基于分光光度法的水肥浓度在线检测方法与仪器研究

通过阐述建立基于分光光度原理的水肥浓度在线检测理论、方法,为水肥精量灌溉提供有力控制方法。针对水肥精量灌溉控制机快速、高效、低成本及可靠水肥浓度控制的需要,依据分光光度原理及其实验装置双光路分光光度仪,研究水肥浓度在线检测的理论、方法。建立基于分光光度原理的水肥浓度在线检测方法,设计双光路分光光度测量仪器。提出利用分光光度原理快速、可靠、低成本及较高精度实现水肥浓度在线检测的方法,设计该方法的实验测量仪器及集成的水肥浓度在线检测系统。     

基于图像处理技术的生物反应器浓度检测系统的开发

发酵过程生物参数的在线检测,是获得发酵过程生物信息的重要手段,也是进行合理最优控制的基础。但是,目前许多生物量只能离线检测,不能够为实时的控制系统利用。因此提出了基于图像处理技术的生物反应器浓度在线检测系统,系统由反应液循环与控制装置、反应液浓度光学检测装置、图像采集与处理装置、计算机以及相应的处理软件组成。通过与分光光度计的实验比较,证实了所设计的系统可以用于生物反应器浓度的在线测量,为实现发酵过程生物参数的在线检测提供了值得借鉴的设计思路和实现方法。     

基于图像处理技术的生物反应器浓度检测系统的开发

发酵过程生物参数的在线检测,是获得发酵过程生物信息的重要手段,也是进行合理最优控制的基础。但是,目前许多生物量只能离线检测,不能够为实时的控制系统利用。因此提出了基于图像处理技术的生物反应器浓度在线检测系统,系统由反应液循环与控制装置、反应液浓度光学检测装置、图像采集与处理装置、计算机以及相应的处理软件组成。通过与分光光度计的实验比较,证实了所设计的系统可以用于生物反应器浓度的在线测量,为实现发酵过程生物参数的在线检测提供了值得借鉴的设计思路和实现方法。     

烟草化学分析中总氮与总挥发碱流程通用的改造

用AAⅡ型流动分析仪检测总氮和总挥发碱时，都是通过蠕动泵取样、在线混合反应产生靛蓝色化合物、比色池660nm处比色而得出最终的结果；区别为总挥发碱需在蒸馏装置进行气相分离。基于两者的检测原理有一定的相似性，将两者的流程进行了改造，以达到一机两用的目的。试验证明，2个检测项目均可在一套装置中完成。     

基于SOC单片机的农药浓度快速检测装置研制

阐述了基于SOC单片机的农药浓度快速检测装置的检测原理、结构设计和主要部件制备,并通过与CHI660B型电化学工作站测量对比试验得出,该装置对微电流测量的精度达0.01μA,最大误差小于0.19μA;检出时间小于3 min,尺寸小,适合于现场农药浓度的快速检测。     

基于电导电极的肥液浓度在线检测仪设计与实现

[目的]为能实时检测灌溉施肥系统进行水肥自动混合时的肥液浓度。[方法]基于电导电极设计了一种以9 V电池供电的肥液浓度在线检测仪,通过测量肥液电导率间接实现肥液浓度的测量,测量结果可通过显示器直接显示,还可通过SPI接口输出至水肥自动混合控制器。为尽量降低极化效应的影响,试验确定了以幅值为±3.5 V的方波信号作为电导电极的激励源。该检测仪具有温度自动补偿和量程自动切换功能,并通过试验确定了测量量程范围的划分及各个小量程对应的分压电阻与方波激励信号频率。[结果]在农业上,常用的0.1%~1.0%施肥浓度范围内,对检测仪进行了试验验证,其平均相对误差为2.77%。[结论]该检测仪能满足实际应用要求。     

农业水肥一体化智能灌溉控制系统开发与应用

【目的】以物联网技术为支撑的水肥一体化智能灌溉控制是农业灌溉中节约水资源、省工、智能控制和提高水肥利用效率的重要方法。【方法】文章基于智能控制、传感器、无线自组网等物联网信息技术,针对传统农业灌溉面临的诸多问题,开发应用于农业水肥一体化管理的智能灌溉控制系统。该系统主要包含控制系统、水肥混合系统、水肥灌溉系统以及数据采集和分析系统,其中控制系统为工作人员提供了移动终端应用和远程用户终端系统2种终端作业管理系统来实现远程灌溉控制操作。【结果】该智能灌溉控制系统在浙江金华的香榧种植区进行了示范应用,结果表明该系统能够适用于复杂地形,使用过程中无需布线,无需外接电源,通过装置间自组网,可以实现大面积灌溉控制。【结论】智能灌溉控制系统操作方便、控制灵敏度较高,能够实现远程控制、省工、便捷的目的,有效提高了农业水肥一体化智能灌溉的控制水平,具有一定的应用前景和推广价值。     

