基于物联网技术的农业精准化管控系统试验

为确定物联网技术在农业精准化管控中的作用,以设施黄瓜为试验作物,通过对比分析生长环境、土壤养分和病虫害预警等数据,讨论管控系统的管控准确性。试验结果表明,物联网技术在环境调控、土壤墒情监测、水肥一体化监测、病虫害预警方面,能有效发挥监测和调控作用,为农业生产提供数据支持。     

基于冠层温度和土壤墒情的实时监测与灌溉决策系统

设计了一个可以在线连续监测田间作物冠层温度、环境信息和土壤墒情的实时灌溉决策系统,并将其安装于农田进行了1 a实际运行和观测。系统采用太阳能供电和微处理器进行数据采集和管理,为野外的实际应用提供了保障。系统配置了红外温度、空气温/湿度、土壤水分/水势等传感器,能够及时采集田间全面的同步数据,排除了异地观测所形成的数据误差。采用悬臂式多点采集下垫面红外温度检测方法,可以快速采集更多和更高精度的数据,避免单点测量的人为误差。系统配备的快速锁紧装置,能够根据下垫面作物的生长情况进行传感器位置高度调节,使检测数据更符合田间实际情况。通过运行管理和监测数据分析可见,所监测数据能够很精细的刻画田间作物实际生长状况,可以用于灌区综合灌溉决策,实现田间精量灌溉管理和控制,为灌溉管理的精量化和智能化提供数据支持。     

基于物联网的农田信息采集系统

综合利用传感器与网络通信技术,设计基于物联网的农田信息采集系统。通过布设和安装相关硬件,实现农田气象、土壤、高光谱和视频等监测信息的实时获取,让用户可以在电脑和移动设备上随时查看现场情况,为农业生产提供数据支持,在现代化农田信息的精准监测和科学管理等方面具有良好的应用前景。      

基于PLC的复合式精播机监控系统优化分析

以精密播种机监控系统为研究对象,针对精密播种过程中的播种性能参数进行分析,利用播种机监控系统进行参数监测及系统控制反馈.利用可编程控制器PLC搭建监控系统,并针对系统运行过程中可能出现的干扰信号进行硬件优化.试验结果表明:优化后的监控系统实际监控值与播种机实际播种性能偏差量为0.2％,能够有效地对播种过程进行参数监控.     

基于广域网的分散式风电信息采集与监测技术研究

根据分散式风电场SCADA系统的设计原则和技术要求构建系统框架,研究信息集成技术、数据传输技术、大容量数据存储技术。基于广域网的分散式信息采集与监测系统,通过重组广域网技术采集电场现场信息,给出分散式风电场运行状态,为电网运行与调度提供数据支持。     

甘蔗种植机漏播监测与标记系统

设计了一种用于实时切种式甘蔗种植机的漏播监测与标记系统,采用光幕传感器监测蔗种下落情况,漏播发生时漏播标记装置用石灰在漏播的蔗垄旁边标记出漏播位置。该系统在室内试验台及田间种植机上进行了试验。结果表明:系统监测到的蔗种种距与人工测量种距回归分析的决定系数R2为0.991。田间试验中漏播标记的起点与实际漏播起点之间距离偏差Qp的均值为-83 mm,标准差为216.1 mm。相应的漏播终点偏差Zp的均值为-63 mm,标准差为155.6 mm。试验表明,该系统标记的漏播位置可以为人工补种提供可靠依据。     

好氧堆肥反应器内部在线监测控制系统设计

为了提高好氧堆肥反应效率,建立了一套基于传感器技术的适用于好氧堆肥反应器的内部环境在线监测控制系统。该系统以STC89C52RC单片机为核心,可完成数据的采集、运算、处理等,通过显示模块显示反应器内部环境参数。当内部参数超过软件程序中设定的上下极限值时,系统将自动发出声光报警,由此提高好氧堆肥反应效率与质量。同时,进行了好氧堆肥试验,结果表明:该反应系统可以运用于实际的试验与生产中。     

基于无线传感器网络的丘陵果园灌溉控制系统

为解决目前丘陵地区果树灌溉技术中存在的过度灌溉、浪费水资源等问题,以实现丘陵果园节水灌溉,结合无线传感器网络技术,设计开发了一种基于无线传感器网络的丘陵果园灌溉控制系统.系统以ATmega128L单片机为控制核心,由上位机、汇聚节点、无线传感器节点、土壤水分传感器和电磁阀等组成,其中土壤水分传感器和电磁阀连接到无线传感器节点上,汇聚节点与传感器节点之间数据采用无线方式进行传输,汇聚节点通过RS-232串口线与上位机相连.系统能实时监测葡萄土壤含水率的变化,根据土壤含水率来判断葡萄是否缺水,并发出灌溉指令实施对葡萄精确灌溉,系统实现了葡萄园灌溉的自动化控制.通过试验,选定25 cm深度的土壤含水率为灌溉启动监测量,启动灌溉的监测阈值设定为26.8%;选定50 cm深度的土壤含水率为灌溉停止监测量,系统停止灌溉的监测阈值为45.5%.试验表明：系统可以达到精确灌溉要求,结合葡萄的生存阈值可以实现节水灌溉.     

