农田信息采集单多跳共存LEACH算法

针对农田环境信息量丰富的特点,提出一种基于LEACH算法的改进型无线传感器网络路由算法--LEACH-SMC.在LEACH-SMC算法的稳态阶段,簇头节点到基站间通信采用临界距离来判断和选择多跳或单跳方式,在多跳方式中采用基于最小能量消耗的路由方式.应用Matlab对LEACH-SMC算法和LEACH算法进行仿真对比分析,结果表明, LEACH-SMC算法能提高网络有效覆盖面积并延长整个网络的寿命.     

基于激光反射的土壤表面粗糙度测量装置设计与试验

为了实时获取土壤表面粗糙度数据,设计了一种基于激光三角测距原理的土壤表面粗糙度专用测量装置.采用激光扫描测距仪测量微位移,其精度高、响应速度快,测距分辨力高达0.1 mm,显著提高了土壤表面粗糙度的测量精度;借助于光电编码盘和螺杆组合实现高精度扫描定位;PDA作为上位机,农田环境下具有方便携带,大容量存储数据和智能化实时处理功能等优点.     

基于STM32微处理器的播种机工况故障采集系统设计

随着我国信息化水平的不断提高,机械自动化、计算机控制系统和测试计量行业的不断发展,使得智能控制被广泛的应用到农业生产、工业生产和高等研究等各个领域。为此,基于STM32微处理器设计和研发了播种机工况故障采集系统。系统以STM32微处理器为核心,硬件部分主要包括信息采集、人机交互、智能控制、报警、自动补偿和电机驱动等模块,主要作用是完成对传感器节点的数据采集、分析、处理和控制功能;软件部分主要包括速度信息、播种量信息、漏播判断、开沟器堵塞和种箱空检测4个子程序。试验结果表明:所选用的TAP-4 0 LS4 0 N1-D3传感器能够精准检测到种子流、种箱排空、输种管堵塞等信号;在一定干扰环境下,系统漏播报警的准确率均在97%以上,实现了播种机工况故障精确采集功能,且该系统稳定性高,错误率低,具有十分宽广的应用前景。     

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。     

智能光纤浊度传感器设计与试验

浊度是指水体中悬浮颗粒的含量，在水产养殖中，悬浮颗粒由大量的细菌、病原体组成，颗粒物浓度过大，易危害水生动物的生存。传统的浊度检测技术易受环境光、色度、温度等因素的影响，稳定性差、精度低。为此设计了基于IEEE1451.2的智能光纤浊度传感器，该传感器由光学检测模块、信号变送模块、智能处理模块组成。光学检测模块采用880nm红外发光二极管作为光源，采用90°散射光检测法，有效降低了色度对浊度检测的影响。信号变送模块采用正向比例积分电路、I/V转换、滤波、检波电路对采集到的散射光电流信号进行处理，得到一个线性关系良好的直流浊度电压信号。为了提高传感器的精确度，设计了基于IEEE1451.2的智能处理模块，构建了温度补偿算法，采用校正TEDS参数完成对浊度的温度补偿，提高了浊度测量的准确度。对传感器性能进行测试试验，结果表明传感器准确度误差在±1.5%以内，稳定性误差在±1.0%以内，满足水产养殖对光纤浊度传感器的需求，具有较高的可靠性。     

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。     

基于遗传BP算法的温室无线传感器网络定位方法

针对温室移动节点定位的需求,提出了一种基于遗传BP算法的温室无线传感器网络定位方法。该方法主要包括路径损耗指数确定、定位模型训练、未知节点定位3个阶段。首先,锚节点间相互通信,通过高斯校正模型增强定位信息的准确性后,利用最小均方误差估计法确定路径损耗参数;然后,应用遗传BP算法建立未知节点坐标和未知节点至锚节点的距离向量之间的映射关系模型;最后将未知节点接收各锚节点的RSSI值转换为距离向量,输入定位模型中,估算未知节点的位置。试验表明,该方法充分考虑环境对信号传输模型的影响,定位误差≤2m的比例达24%,定位误差≤3.5m的比例达86%,相对定位误差低于4.8%,具有较高的稳定性和定位精度,能够满足实际温室环境的定位需求。     

温室无线传感器网络系统实时数据融合算法

针对温室无线传感器网络(WSN)系统的数据融合要求,提出一种多传感器实时数据融合算法。首先在节点上对各传感器数据序列进行一致性检测和三次指数平滑,然后将平滑后的数据发送到路由器或网关,基于文中提出的无需指数运算的新型支持度函数进行幂均方融合。在江苏农博园现代农业馆玻璃温室中进行了实地试验测试,结果表明:三次指数平滑能够明显减少数据波动;新型支持度函数的幂均方融合精度与高斯型支持度函数相比无显著差异,算法运算时间缩短83.6%,并且融合效果优于算术平均法。