移动式灌溉施肥机设计

针对当前水肥一体化技术中首部加压系统通常建设在泵房内，体积庞大、投资成本高且难以更改移动等问题，设计了一种能实现移动、远程遥控为一体的移动式灌溉施肥机。该系统利用小车和灌溉施肥装置相结合，在车底盘上放置水肥一体化设备和远程控制器，实现小面积农田上的移动灌溉施肥；使用遥控器控制，可实现对汽油泵、肥料罐的开关操作及灌溉片区的选择功能。试验表明，该系统体积小，经济耐用，能够准确移动至所需灌溉区域，并实现手动或远程控制水肥灌溉。      

一体化全自动灌溉施肥机设计与试验

针对目前灌溉施肥设备由各部件分散组装而成,工程设计人员选型、操作者使用均不方便,自动化程度不高、控制精度低等问题,设计了一套针对小型地块集灌溉、施肥、过滤、全自动控制在一个装置内的一体化灌溉施肥机。对设备在不同设定压力、流量、水肥配比参数下的响应时间、精度进行了试验,结果表明:在测试条件下,流量为20 m~3/h时,设定压力为0.1、0.2和0.3 MPa,系统达到稳态的响应时间分别为13、15和18 s;工作压力为0.2 MPa时,设定流量为10、20、30 m~3/h,系统达到稳态的响应时间分别为12、15、18 s;工作压力0.2 MPa、流量为20 m~3/h时,设定水肥比例为500∶1、100∶1,系统达到稳态的响应时间分别为20和32 s。该设备实现了全自动化控制,响应速度较快,精度高。大大简化了水肥一体化系统首部设备的设计和安装,实现了水、肥精量调节,投资低,应用前景良好。     

一种多功能家用监控机器人及其系统设计

为实现远程控制家中用电设备的工作状态,设计了一种多功能家用监控机器人及其系统。该系统不仅可以通过手机网页实时查看和控制灯、风扇、加湿器、热水器等的工作状态,还具备门禁和人脸识别报警功能。该设计智能化和隐蔽性高,可为人们带来更舒适的家居体验。     

基于GSM的农业灌溉远程监控系统的研究

四川东部地区农村的农业灌溉系统大多数建于偏远地区,不利于对系统进行管理和维护。为实现对农业系统的有效控制,提高使用和维护效率,设计了一套对农田灌溉进行远程控制的系统。系统利用GSM模块实现上位机和终端控制器之间的远程数据实时通信,从而实现对农业系统的远程监控、工作状态查询和防盗报警等功能。实践表明,该系统具有操作简单、工作可靠、抗干扰能力强及扩展性好等优点,具有良好的应用前景。     

基于太阳能的远程果园灌溉系统

结合丘陵山区果园灌溉特点,研究出一种灌溉远程控制系统。该系统利用太阳能作为整个系统的能源供给模式,采用ARM作为处理控制芯片,通过GSM模块将灌溉信息进行远距离传输,实现果园灌溉控制的远程化和管理的无人化。现场应用结果表明,系统运行正常,传输数据准确,可靠性高,具有较好的应用前景。     

果园仿形喷雾机的电控系统设计与试验

为了提高传统果园喷雾机的智能化程度，实现对靶喷施的效果，设计了果园喷雾机的电控系统。通过建立MatLab仿真模型，对步进电机进行机械特性仿真，研究电机转速与控制系统发射的脉冲频率的内在联系，针对此联系结合HC-SR04超声波传感器的电路特征和步进电机驱动器通信协议，设计了以Arduino单片机为核心的控制系统，实现了喷雾机仿形功能。台架试验结果表明：超声波测量的平均误差率均小于4%,平均响应时间均小于3s,符合田间作业需求，与传统作业方式相比，雾滴分布更加均匀，优化了喷雾机作业效果，节约了药量。     

果园自动变距精准施药系统设计与试验

针对我国北方果园施药设备自动化程度不高、农药利用率低、适应性差等问题,设计了基于冠层体积估算的果园自动变距精准施药系统。施药系统的喷施臂在控制系统的控制下可以在水平和垂直方向调整喷雾距离和喷施高度,以适应不同果园的果树特征。为实现精准喷施,利用红外测距传感器组成了传感器阵列,通过该阵列探测冠层,将测得的数据用数学方法构建了冠层体积估算模型,并设计了喷雾参数调整方案,使得喷雾距离与喷雾量可进行相应调整。为验证施药系统的性能,测试了喷施臂在接收到移动指令时的响应时间与运动实际耗时以及冠层体积估算模型的准确率,并选用仿真桃树进行了定距和变距两组自动对靶喷施试验。结果表明,喷施臂的移动可实现瞬间响应,运动实际耗时与理论耗时几乎一致,冠层体积估算模型的相对误差为11.27%;与定距对靶喷雾相比,自动变距对靶喷施的农药附着率提高了18.66%,节约了30.25%的药液。     

