基于Zigbee和组态软件的草莓温室大棚远程监控系统的研究与实现

为了实现草莓温室大棚内环境参数的远程智能监控,研究开发了一套基于Zigbee无线采集系统和组态软件的智能监控系统。系统以三维力控组态软件为上位机控制软件,通过Zigbee无线采集网关和Zigbee无线传感节点采集大棚内的环境参数,通过Modbus通讯协议实现上位机与基于Zigbee的数据采集发射模块之间的通讯,在上位机软件中实时显示温室的环境因子,并可以通过西门子200PLC对过程执行机构如风机、湿帘等进行实时控制,调节大棚内的环境参数。实验表明,该系统性价比高,鲁棒性好,提高了草莓大棚环境参数采集的稳定性和准确性,上位机组态界面形象直观,操作性好,改善了草莓生长环境。     

盆栽作物自动灌溉装置设计与试验研究——基于PLC

目前,温室盆栽作物迅速发展,在国际上已经形成一项重要的产业。为了满足国内外温室盆栽作物灌溉的需求,设计了一种基于可编逻辑控制器(PLC)为控制器的灌溉装置。以西门子S7-200 CPU 224xp CN PLC为核心,利用PLC内部模拟数据采集电路、压力传感器测量出盆栽作物的质量;用条形码读码器读取盆栽作物的信息,能够让管理人员实时了解盆栽作物的生长状况。在上位机建立数据库,通过C#语言编写上位机控制界面,能够实时显示盆栽作物灌溉量和条形码信息。此装置提高了灌溉的精度和温室栽培作物的自动化程度。     

农用AGV综合通信系统设计

为满足农用AGV作为农业作业通用平台的需求,设计了一种AGV综合通信系统.该系统包括有线通信、无线通信和无线传感器网络,能满足AGV在各种情况与上位机和平台加载设备通信,实现对AGV的远程操控和AGV视频图像的远程采集.实际使用表明该通信系统性能良好.     

温室环境在线监测系统的设计

采用传感器技术、自动检测技术等,实现对温度和湿度环境因子的监测。该系统以STC12C5410AD单片机为核心,完成环境参数的采集、存储、运算处理等,通过液晶显示器实时显示温室环境参数,当环境参数超过软件程序中设定的上下极限值时系统自动声光报警,提醒工作人员调整温室环境,为作物提供一个最佳的生长环境。     

基于机器人的生猪健康养殖智能监控系统设计

为提高生猪养殖环境质量和行为识别率,克服规模化养殖过程中采用人工巡检生猪异常行为特征和监测养殖环境参数存在识别效率低、准确性差和劳动强度大等问题,设计一种以轨道式机器人为采集终端的生猪健康养殖智能监控系统。系统以FPGA控制器为硬件核心,结合猪只体表特征与环境感知传感器、智能控制、图像处理和无线通信技术,构建生猪异常行为与异常环境全景和局部两级联动监测平台,实现对生猪异常行为和环境参数的全方位观察、识别和数据采集功能,提高生猪养殖过程的智能化管理水平。试验结果表明,该系统能够按照预设指令自动、快速地依次对选取猪舍猪只个体的生长情况、行为特征和养殖环境信息进行自动采集,异常行为识别率可达93.5%,停车定位精度误差为±12 mm。该研究有利于技术人员快速、准确获取生猪生长环境和健康状况信息,为生猪异常环境及时调控、异常行为快速诊断、疫病防治和疫情预警提供科学依据。     

无线传感器网络在植物生长环境信息监测中的应用

针对植物生长环境信息大滞后及大惯性的特点,基于WSN和低功耗ZigBee CC2430无线通信技术设计一个植物生长环境多环境参数监测系统。无线传感器网络实时采集和处理植物生长环境数据,由信息接收端保存,可进一步显示处理结果,从而完成动态信息监测任务。植物生长环境数据最终传送至系统的上位机监测中心,对环境数据进行统一管理,充分发挥无线传感器网络的路由监测作用。系统克服了有线传感器网络的局限性,组网灵活、节点成本低、网络容量大。同时,实时监测实验表明,该系统操作灵活,有较好的数据传输精度。由于良好的系统稳定性,使得其在植物生长环境信息监测中可以胜任多参数监测任务。     

