基于Arduino和NB-IoT的棉田环境监测系统设计

针对传统的棉田环境监测监测系统网络中传输距离短、功耗高、网络结构复杂、信号在传输过程中易受干扰等缺点,以Arduino开发板和NB-IoT无线传输技术为核心技术,设计了一种基于高度集成化、广覆盖、低功耗的棉田环境监测监测系统.系统以ATmega 328 P嵌入式芯片为主控制器,感知层通过终端节点采集温湿度及氮磷钾、电导...     

基于物联网的果蔬多参数数据感知节点研究

本文以采集山地果蔬多源信息为目的,提出了一种低功耗、小尺寸的多参数数据感知网络节点设计方案。首先,以物联网为基础,提出了果蔬信息采集总体框架。其次,数据感知节点的硬件部分采用将处理器和射频部分高度集成的低功耗芯片CC430,设计了网络节点的硬件电路;节点的软件部分采用周期性采集数据,并且节点通信采用空闲时睡眠和活动时周期睡眠与苏醒机制来传输数据,以达到降低功耗与成本的目的。最后,在山地果蔬环境中进行相关性能实验,实验结果表明该方案满足设计要求,具有低功耗、低成本、高集成度的特点。     

基于物联网的农业大棚环境监测系统设计

为实现农业大棚环境信息的实时远程监测和管理,设计基于物联网的农业大棚环境监测系统。系统依据物联网架构设计,感知层通过单片机实时采集空气温湿度、土壤温湿度、二氧化碳浓度与光照强度6个环境参数,通过GPRS将数据传输到网络层。网络服务层基于云服务器,提供业务逻辑管理功能,建立数据中心。应用层采用Bootstrap和ECharts等网页技术,提供响应式布局的可视化交互界面。系统实现农业大棚环境信息采集与远程监测,提高农业大棚的管理水平。     

基于NB-IoT的多功能农业大棚监测及控制系统设计

为弥补传统农业全靠经验判断培育农作物的不足,提出一种基于物联网的农业大棚控制系统设计。确定了智慧农业监控系统的整体方案,设计了基于华为Lite-OS开发环境和STM32高性能物联网开发板的农业大棚监测及控制系统。采集传感器数据,然后通过使用NB-IoT通信模块,实现了农业大棚内温度、湿度和光照强度的数据传输到华为云端,再通过华为云IoT平台下发命令来控制农业电机和棚内LED的补光工作,编写了检测农业大棚内光电强度和温湿度应用程序,实现了对农业大棚状态信息监测和显示。最后,搭建硬件平台进行农业大棚的信息测试,测试表明,可以实时监测大棚内的状况并采取故障检测。     

基于物联网的温室大棚远程控制系统研究

为实现农业温室大棚的智能感知与远程控制,设计了基于物联网的智能化温室,研究了物联网在农业温室大棚的应用。首先,阐述了基于物联网的智能化温室工程整体方案,包括基础结构的设计、覆盖材料的选择、通风系统的设计以及保温系统的设计等,详细设计了智能化温室的结构。其次,对物联网的层次架构进行设计,为了兼容各类终端,在物联网标准的3层模式上附加了终端接入层,共计4层结构:终端接入层、系统应用层、中间件及感知层。然后,阐述了系统功能设计,在6大功能模块中着重阐述其中的数据采集功能以及数据分析预测功能,重点对涉及到的关键技术,即物联网关的设计、服务器通讯协议的实现及逻辑控制模式进行阐述。结合温室数据量以及传输模式,对主要命令字的代码及含义、消息头与消息体进行设计,对主要字段的定义名称、字段宽度及字段数据类型、含义等进行设计。     

农业远程温湿度监测装置的设计—基于NRF24LE1和GPRS

农产品的质量与其生长环境和保存环境密切相关,而农业对象又具有分散偏僻的特点,因此研究便捷、低功耗、精确的远程温湿度监测装置具有现实意义。此装置由传感节点和中继节点组成,传感节点选用NRF24 LE1低功耗器件,负责感知环境的温湿度,通过2.4 GHz无线短距传输上传至中继节点;终端PC利用GPRS远距离与中继节点通信,实时周期性收集中继节点汇聚的传感数据。传感节点与中继节点间采用防碰撞延时发送机制,实现传感节点的低功耗和数据有效传输。中继节点与终端PC通过GPRS网络建立UDP连接,使系统可以管理多个中继节点,可扩展性好。     

基于iOS平台的温室大棚物联网云管理系统的研制

从智能感知与云管理的设计思想出发,研制一套基于iOS平台的温室大棚物联网云管理系统,用于农业温室大棚植物栽培监管。给出温室大棚物联网云管理系统的系统总体结构,研制硬件装置和软件编程,并基于iOS操作系统构建用户手机APP的移动互联操控平台。通过智能感知温室大棚环境温/湿度、土壤温/湿度、土壤酸碱度、光照度、视频图像监控等,对排气扇、遮阳帘、喷淋泵、滴灌器、水帘智能控制,用户可通过手机APP实现近/远程操控。     

基于农业物联网技术的智能温室系统实现

农业物联网技术应用到农业管理中能够实现农业数字化和精准化,达到增产增效的目的.通过分析温室大棚监控的指标提出基于农业物联网的智能温室标准架构方案:感知控制层由无线传感器模块检测土壤水分、环境温湿度和光照度,利用数据融合的相关知识,并提出无迹卡尔曼(UKF)算法用于感知数据的处理,启动滴灌、喷灌、补光或通风等控制设备;网...     