一种智慧果园系统的设计与实现

结合目前果园对智能化管理的需求,设计开发了一种智慧果园系统。基于MQTT远程控制技术,借助无线传感器可获取作物实时生长环境信息;无人机航拍可获取作物病情、虫情和苗情等参数和视频图像信息,利用数据分析方法实现对作物的灾情预警、预报分析,为用户提供科学的种植指导建议;通过对机器人和电磁阀的智能控制,实现了果园的智慧种植和水肥一体化智能灌溉。系统功能丰富,操作简单,更加高效地实现了果园的智能化管理。      

猕猴桃土壤墒情智能控制系统的设计

为提高猕猴桃种植生产效率,降低水肥资源浪费和提高光照利用率,设计了一种同时实现智能精准节水灌溉、光照自动补偿的实时监控系统。该系统以STC单片机为主控制器,搭建相应的外围电路,采用485型土壤温度、湿度、pH值及盐分四合一传感器实时检测土壤墒情,采用光电传感器实时监测环境光照强度,通过ESP8266物联网模块将土壤墒情和光照强度信号传输到手机远程控制APP(blinker APP),实现远程自动灌溉控制和智能光照补偿功能。为实现对猕猴桃生长的实时监控,系统搭载了视频监控功能。测试表明,该系统能实现自动光照补偿和自动灌溉等功能,控制性能较好,设备简单,价格低廉,具有一定的推广价值。     

小型灌溉泵站群监控管理系统设计与研究

小型灌溉泵站在我国农业生产中具有十分重要的作用,但现有小型灌溉泵站管理运行效率低。为提高小型灌溉泵站的管理水平,基于无线通信、数据自动采集、自动控制等技术开发了小型灌溉泵站群监控管理系统。该系统采用继电器、水位传感器、霍尔传感器、智能电表、电磁流量计、液位计和摄像头等设备,实现对泵站智能控制、数据采集、数据处理分析与存储、防盗报警等功能;通过PC端监控管理平台软件对区域内分散的多个泵站进行实时监控,收集并处理水泵运行数据,并根据运行数据实现对泵站运行管理状况分析评价;从而能够合理指导灌溉过程,达到自动化程度高、节水节能、有效管理的目的。     

荔枝园智能灌溉决策系统模糊控制器设计与优化

为解决荔枝园灌溉中水资源浪费严重的问题,根据现有装备条件,设计了基于无线传感器网的模糊专家决策系统,并对系统的模糊控制器进行优化以提升系统整体性能。该系统通过网关节点实时接收来自传感器节点采集的荔枝园环境信息,选择土壤实测含水率与预设土壤最佳含水率的误差及其变化率作为决策因子,得出预测灌溉值等决策结果。通过Matlab仿真并进行果园实地试验,分析该系统的有效性。仿真结果表明,该智能灌溉系统能结合荔枝园土壤含水率情况进行适时、适量灌溉,有效实现了经济灌溉,并且优化后的模糊灌溉系统实现了更高的暂态性能、控制精度及抗干扰性,系统响应时间更快。试验结果表明,基于模糊控制器的智能灌溉系统能有效地对荔枝园灌溉进行控制,使荔枝园土壤含水率维持在17.8%左右,符合荔枝树的生长环境;同时,基于优化后的模糊控制器的智能灌溉系统将荔枝园土壤含水率平均值控制在17.6%,更接近系统预设的荔枝园土壤最佳含水率17%,并且具有更高的控制精度、更强的抗干扰性与实用性。     

水肥一体机肥液电导率远程模糊PID控制策略

为检测水肥一体机肥液电导率(EC),并将其控制在合理范围内,基于物联网技术,设计了远程水肥灌溉控制系统,将自整定模糊PID控制算法引入远程开发者服务终端中,通过模糊PID控制算法调控本地端变频注肥泵的频率进而精准控制EC,并对本地端PID和远程端模糊PID控制算法进行了对比试验验证。结果表明:目标EC越大,稳态EC越精确,但稳态时间和超调量均增大;与传统本地端PID控制相比,该系统响应速度快、EC波动幅度小、稳定,当目标EC为2.5 mS/cm时,稳态时间和超调量分别达到120 s和20.8%,混肥时间和实测EC均能满足水肥控制实际需求。该研究实现了EC的远程模糊PID控制,以及灌溉施肥系统的计算机、手机微信多终端灌溉数据监测和开关量控制。     

基于物联网的果园药水肥一体化控制系统设计与实现

针对山地丘陵果园生产作业中,病虫害防治和灌溉工作量大,人工成本上升,同时我国当前施肥模式粗犷、水肥浪费量大、肥液浓度不好控制等问题,结合物联网技术和互联网技术设计一种基于物联网的果园药水肥一体化控制系统。该套系统以基于CC2530的ZigBee节点为基础,结合MCU单片机及各类传感器,通过ZigBee网络实现远程监测和控制执行模块执行各种功能,同时采用模糊控制对水泵进行精准控制,实现对果树的精准施药、施肥和灌溉,并进行试验验证。结果显示,ZigBee网络的丢包率与距离没有明显关系,与上位机软件发包频率有一定关系;系统能够实现远程监测与自动控制,实时显示空气和土壤湿度、EC值和pH值等监测数据;混合药池的EC值经过系统调节690 s左右,达到设定值1.5 ms/cm,土壤EC值经过系统调节810 s左右,达到设定值1.2 ms/cm附近;同时系统根据不同的土壤EC值与混合药池EC值执行不同的灌溉方案与混肥、施肥方案,精准控制灌溉施肥,有较好的稳定性。     