日光温室基质培生菜鲜质量无损估算方法

设施栽培中作物鲜质量动态变化作为生长发育的指示性特征,是蔬菜长势无损监测的重要指标之一。水培蔬菜通过离水直接称量实现长势无损监测,但是土培或基质培无法通过直接鲜质量称量实现生长过程的无损测量。本文提出了基于表型特征参数和生长过程环境参数融合的鲜质量估算方法,用于日光温室环境下基质培生菜个体和群体的鲜质量无损估算。首先,监测生菜全生命周期的环境参数,采集第1批次生菜生长过程中的多样本图像和部分样本鲜质量,提取样本图像中不同生长期生菜的形状、颜色、纹理等特征,计算环境信息中的累积辐热积等参数。然后,利用高斯过程回归方法建立表型参数和环境参数与生菜鲜质量的关系模型。最后,采集第2批次生菜群体的样本数据,基于上述模型预测生菜3个生长阶段的个体和群体鲜质量,以验证鲜质量估算模型的泛化能力和可靠性。结果表明,与支持向量机、线性回归、岭回归和神经网络相比,高斯过程模型的决定系数R2为0.9493,相对误差的均值和标准差分别为11.50%和11.21%。模型泛化能力试验中,生菜群体鲜质量比个体鲜质量的预测相对误差的平均值小（3个生长阶段分别相差4.44、5.71、5.89个百分点）,且随着群体数量增加,群体鲜质量预测的相对误差的均值和标准差逐渐减小。本鲜质量估算方法预测的群体鲜质量数据可为基质培绿叶菜类作物的栽培管理决策提供数据支撑。     

一种智能喷药车控制部分设计

基于单片机控制的智能喷药车控制系统,对自动控制部分进行设计,分为上位机和下位机两部分。上位机主要功能是进行果树植株图像的采集和处理。下位机主要根据上位机的植株信息,驱动电磁阀调整工作台方位,通过电磁单向阀控制喷药液压系统执行喷雾,从而实现自动对靶喷雾。     

基于机智云平台的温室番茄远程监控系统

设计了基于机智云平台的温室番茄远程监控系统，上位机由手机APP终端和机智云平台组成，下位机部分采用STM32F103单片机作为控制器将传感器获取的环境参数上传至上位机，ESP8266 Wi-Fi模块实现了上位机与下位机之间的数据交互。用户可使用上位机对温室番茄环境生长参数进行远程监测和实时调控，经测试该设计数据获取准确、系统运行稳定，实现了预期的功能。      

基于云服务架构的田间信息采集与分析系统设计

为了满足农田作物信息采集和分析服务的需求,将智能手机终端硬件、微信小程序软件与云服务平台相结合,设计了一款基于云服务架构的田间信息采集与分析系统。系统主要包括腾讯云服务器模块和手机微信小程序模块,其中,云服务器端使用MySQL搭建数据库,用于存储、处理和下载数据;使用CSS和Java Script语言及小程序封装的组件开发微信小程序,用于交互实现数据的采集、上传与信息反馈。以田间小麦作物生物量指征参数调查为例,针对冠层覆盖度和植株行间距计算进行了系统应用测试。采集100幅出苗期的小麦冠层图像,由小程序端上传样本图像到后台处理。使用霍夫变换、图像掩膜和图像腐蚀获取定位图像后,利用HSV彩色空间突出样本像素点,计算冠层覆盖度;采用投影法和滤波法提取峰值,获取株行中心线,从而计算植株行间距。建立了图像识别像素株行间距与实测株间行距间的一元线性回归模型,建模精度R~2达到0. 911,可为田间作物信息检测和调查提供技术支持。     

基于单片机的吊秤式盆栽作物蒸渗仪设计

为实时、方便、准确地测定盆栽作物的蒸腾蒸发量,采用上位机和下位机集成、优化的方法,设计了一种0~100kg 适用于盆栽作物的吊秤式蒸渗仪。蒸渗仪主要包括称量传感器、下位机、上位机、连接件、支架和盆栽容器6部分。对蒸渗仪下位机的主控制器、数据采集模块、显示模块、通信模块、实时时钟和数据存储模块以及电源模块进行了硬件选型和电路设计。试验结果表明,在无人监管的工作环境下,蒸渗仪下位机能够自动采集、显示和存储数据,并通过串口将数据上传至上位机,上位机完成数据的显示、存储和分析。蒸渗仪最大绝对误差为100g,最大相对误差为0.50%,测量结果较好地反映了盆栽作物蒸腾蒸发的实际变化趋势,能够满足盆栽作物蒸腾蒸发量方便、准确和实时测量的需要。     

基于STM32的水肥一体机智能控制系统优化研究

以水肥一体机智能控制系统为研究对象,对作物生长过程中所需的水分及肥料进行分析,利用工控机作为上位机、STM 32控制板作为下位机,搭建水肥一体机智能控制系统.系统可根据作物生长状态、灌溉面积及环境参数,结合作物生长需求进行灌溉量和肥量的分析计算,并根据肥料溶解特性进行灌溉施肥时间的分配转换,在STM 32控制板的输出指...     