基于农业物联网的智能温室系统架构与实现

农业物联网能实现农业管理的数字化、网络化和精准化,基于农业物联网的温室监控系统可实现温室环境的远程监测和智能控制。通过分析温室监控的特殊需求并参考物联网的标准架构,提出了智能温室物联网的架构方案。根据该架构方案设计了完整的温室监控物联网:感知控制层基于Zig Bee和RS485传感器网络及计算机控制模块,并针对可靠性、可扩展性和低功耗进行了优化设计;网络传输层支持多种数据传输方式和数据同步机制,建立了系统层间数据枢纽;应用层包含数据中心、WEB服务器和智能控制策略系统,提供了基于Hadoop和My SQL的海量温室历史数据的云存储解决方案、高可用免维护的云服务器和基于大数据和机器学习的控制策略;终端接入层采用WEB前端技术和React Native为系统提供了可视化界面。该智能温室物联网系统在连栋塑料温室实验基地的长期工作表明:系统运行稳定可靠,能有效提高温室生产的科学管理水平。     

基于ZigBee技术的果蔬智能大棚控制系统设计与试验

针对我国大棚环境监测和数据传输不稳定的问题，基于ZigBee技术对果蔬智能大棚控制系统进行了设计和试验。为了达到对果蔬智能大棚环境的调控，进行了系统控制模型设计，即进行环境建模，并采用模糊控制理论进行模糊控制器设计。为了验证该控制系统的有效性，进行了无线数据传输测试和环境调节测试。试验结果表明：系统可以进行稳定的数据传输，且能够对大棚环境起到调节和控制作用。     

基于物联网和云架构的渠灌闸门智能控制系统

为了实现农田明渠灌溉的精准化控制,设计了一种基于物联网和云架构的渠灌闸门远程智能控制系统,系统由一体化旋转式闸门、本地控制软件、远程终端访问系统和云端中间件组成。闸门采用旋转式阀芯结构设计,降低闸门启闭时的驱动能耗;基于ARM开发了嵌入式控制系统,实现水闸运行的本地控制和状态数据采集;集成了无线通讯模块和光伏电源系统,解决传统水闸野外安装布线繁琐和供电困难问题;通过在阿里云服务器建立数据中心,部署中间件,实现水闸远程数据传送与控制指令传达;建立了基于水位、流量双反馈的闸门开度云控模型,实现水闸群智能运行;根据旋转式闸门启闭阶段角速度变化规律,提出了水闸运行异常报警方法;开发了B/S版和APP版的远程终端访问系统,实现了灌区数据大屏、闸群远程控制和智能调度,适用于农田灌溉中小型渠道输水、配水的精准化控制。     

农业土壤含水率监测及灌溉系统研究——基于物联网模式

为提高农业灌溉效率,保障农作物正常生长,设计了稳定可行、易于安装的、以物联网技术为基础的农田灌溉系统。系统以MSP430F149低功耗单片机与射频模块为基础,使用基于无线技术ZigBee的CC2530芯片作为网络连接点,采用RHD-100土壤水分传感器采集农业土壤含水率信息;通过无线技术ZigBee与无线通信GPRS无缝连接,将土壤水分数据通过JN5121通信模块传输到无线网络,实现了土壤水分数据信息传输和智能灌溉。将系统运用于不同农田环境进行测试,结果发现:系统数据传输稳定可靠,运行平稳,可进行推广运用。     

多功能智能平台与控制技术的研究

针对国内外对多功能平台的相关研究内容和我国国情的需要,研发了一种低能耗、无污染、高效率、绿色环保、结构简单、操作灵活并可实现远程智能遥控的多功能智能平台,并设计了对应的控制系统。平台可以减轻我国果园、林地等多数管理作业劳动强度,进一步提升国内在设施农业、典型经济作物生产及果园林地等中小型地块的机械化水平,提高作业效率,弥补我国农业生产薄弱环节,促进我国农业机械化快速发展,解决了特定作业环境所需配套动力多样及悬挂机具更换工作繁杂等技术问题。     

智能移动式果蔬采摘机器人设计——基于SOPC神经网络

果蔬采摘机器人一般采用移动式机器人,虽有着强大的计算能力和移动性,但其感知能力的局限性限制了其智能的发展。为了提高果蔬采摘机器人的智能移动性能,使其拥有更好的实现自主导航的能力,采用(system on a programma-ble chip,SOPC)微处理器系统设计了一种新的智能移动式机器人控制系统,并采用神经网络算法对其进行了优化,大大提高了机器人移动的精确性,增强了输入和输出的线性关系,使控制系统在单片芯片上实现了复杂系统的全部功能。通过测试发现:机器人的移动躲避障碍物时速度的稳定性较好,移动误差较低,实现了果蔬采摘无人控制下的智能移动。     