果园自走式电动底盘控制系统设计与试验

为解决果园作业机械化设备少、效率低,大型机械不便作业的问题,研制一机多用的果园自走式小型灵活的电动底盘,设计其核心部分控制系统。依据果园作业环境,提出设计目标性能要求和整体结构方案;分析电控系统的电机驱动器、整车控制器、遥控器各自应具备的功能,进行硬件电路设计和软件编程;最后调试和实地试验。试验结果表明:所设计的果园自走式电动底盘控制系统能够使电动底盘满足最高车速为6.72 km/h,通过圆直径2 740 mm,具备通过30%坡度路面的能力,续航里程可达17.5 km,无线遥控距离达到200 m,符合果园作业性能要求。     

可远程控制的家用微型滴灌系统研究

为解决庭院观赏植物自动灌溉及家中长时间无人条件下的灌溉问题,设计了可远程控制的自动滴灌系统。该系统可通过按键或短消息指令实现灌溉的开启与停止,也可工作于无需人为干预的全自动模式。利用GSM网络,通过手机发送短消息指令实现灌溉的远程控制。当灌溉启动后,无有效停止指令时,系统灌溉到设定的最长时长2h后会自动停止,也可利用短消息终止灌溉。同时,系统能自动发送应答短消息及长期无有效灌溉的提示短消息。通过调整灌溉水压、灌溉时长、滴孔直径及数量等参数,可实现不同灌溉对象需水量的调节,实现对不同植物的精确灌溉。控制系统的进水端可直接与自来水管连接,也可与配置的储水箱连接。实验结果表明,系统能实现各种控制功能,运行稳定可靠。     

基于GSM技术的提灌站远程控制系统设计

以ARM2132为控制芯片,应用GSM模块为无线通信的传输媒介,利用SHT10温湿度传感器、流量计、AD转换和液晶显示等一系列外围元件,实现了农用提灌站远程控制系统的数据采集、传输和控制。通过实际应用表明,该系统运行可靠,达到了保护提灌站内电机和水泵等重要设备以及农用提灌站无人值守、远程控制的目的,具有一定的应用前景和推广价值。     

丘陵果园除草机器人底盘系统设计与试验

针对丘陵果园环境非结构化且复杂多变,常规的除草方式效率低等问题,设计了一种果园除草机器人底盘系统。根据果园丘陵地形地貌环境,确定车体控制方式和除草机器人底盘的总体结构方案,主要包括液压传动系统、电气控制系统等。设计配套的除草车电气控制系统和遥控接收、车载主控和导航功能的CAN通信协议。以运动控制为核心,采用角度传感器、电机驱动、车载主控、导航模块,构成闭环控制。使用自抗扰控制算法,以油阀控制电机为对象应用Simulink仿真,仿真结果显示自抗扰控制相比PID控制调节时间减少0.42s,超调幅度减小11.5%,稳定时间缩短0.14s。田间试验表明,运用自抗扰控制、结合导航功能的除草机器人行走速度均值为6.2km/h,均方差0.037km/h,作业效率0.51hm2/h,有效除草率均值97.46%,可在25°斜面上正常行走,对导航路径的跟踪误差标准差为4.732cm,运动控制响应及时,能够提高除草作业安全性和准确性。     

射流式自吸喷灌泵结构及设计方法

讨论了自吸喷灌泵的结构特点，指出一般自吸喷灌泵在自吸性能和结构上的不足。介绍在一般自吸喷灌泵的叶轮进口处附加一个射流装置，运行时有压流体通过喷嘴射出，在喷嘴处由于射流边界层的紊动扩散作用，增加喷嘴周围的液体流速，在叶轮进口处形成一定的真空度，实现泵的抽吸，提高了泵的自吸性能，减少了自吸时间，本文在理论分析与试验研究的基础上给出了设计方法。该泵以柴（汽）油机为动力，结构简单，易于加工制造，质量较轻，便于偏远、缺电地区的农田、果园等喷灌作业。     

QZ泵与框架式泵室在排灌工程中的设计与应用

QZ泵是传统泵型的更新换代产品，最大优点是效率较高并可以实现远程控制，对于安装和吊装维修具有传统水泵不可比拟的优越性，是中小型泵站向现代化方向发展的有效途径；框架式泵室具有结构新颖，受力合理，造价低廉，轻巧美观的特点，与传统的泵室比较可以大大节约土建工程量，二者有机结合，应用于排灌工程中，可以实现工程的优化设计，达到节约，高效的目的，普遍适用于平原圩区低扬程排涝与灌溉的水利工程。