基于无线通信的温室环境监控系统设计

针对温室管理智能化的需要,提出了一种基于无线数据传输的温室环境参数监控系统。该系统以MSP430F169作为微控制器,通过数字温湿度传感器DHT11、土壤温湿度传感器SHT10P、光强数字转换芯片TSL2561和CO2气体传感器MG811检测温室环境中的空气温湿度、土壤温湿度、光照强度及CO2含量,以n RF24L01+作为射频无线通信模块实现下位机和上位机之间的数据通信,以TC35i作为GSM无线通信模块实现上位机和监控终端之间的数据通信。用户可以通过上位机或监控终端对温室环境参数进行检测和控制,使温室内环境参数控制在所希望的水平上,实现温室环境参数的智能化控制。     

基于物联网的连栋蔬菜温棚环境监测系统设计

针对传统连栋温棚监测系统存在的成本较高、控制粗略、布线复杂等问题,设计了一种精准农业信息感知系统。系统基于物联网的精确感知、高效传输以及智能监控的特点,由无线感知网络、传输节点、GPRS无线传输网络和上位机管理等多个部分组成。温棚中的监测节点以C8051F410单片机为控制核心,通过无线传感网络进行通信,上位机以WEB服务器为平台,结合MS SQL Server数据库对数据管理。系统能够实时感知作物生长环境信息,并将参数传输到上位机管理系统,经专家系统判别后进行相应反馈调控。实验证明,系统可以对温室内的多种环境参数进行有效的监测,满足实际农业生产要求。     

农业环境多路图像采集系统设计与实现——基于ARM和Linux

与视频采集卡等传统图像采集系统相比,嵌入式图像采集系统具有体积小、成本低、可靠性高等优点,在智能交通、远距离监控和计算机视觉等领域应用广泛。为此,主要研究了嵌入式Linux的数字图像采集技术在农业环境中的应用,详细讨论了s3c2440-Linux2.6.30.4平台下的多路图像采集终端设计和实现方法。系统下位机利用NandFlash模拟U盘存储介质,通过用户采集程序和USB图像采集设备采集现场农业环境;上位机采用VC++界面实现图像显示和保存。     

日光温室集中式最优化控制通风系统

为实现日光温室、智能温室无人管理下的智能通风控温,设计一种基于物联网的日光温室集中式最优化控制通风系统。用户根据不同季节、不同作物通过上位机或者物联网平台设定不同的上下限温度值,系统也可自动采集图像,依据数据库作物生长模型自动控制日光温室温度。该系统可将日光温室内温差控制在±1℃,劳动力投入减少30%,显著降低植物生理病害。结果表明:该系统对各种日光温室、智能温室适应性强,既缩短人工劳动工作时间,又避免了人工控制时温度的骤升骤降。     

基于PC机和单片机的分布式禽舍环境监控系统

针对大中型禽场环境集中监控的需求,设计了一种分布式环境监控系统,该系统由一台上位主控计算机、RS-485通讯网络和多台下位机组成.下位机是以单片机为核心的终端监控器,通过传感器采集现场信息完成直接的监控任务;上位机通过通讯网络获取各个下位机的测控数据,或向其发送控制参数,完成对禽场多个禽舍的集中监控.     

基于SPCE061A单片机的温室温湿度控制系统的设计

介绍了一种以SPCE061A单片机为核心的温湿度控制系统,实现了对温室内温度、湿度两项主要参数的自动检测及显示.上位机采用组态软件进行编写,可以对下位机传送的数据参数进行处理,形成作物生长的走势图,从而得出适合各种作物生长的最佳环境参数条件.     

基于ZigBee的密闭式LED植物工厂监控系统

利用无线传感网络技术、LED控制技术以及WEB技术,设计并实现了基于Zig Bee的密闭式LED植物工厂监控系统。本系统由3部分组成,包括以工控机为上位机的监控中心、基于Zig Bee的数据传输网络、基于RS4 8 5总线的环境数据采集。上位机运行基于tomcat的服务器程序,周期性地发送控制和采集命令,存储和显示相关环境参数信息,并提供远程用户浏览器访问;Zig Bee无线网络提供数据的透明传输,通过设计Zig Bee应用层协议控制数据包的传输目的地址,确保数据传输的可靠性和准确性;环境数据采集部分通过RS485网络采集和控制环境参数,如CO2浓度、温湿度、LED光照强度等。本文实现的基于Zig Bee的密闭式LED植物工厂环境监控系统,提供了一种低成本、低能耗、高效率并简单实用的植物工厂环境监控的解决方案。     

基于C8051F340的物联网智能大棚

对智能大棚进行了研究,提出了基于物联网的ES系统在智能大棚上的应用;利用各种传感器、C8051F340和NRF24L01等采集传输信息,将数据信息通过无线方式传送到上位机,ES系统根据采集的信息与数据库里的参数进行了比较;作物栽培专家系统根据不同的作物在不同的季节所需不同的温度湿度等进行智能控制,利用下位机控制执行机构进行洒水、补光、通风、遮阳等工作,达到植物生长的最佳环境.该大棚的优点是可以节省人力,提高作物产量,具有实用价值.