基于单片机的温湿度检测与控制系统研究

现代农业生产离不开环境控制,将单片机控制和智能传感器监测相结合,提出了基于单片机的温湿度检测系统设计方案。同时,介绍了一种基于AT89C51的单片机的温度和湿度检测与控制的方案,针对被测对象的温度与湿度在不同变化范围需要不同的PID参数的特点,自动选择合适的一组PID参数进行控制。     

胡萝卜联合收获机智能监控系统设计与试验

针对目前国内胡萝卜联合收获过程中智能化水平低、无法对机具作业情况进行监测等问题,设计了一种可搭载在胡萝卜联合收获机上的智能监控系统。智能监控系统主要包括胡萝卜联合收获机自适应带速调节模块、胡萝卜堵塞监测模块、胡萝卜果实计数模块、人机交互模块及位置信息模块等。监控系统以STM32F103单片机为主控制器,信息采用CAN总线传输,应用多种传感器融合技术,实现胡萝卜联合收获作业信息采集与调控。胡萝卜联合收获机自适应带速调节模块基于模糊PID控制算法,通过传感器收集机具作业速度、夹持输送带带速及夹持输送装置倾角,采用脉宽调制控制电磁阀开度调节夹持输送带带速,实现胡萝卜收获过程中机具自适应调节作业状态。运用Matlab软件进行胡萝卜联合收获自适应带速调节模型对比试验,仿真试验结果表明,该模型鲁棒性好,超调量低;田间试验表明,各模块监测精度均大于等于96%,自适应带速调节模块误差小于等于0.1m/s,带速响应时间小于等于0.8s,调整时间小于等于1.6s。该智能监控系统满足机具田间作业要求,实现了对胡萝卜联合收获作业的实时监测与夹持输送带带速自动控制。     

胡萝卜联合收获机智能监控系统设计与试验

针对目前国内胡萝卜联合收获过程中智能化水平低、无法对机具作业情况进行监测等问题,设计了一种可搭载在胡萝卜联合收获机上的智能监控系统。智能监控系统主要包括胡萝卜联合收获机自适应带速调节模块、胡萝卜堵塞监测模块、胡萝卜果实计数模块、人机交互模块及位置信息模块等。监控系统以STM32F103单片机为主控制器,信息采用CAN总线传输,应用多种传感器融合技术,实现胡萝卜联合收获作业信息采集与调控。胡萝卜联合收获机自适应带速调节模块基于模糊PID控制算法,通过传感器收集机具作业速度、夹持输送带带速及夹持输送装置倾角,采用脉宽调制控制电磁阀开度调节夹持输送带带速,实现胡萝卜收获过程中机具自适应调节作业状态。运用Matlab软件进行胡萝卜联合收获自适应带速调节模型对比试验,仿真试验结果表明,该模型鲁棒性好,超调量低;田间试验表明,各模块监测精度均大于等于96%,自适应带速调节模块误差小于等于0.1 m/s,带速响应时间小于等于0.8 s,调整时间小于等于1.6 s。该智能监控系统满足机具田间作业要求,实现了对胡萝卜联合收获作业的实时监测与夹持输送带带速自动控制。     

结构不稳定系统的智能控制方法及其应用

针对不稳定系统的控制进行研究,主要研究内容有不稳定系统的镇定、智能控制器的设计以及不稳定过程的智能控制实例仿真。主要思路是把不稳定的控制过程转换为稳定的控制过程,主要研究方法是内部反馈镇定法。内模控制具有设计方法简单、响应速度快、有较好的解耦效果和鲁棒性等优点,对于不稳定的系统,给予系统增加一个反馈环节PID控制器,通过调节PID控制器的各项参数来保证系统的稳定性。实验表明,内模反馈智能控制器能够将不稳定的过程转换为稳定的控制过程。     

智能灌溉无线阀门控制器的设计方法与研究

基于当前新疆的自动灌溉系统还处于低水平的试用阶段,针对新疆自动滴灌系统中存在的电缆数量多、安装和维护困难等问题,提出了一种无线智能灌溉阀门控制系统并且针对新疆棉花灌溉研制出一种能够满足要求的无线智能阀门控制器。该控制器包括控制单元、功率单元、无线通讯单元、继电器升压驱动单元和状态反馈单元等。远程控制中心将通过无线通讯单元向阀门控制器发送控制命令,开启继电器驱动单元,开启或关闭灌溉电磁阀。控制器的功能包括远程控制、参数设置、反馈状态检测等。该控制器的设计合理、命令简单和低成本等特点,经过在实验室试用结果表明,该控制器运行稳定,准确性和即时性达到要求能够为新疆运程自动滴灌带来方便。