一种基于云模型的水肥配比控制策略

针对水肥配比控制精度低以及控制方法对于被控系统动态变化适应性弱的问题，开展了水肥配比控制策略设计，构建了基于云模型的模糊PID控制方法，能够有效改善传统PID控制对被控系统动态变化适应性较弱的问题，实现了根据输入值的动态变化对PID控制参数的实时修正。最后通过试验验证了方法的有效性，表明将基于云模型的模糊PID控制方法用于水肥配比控制可以快速调节肥液流速，缩短水肥比例调控的时间，实现根据由水压等原因导致水流速的变化来动态调节肥液流速，使得系统按照理想的水肥比例将水和肥同步灌溉到作物，具有较好的应用前景。     

基于差分进化算法的水肥配比控制系统设计

水肥混合配比的灌溉施肥方式能提高水和肥料的利用率。水肥配比后的浓度是影响施肥效果好坏的关键。因此,针对水肥混合配比控制系统中的滞后性、大惯性、非线性等问题,提出一种基于差分进化(differential evolution,简称DE)整定的比例-积分-微分(proportion integral derivative,简称PID)水肥混合配比控制方法,以提高水肥混合配比后浓度的精准性和稳定性。并通过软件仿真对比传统PID控制和差分进化整定的PID水肥混合配比控制的效果。结果表明,利用差分进化算法对PID参数调节后的控制系统在提升肥液浓度响应速度、超调量、抗干扰能力等方面都具有较强的优势。最后,通过水肥混合配比浓度控制试验,验证差分进化算法整定的PID控制系统良好的控制效果,证实其可以满足实际灌溉施肥中的控制要求。     

蔬菜有机磷农药残留量检测的光电比色法

用自制的速测试剂和光电比色计,研究蔬菜有机磷农药残留量快速检测的光电比色方法。结果表明:在10～20min内可检测出甲胺磷农药残留量,检测灵敏度为0.5mg·L~(-1),浓度在0.5～14mg·L~(-1)之间的残留量可定量检测。     

水肥一体化技术实践与应用

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术,是提高农业用水、用肥生产效率和效益的重要方法。本文基于吉首市不同产业发展情况,集成组装了压力管道灌溉施肥系统,设计了不同作物灌溉施肥方案,总结了不同作物水肥一体化技术模式,准确把握水肥一体化技术关键环节,以期着力推进水肥一体化技术快速发展。     

基于机器视觉的稻田灌溉用水铜离子浓度检测

为实时、快速地监测稻田灌溉用水的质量,确保粮食生产安全,提出了基于机器视觉的稻田灌溉用水铜离子浓度检测方法.利用搭建的机器视觉检测试验装置,设计了不同浓度铜离子溶液的机器视觉检测试验,通过提取试纸图像的特征值,运用指数回归、对数回归、2阶多项式回归和线性回归等方法建立铜离子浓度的预测模型,减少了人为认知对检测结果的影响.试验结果表明,在0～300 mg/L范围内,基于机器视觉的试纸检测水中铜的方法训练集和预测集的相关系数分别达到0.9438和0.9191,均方根误差分别为19.9563、9.7889 mg/L,误差控制在8％以下,基本上达到了对稻田灌溉用水进行实时快速检测的要求,为进一步开发实用的稻田灌溉用水监测设备提供了依据.     

