基于WSN和GSM的智能灌溉控制系统设计与实现

针对干旱区滴灌系统中智能灌溉和远程自动化的需求,基于无线传感器网络(WSN)和全球移动通信系统(GSM),设计并研发了一套可自动控制现场设备的智能灌溉控制系统。系统中的WSN将低功耗的现场控制单元和数据采集单元与节能型路由协议结合,延长了WSN农田信息采集的生命周期;基于GSM中的SMS(Short Messaging Service)技术,将需求命令下发到上位机控制平台;系统通过处理灌溉区的相关环境数据并进行分析,进行一定的自学习及再学习,可实现对现场设备自动控制。在新疆喀什市麦盖提县规模化节水灌溉增效示范基地的应用试验结果表明:该系统能适应恶劣的自然环境,操作简易,具有较好的鲁棒性,可进行广泛的推广应用。     

气吸式玉米播种机排种监测系统研究

为了对播种机的工作状况进行实时监测,对播种过程中出现的种箱排空和导种管堵塞情况及时报警,设计了一种对播种机作业中的各项参数实时监测系统。系统以嵌入式微处理器和红外光电传感器为主要部件,通过无线通信的方式与上位机进行数据的传输,对播种作业中出现的种箱排空和导种管堵塞及时进行声光报警,并通过上位机软件对所需的参数实时显示。试验结果表明:该系统工作稳定,对故障的报警准确率较高,有效提高了播种质量。     

基于Kinect动态手势识别的机械臂实时位姿控制系统

基于Kinect动态手势识别达到实时控制机械臂末端位姿的效果。位置控制信息的获取采用Kinect计算手部4个关节点在控制中的位置变动,数据噪声在控制中易引起机械臂误动作和运动振动等问题,为了避免噪声对实时控制的不利影响,采用卡尔曼滤波跟踪降噪。姿势控制信息通过采集手部点云经滤波处理后应用最小二乘拟合的方式获取掌心所在平面,运用迭代器降噪处理。系统通过对手部位置和姿势信息的整合、手势到机械臂空间坐标映射及运动学求解来实时控制机械臂末端位姿。实验结果证明,手势控制系统满足控制要求,简单、易于操作,机械臂实时响应速度快、运动准确。     

基于分布式总线的喷头水量分布的自动测试

通过分析基于微机ISA总线的喷头测试系统存在的问题，提出了基于分布式总线技术的喷头水量分布自动测试的解决方案。采用RS485/422总线，将PLC模块分布安装在试验现场作为水量采集模块，把PLC和计算机连接组成1∶n网络进行数据的传输，使总测试点数扩展到20480点，径向射线达到16条，每条线可测1280点，并采用VB6编制计算机监控软件，使软件移植性更强，提高了喷头水量分布自动测试的可靠性、通用性和可扩展性，对新型喷头的试验研究提供了可靠数据和分析手段。     

太阳自动跟踪系统中光电传感器的设计

针对现有光电传感器存在形式单一、跟踪精度不高、运行稳定性较差等不足,该文通过对光电传感器进行结构设计,设计了一种金字塔式和箱体式嵌套的粗-精跟踪光电传感器,其中箱体式可拆卸、单独使用,其内部的凹面镜利用反射作用有效减小了箱体高度,保证了跟踪过程中的跟踪精度和运行稳定性。在对该传感器的电路进行设计时,选取四运放集成电路LM324为核心,利用其比较作用来控制电机驱动执行机构,从而使聚光系统对准太阳。利用MATLAB/Simulink对模糊PID(proportional integration differentiation,比例-积分-微分)控制器建模和仿真,与PID控制相比,模糊PID控制曲线的响应时间较短,在0.1 s时给系统一个宽度为0.1的矩形脉冲干扰,在0.1~0.2 s之间系统的响应曲线、控制误差的响应曲线以及控制器的输出变化曲线呈现不同的变化;在0.2 s时,均达到稳定状态。通过分析可知,无论是否存在干扰,该控制方法均能使控制器迅速达到稳定状态,减少系统响应时间,从而减少系统的运行成本。该研究为太阳自动跟踪系统的稳定运行和跟踪精度的提高提供了参考。     