磁力泵滑动轴承磨损检测

当磁力泵滑动轴承磨损超过极限,泵旋转部件将与隔离套摩擦,最终磨损隔离套,从而造成严重后果,因此,对滑动轴承磨损检测方法的研究很有必要.由于复杂的结构和密闭空间,磁力泵滑动轴承磨损监测非常具有挑战性.论述了一种简易、低成本的磁力泵滑动轴承磨损检测传感器,由于磁力泵自身的内、外磁钢环和轭铁部件也作为该传感器的一部分,所以传感器只需用一根导线就可以构成.根据磁力泵样机和传感器物理参数,通过理论分析和试验修正得到传感器输出特性曲线和输出函数.最后分别用不偏心和偏心两套滑动轴承在磁力泵上进行了传感器检测可行性试验.结果表明测量值与实际值误差满足监控要求,由该传感器构造的检测系统能够实现磁力泵滑动轴承磨损监测,对提高磁力泵产品的可靠性具有实际应用价值.     

基于物联网技术的农机作业参数采集器的设计与试验

推进我国农业的全程全面机械化对于实现我国农业现代化具有十分重要的意义。为此,设计了一款基于物联网技术的农机作业参数采集器,实现数据采集器与物联网相结合。该采集器可以实现农机作业参数的采集、处理、存储和数据的无线传输与监测调控,不仅可以节省人力、克服主观操作误差及提高数据的可靠性,还可以推进农机的科学管理与调度,为我国农业全程全面机械化提供数据支持。     

基于单目视觉的谷物联合收获机产量测量方法

为准确获取农田中作物产量信息,以联合收获机刮板式升运器为研究对象,提出了一种基于单目视觉的联合收获机产量测量方法。首先,根据真实的升运器内部谷堆图像,提出了一种更加精确的刮板上谷物堆积模型。然后,基于视觉测量和图像处理技术,开发了一种谷堆体积测量方法。在辅助光源照射下,通过工业相机采集升运器内刮板和谷堆的侧面图像。采用邻域微分法提取图像感兴趣区域,再利用Otsu法和形态学处理方法从背景中准确分割出谷堆。根据相机成像模型,计算谷堆在世界坐标系中的实际侧面积,并通过谷堆几何模型得到谷物的体积。最后,将每个刮板上的谷堆体积累加求取产量。为验证所提方法的有效性,搭建了基于单目视觉的谷物测产系统,并在升运器试验台上开展了试验验证。试验结果表明,在不同的升运器转速工况下,所提方法测量的相对误差为-4.08%~3.41%,能够满足联合收获机产量测量精度要求。     

谷物联合收获机测产系统性能试验

引进Ag Leader谷物测产系统,在国产中小型谷物联合收获机平台上开展了测产系统性能试验.谷物测产系统主要由包括流量传感器等在内的多路传感装置、终端显示及控制平台和GPS系统构成.首先进行了系统传感器的标定试验,然后进行了田间小麦的收获试验.将试验获得的产量数据进一步进行了处理,通过产量数据点的空间自相关性分析发现,产量值采样点在20 m范围内的的相互依赖程度较高;半方差分析表明,测产区域的产量分布空间变异明显,呈现空间聚集分布的特点.克里格插值后的产量分布图呈现斑状分布的趋势,也直观反映了聚集分布的特征,可以为精细农业的实施提供必要的理论依据.     

基于占空比测量的谷物联合收获机产量监测系统研究

针对谷物联合收获机产量监测系统成本高、结构复杂和稳定性较低的问题,设计了基于占空比测量的谷物联合收获机产量监测系统,由对射式光电传感器、GPS模块、数据处理单元、数据存储单元和可视化单元组成。系统工作时,通过对射式光电传感器监测刮板上谷物遮挡与不遮挡两种电压信号,通过软件系统处理信号中高度对应的占空比,利用占空比与产量计量模型的关系获得产量数据,并连同系统的绝对时间、GPS数据存储到系统中。通过EDEM仿真和理论模型分析,推导了占空比测量值与谷物质量的正比例关系。利用台架试验对占空比测量值与谷物质量进行了全局模型和局部模型拟合,决定系数R²均不小于0.988。随后通过台架试验对全局模型和局部模型进行模型分析,台架试验结果表明,虽然局部模型可能对固定转速下的测量数据更优,但全局模型更具有通用性。随着系统测量数据的增加,相对误差逐步减小。田间试验中对系统测量的异常信号进行了统计和分析,为了减少异常信号对测产误差的影响,对系统测量值与实际产量进行了标定。田间试验结果表明,产量监测系统测产最大相对误差为3.83%,平均相对误差为0.40%,系统整体误差和误差波动均较小。     