基于无线传感器网络的农业精量灌溉系统设计

阐述了我国农业领域用水资源紧缺的现状和实施精量灌溉的意义,从无线传感器网络的系统结构、路由协议、成本控制等方面设计了基于无线传感器网络的农业精量灌溉系统,对实现无线传感器网络技术和农业灌溉技术相结合,达到精量灌溉的目标,进而提高水资源利用率,缓解水资源紧张问题进行了探索。     

间歇定点精量水稻侧深施肥方法及装置的设计研究

针对我国现有水稻施肥方法及施肥装置,提出一种间歇式定点精量的施肥农艺方法,并进行了理论可行性分析。依据水稻侧深施肥新方法的施肥要求,设计了一种间歇式定点施肥装置。该装置与市场保有量大的延吉925B型插秧机配套使用,采用凸轮机构驱动排肥部件实现往复运动、依据凸轮轴上的检测信号,经信号控制装置控制伺服电动机带动螺旋搅龙排肥的工作原理,间歇定点精量完成侧深施肥,设计驱动凸轮转速与插秧机的插秧速度等速匹配的精准定位施肥的控制方法。通过机构零部件的设计,机构的三维运动仿真分析检验了驱动凸轮的轮廓合理性,最后利用台架试验对排肥部件参数进行了优化设计。     

基于物联网智慧农业的作物水肥一体化系统设计与应用

为了提高农田灌溉和施肥效率,优化生产流程和改善土壤生态环境,开发了基于物联网智慧农业的作物水肥一体化系统,在对系统建设的物联网原理和总体构架进行阐述分析的基础上将系统应用划分为农田环境监测系统和水肥一体化系统两大模块。农田环境监测系统以无线传感器网络为基础,采用一体化采集节点设计,可以实现农田水肥环境等数据监测,为灌溉和施肥控制提供数据支撑;水肥一体化系统在系统首部、管网和控制系统等工程建设的基础上采用组态软件开发,通过原理流程设定可以实现农田智能灌溉施肥控制和数据分析查询等功能。     

气吸式膜上精量播种机排种性能测试系统研究

本文根据2BQM－2型气吸式膜上精量播种机播种装置的工作原理，研制了11种用于测试排种性能的单片机测试系统，将光电传感技术和单片机技术融于一体，既提高了测试的准确性，又提高了测试效率。这对气吸式膜上精量播种机的改进和优化具有指导意义。     

快速检测痕量汞的光电型传感方法的建立

为建立一种检测痕量汞的光电型传感方法,利用汞抑制葡萄糖氧化酶体系(即葡萄糖氧化酶—辣根过氧化物酶-葡萄糖-邻联甲苯胺—偶联反应体系)生成蓝色产物的原理,将Glu与OT固定化制成试纸条,插入自制的便携式光电型传感器,绘制出汞离子溶液浓度与对应的反射光强度值的标准曲线。实验结果表明,当汞溶液的浓度范围分别处于0.010～0.050mmoL/L时,光反射强度值与汞浓度皆呈现良好线性关系。经优化检测条件,汞溶液与双酶孵育的最佳时间为1h。该方法测定汞的检出限为1.0×10-4 mmol/L,检测时间分别为5min。由此可知,此方法检测汞快速、简便,有望实现对样品中汞含量的现场检测。     

畜禽粪便成分快速测定方法的比较研究

介绍了粪污计、电导仪、氨电极、粪污氮含量计量仪、反射计、快速在线畜禽粪便肥料成分检测系统等6种畜禽粪便肥料成分快速测定装置的工作原理和使用方法，阐述了上述各种快速测定装置的精度及适用范围，就各种方法的优劣进行了分析比较。与传统实验室法相比，6种快速测定方法简便、快速，具有一定的实用和推广价值，其中粪污计和电导笔成本较低，可完成氮、磷、钾和铵态氮含量的测定；快速在线畜禽粪便肥料成分检测系统能够较准确地测定粪便中铵态氮和磷的含量，但检测钾的准确度不高，且仪器设备昂贵，对运行环境要求高，稳定性差，对于固体粪便的检测能力较差。     

木材内腐X光电视检测系统电路分析

有关木材腐朽和缺陷的X光电视检测系统的研究和一些基本实验结果已在文献阐述过,现仅就我们所研制的木材内腐X光电视检测装置的电子电路工作原理以及调试中出现的问题及其处理,作简要的理论分析。     

旋光效应实验演示系统设计

旋光效应在溶液性质和浓度快速检测中有着重要的应用。以马吕斯实验现象为基础,以 PIN 光电二极管为偏振光信号探测器,以 STM32 F103微处理器为核心,对光信号进行数据采集、处理和显示,设计了一套旋光效应实验演示系统。该系统具有操作简便、测量精度高、用户界面友好和实验现象直观等优点,能满足课堂辅助教学的需要,还可应用于工农业生产中旋光性溶液的性质和浓度快速检测。