针型电容法测量谷物含水率的研究

采用针型电容传感器和测量电路,并采取减小介质损耗的有效措施,研制了测量谷物含水率的针型电容法。实验结果表明,在谷物含水率与输出电压间具有良好的线性关系。该方法具有较高灵敏度、稳定性和良好的动态特性,完全可以满足谷物含水率的测量要求,为谷物含水率的准确、快速和在线测量提供了一种有效的方法。     

大田农业节水物联网技术应用现状与发展趋势

物联网技术与农业领域应用的结合是推动传统农业向现代农业转型升级的重要驱动力,农业节水是中国农业发展长期关注的重点。以物联网技术感知层、传输层、应用层架构为主线,针对大田主要粮食作物水分需求,总结物联网技术在大田农业节水关键环节中的应用发展现状以及存在的局限性,并在大数据、云计算等现代信息技术发展基础上,结合新时期互联网+战略,对物联网技术快速发展态势下农业节水技术、服务、模式的未来发展趋势进行探讨,提出技术向服务转变、决策向预测转变、微观向宏观转变的发展思路。     

基于物联网的生猪运动行为及猪舍环境远程监控系统

In intensive and large-scale livestock breeding, how to evaluate welfare of each individual effectively has become one hotspot of welfare breeding.In this study, a remote monitor system based on computer vision technology and wireless sensor networks was proposed.In the system, pig videos in the piggery were captured by IP cameras and transmitted remotely to PC systems for objects tracking and trajectory extraction, and the piggery environmental data such as temperature, humidity and harmful gases were collected by wireless sensor networks(WSN) nodes.Traditional Camshift tracking algorithm was improved.The average root mean square errors of traditional and improved algorithm were 78.07 and 32.29, indicating the improved algorithm reduced error and improved tracking stability.The results of the real-time monitoring of environmental parameters by WSN showed that the hydrogen and ammonia concentrations, and the ambient temperature were all kept in the normal range, while the carbon dioxide concentration was exceeded, and the air humidity was slightly high.Through data mining, precise welfare monitoring and breeding management were realized.     

基于物联网的内河小型渔船动态信息监控系统设计

为规范内河流域渔业生产秩序,保障渔船作业安全,该文设计了基于物联网的内河小型渔船动态信息监控系统。该系统集成了无线传感器网络、远程信息传输、远端后台监控等多种技术方法。其中,无线传感器网络主要用于获取包括渔船位置、电捕鱼违法监测信息和渔船超载检测信息等渔业现场数据。依靠Zig Bee技术,该网络实现了对不同类别传感器数据的汇聚、判断以及远程播发。远程信息传输是利用GPRS/GSM移动通信网络与互联网传输技术,实现了多渔船作业信息向后台监控中心的实时传输。后台渔政监控中心,具有渔船在电子地图上的识别与定位,渔业生产的实时监控以及渔政执法的决策辅助等功能。该系统经测试,可满足内河流域作业渔船在实时监管和安全保障等方面的需求,提高了农业渔政管理的水平。     

Research and development of a parallel piezoelectric 4-axis force/torque sensor

This paper proposed a novel parallel piezoelectric four-axis force/torque sensor based on the bottleneck contradictions of elastic style multi-axis wrist force sensor, It introduces the sensor's structure and operating principle and discussed the selection and spatial layout of piezoelectric quartz wafer group.Then it derives the mathematic model of the sensor. The finite element model of the sensor is established, and the prototype of the sensor is manufactured. Finally, it obtains the input and output curve, voltage sensitivity, charge sensitivity and the coupling interference.The results indicate that the sensor has advantages of simple and rational structure, correct mathematic model, nice manufacturability, good linearity, good rigidity, and natural frequency greater than 30 kHz, less than 3% of the interference error without decoupling matrix.These can meet the requirements of sensor design.