籽粒损失监测传感器敏感板局部约束阻尼设计

分析了籽粒损失监测传感器敏感板的响应与系统阻尼比的关系,提出了通过在敏感板敷设约束阻尼层增加振动系统阻尼比来快速衰减敏感板谐波振动的方法。通过对不同阻尼损耗因子敏感板进行籽粒碰撞响应试验,优选了敏感板的材料和结构形式,在此基础上运用ANSYS软件对敏感板进行了模态分析,确定了约束阻尼层在敏感板上的最佳敷设位置。籽粒碰撞响应试验结果表明,敏感板局部约束阻尼处理后,籽粒碰撞信号波形衰减至1.5 V所用时间由10 ms缩短到3 ms左右,大大提高了籽粒损失监测传感器的检测频率。     

基于灰色理论的云南省粮食产量预测

农业是国民经济的基础，粮食乃重中之重，粮食产量的准确预测对国家粮食安全及政府制定相应粮食生产政策具有重要的意义。该文运用灰色关联分析，从众多模糊因素中计算出云南粮食产量特有影响因子，依次为农业机械总动力、化肥施用量、农田有效灌溉面积和农村用电量，并对这些因子进行了GM（1，1）残差修正预测，把预测所得数据作为相关因素序列，以粮食产量作为系统特征序列，构建了粮食产量的灰色GM（1，N）预测模型。根据云南省1999—2015年的粮食生产相关数据，对云南省2020年的粮食产量数据进行预测，对2015年之前数据进行拟合，和实际产粮数据平均相对误差为1.92%，具有较高的精确度。通过分析预测成果，给出了确保云南省粮食产量稳固增长的对策和建议。      

联合收获机粮食产量分布信息获取技

针对精准农业田间信息获取技术的研究,提出了一种基于称重法的联合收获机粮食产量分布信息测量方法,可以提高联合收获机粮食流量监视的准确性.利用传统联合收获机的粮食传输特点,采用螺旋输送称重式原理组成联合收获机产量流量传感计量,解决了计量系统与动力直接传输相结合的技术问题,借助于GPS定位信息实现了联合收获机粮食流量动态计量以及田间粮食产量分布信息的测量.     

基于介电特性的联合收获机小麦含水率检测装置研究

谷物水分的快速测量对谷物准确测产、粮食快速收储、精准农业实施具有重要意义。针对联合收获机动态作业条件下小麦水分检测稳定性差、测量精度低等问题,基于小麦介电特性原理,设计一种联合收获机水分在线检测装置,提出一种动态连续取样、静态间歇测量的新方法,实现了联合收获机作业条件下,在线快速稳定检测小麦含水率。在线检测装置由机械动态取样部分、电机控制模块、传感器模块、数据采集模块、卫星定位模块和显示终端组成。其中传感器模块包括水分传感器、温度传感器和料位传感器。开展了静态验证试验和田间动态验证试验。试验结果表明,静态条件下,含水率在线检测误差在3%以内;在田间动态变化条件下,建立了基于介电常数和温度因子的水分检测模型,实测值和检测值相关系数达到0.92,在线检测误差小于5%。采用动态连续采样、静态间歇测量的方法显著提高了含水率在线检测的精度,为实现小麦精准生产提供了一种快速测量手段。     

基于CAN总线的冲量式谷物流量联合收割机测产系统

针对精细化农业生产管理发展及智能化农业装备的需求,研究了基于冲量定理及压电传感器的谷物流量检测技术,研制了谷物流量传感装置,并集成CAN总线技术,开发了基于CAN总线的冲量式谷物流量联合收割机测产系统。通过试验与数据分析,冲量式谷物流量传感器静态检测精度稳定、准确,动态测量快速、精准。结合CAN总线工作稳定、实时性强等特点,所设计的谷物流量测产系统具有实时性强、测量误差小和传输稳定的特点,谷物测量误差基本稳定在8%以内,谷物流量定位实时、精确,以此绘制的谷物产量处方图具有一定的可信性和实用性。      

基于窄带物联网的散粮集装箱监测系统设计

在“智慧粮食”背景下，依托无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）技术，并结合低功耗、多源信息传输、窄带物联网和GPS/北斗定位等技术，开发了一套以STM32F407为核心的散粮集装箱监测系统，采用LoRa通讯技术对数据进行传输与接收，将分布式传感器在不同节点采集到的数据发送到远程监测中心，利用DTU（Data Terminal Unit）作为云端的信号传输中介。系统能够实时监测散粮集装箱内温湿度及所处的位置信息，并且利用DTU将数据发送至远程监测终端。该系统稳定可靠，适应于公铁水联运模式，有效地提高了粮食流通的安全性与自动化水平。      

基于CAN总线与以太网的粮情测控系统

为满足粮食储备企业管控一体化的需求,实现粮情远程监控,提出了基于CAN与以太网的粮情测控系统的解决方案。同时,进行了测控分机与通信分机的软硬件设计,完成了测控服务器的软件设计。系统通过了调试并应用于粮食储备企业中。应用结果表明,该系统工作可靠,达到了设计要求。