫星定位技术、通讯技术和物联网技术,设计了一种针对悬挂式深松机的耕深在线检测系统,并建立了农机作业远程监测平台。田间试验结果表明,该系统稳定可靠,能够适应深松作业的工作环境,既可实时获取深松作业信息又能进行作业面积统计。其中,深度测量误差在±1 cm以内,作业面积精度高于99%,能够满足深松作业远程监测和管理的实际需要。      

基于TD-LTE的多机协同导航通信系统研究

为实现多个农机在农田环境中自主导航协同作业，设计了基于TD-LTE的多机协同导航通信系统。该系统由导航定位传感器、无线通信模块、车载控制终端和远程通信软件组成，其中：传感器包含GNSS接收机、惯性测量单元（IMU）和角度传感器，用于获取每台农机的地理位置、自身姿态和车辆转向角信息。无线通信模块采用4G DTU作为系统通信设备，与车载终端串口相连，实现RS232串口转TD-LTE网络功能。4G DTU经配置软件配置好串口参数等信息后，连接目的服务器IP地址和端口号，将车载传感器采集的数据按设计好的通信协议经TD-LTE网络传输到远程服务器的通信软件中。车载控制终端采用工控机（IPC）,实现农机自动导航控制与人机交互。远程通信软件应用Socket网络编程开发了数据接收显示与数据发送的功能模块。系统对每台农机的状态信息实时上传的同时也可以接收远程服务器端对多台农机的协同控制命令，对于软件界面中显示的在线农机，可以根据优先级有选择的进行通信。以4台雷沃欧豹拖拉机为试验平台，每台农机状态信息的发送频率为5Hz，进行了系统稳定性试验测试，丢包率均为0.1%，且均无延迟，系统具有较高的可靠性与实时性。     

基于4G网络的气调保鲜配气远程监控系统设计与试验

为提高生鲜农产品气调保鲜配气过程的精确度及自动化水平,设计了一套气调保鲜配气远程控制系统,依托嵌入的PID控制算法和质量流量控制器实现对原料气体流量、浓度和混配比的控制;以4G网络作为远程数据传输途径,选择4G DTU作为网络数据收发器,通过手机小程序实现移动客户端的远程监控功能。系统在结构上设置了气体参数感知层、数据网络传输层和控制操作应用层;基于配气系统远程监控要求,在PLC内部嵌入Modbus RTU程序,保障DTU与PLC之间的通信;使用TCP协议,使其与云服务器之间进行数据传输。根据对系统稳定性、准确性及其通信性能的测试,在配气稳定时配气体积分数平均误差绝对值在0.22%浮动,平均误差较传统方法降低了约91.67%,且配气速度提高50%左右,极大改善了配气场地的工作条件和生产效率,为进一步完善生鲜农产品气调保鲜自动化配气生产线提供了技术支持。     

基于分布式对象的蛋鸡舍设施养殖数字化智能监测系统

为了在非人为干扰条件下,可实时监测预警蛋鸡生产环境和生产过程,保障动物福利,本文基于可被远程调用的分布式对象的3Tiers物联网软件体系结构,将传感器技术和云技术结合在一起,设计了蛋鸡舍设施养殖数字化智能监测系统。3Tiers物联网软件架构考虑了大量的异构数据集成和对传感器设备的监测、远程交互性能的需求,满足了本研究中对规模化蛋鸡生产过程的研究要求。系统实现了规模化蛋鸡舍的实时生产环境参数采集和视频监控、生产资料管理、生产过程管理、基础信息管理、统计管理、预警设置管理、系统管理和推送管理功能。考虑到温热环境对蛋鸡健康福利和生产性能有着重要的影响,利用系统中的大量环境数据,对中国农业大学上庄实验站大鸡舍内的小气候环境舒适度进行评价,并结合产蛋率、死淘率和耗料,在黄山养殖场对环境舒适度评价进行了验证。通过对上庄鸡舍24 h周期内和2016年11月—2017年4月的环境情况进行分析,结果表明实验蛋鸡舍内的小气候环境温湿指数始终小于70,蛋鸡群始终处于舒适区;而通过对养殖场鸡舍2016年7—10月份的环境数据和生产数据进行分析,验证了当蛋鸡处于舒适区时,产蛋率提升,死淘率下降,耗料更接近标准。     

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。