轨道式自动投饲机电源管理系统设计

针对渔场养殖投饲机工作时长短、锂电池欠压发现不及时、影响工作效率及降低电池使用寿命等问题，设计了基于LORA的远程投饲机电池管理系统，实现了渔场投饲机供电锂电池组单体电池的电压、温度、电流等实时检测反馈功能，及时根据锂电池状态进行充放电。该系统具有实时、准确、安全、高效等优点，可有效解决投饲机远距离工作充电不及时，影响工作效率等问题。试验数据及结果证明了该投饲机锂电池管理系统的准确性和安全性。      

盐碱地综合治理管理系统设计与实现

为了实时了解研究区的土壤盐分、地下水位、地下水含盐量和气候等信息，为盐碱地改良效果提供数据支持，对研究区进行有效管理，设计了盐碱地综合治理管理系统。该系统将研究区作为一个整体，通过网络摄像头、土壤监测传感器、管道水监测传感器和气象站等多方位监测，用ZigBee无线网络和互联网技术对研究区信息进行可靠传送，在监控服务器端利用Web技术和Browser/Server网络结构，动态显示研究区的视频图像和各环境因子的变化情况，从而为盐碱地改良提供技术支持。      

基于多变异分组遗传算法的多机协同作业静态任务分配

为解决农业机械（简称农机）多机协同作业前的任务分配问题,提出了基于多变异分组遗传算法的同种农机多机协同作业静态任务分配方法。首先,根据农机合作社实际作业模式,基于农机性能参数和任务参数,综合考虑机群的作业时间、作业油耗和路程代价等因素,建立了多机协同代价函数;根据多机协同作业特点,构建了多变异分组遗传算法,设计了两段式编码、分组交叉算子和多种变异算子,并建立了农机多机协同作业静态任务分配模型;通过仿真试验对比分析了算法的性能,并采用不同的代价权重进行了任务分配仿真试验;最后,采用不同的权重对实际深松作业进行任务分配试验,对本文提出算法进行了验证。结果表明：在不同权重下,基于多变异分组遗传算法的多机协同静态任务分配的机群代价比实际作业代价降低了29.48%~55.00%,选取合理权重的静态任务分配具有较高的分配效率和分配性能,能够满足实际多机协同作业中任务分配的要求。     

基于IMM UKF的冲量式测产系统研究

为适应精准农业的发展趋势,提高测产计量系统的精度,开发一套基于IMM UKF算法的冲量式测产系统。该系统由冲量传感器模块、北斗定位模块、DTU传输模块和上位机等组成。系统通过传感器模块进行信号的采集和处理,采用CAN通信方式将处理后的数据发送至上位机。上位机使用IMM UKF滤波算法对传感器上传的数据进行滤波,最终根据标定曲线得到谷物产量。通过车辆空载试验,采用IMM UKF算法与KF和UKF算法进行对比验证,结果表明IMM UKF算法的滤波效果更好,均方差为0.000 42 N。通过传感器标定试验,确定传感器的检测值与实际谷物重量的关系。通过大田测产试验,得出每个地块的产量分布图,试验结果表明该测产系统的平均误差达到3.911%。     

联合收割机稻麦收获边界激光在线识别系统设计与试验

针对联合收割机收获边界在线识别问题,利用激光无损探测技术,开发了联合收割机收获边界在线识别系统。首先介绍了系统组成、激光传感器选型及工作原理,将传感器输出数据极坐标转换为直角坐标,建立稻麦轮廓特征数学模型。由于收获过程会产生大量的灰尘,会对激光探测距离及信号反射产生影响。通过与作物特征阈值比较,对受灰尘影响的错误数据进行有效识别与剔除。采用移动平均数字滤波算法,消除系统测量噪声。通过信号阶跃变化模式识别算法,实现了收获边界的在线检测,准确推算出联合收割机作业割幅,并进行了田间试验研究。试验结果表明,该系统可实现在线监测,收获边界测量误差不大于12 cm,可为联合收割机智能监控系统的实际应用提供参考。     

同种农机机群动态作业任务分配方法

为解决农机作业过程中因突发状况引起的作业时间增加、某些作业任务无法完成等问题,该研究提出一种基于改进合同网算法的同种农机机群动态作业任务分配方法。基于农机性能参数和任务参数综合考虑用时最长农机的作业时间、农机机群油耗和路上的路程建立机群代价函数,建立单个田块和地头相邻田块的路径规划方法,参考合同网算法中的招-投标过程,建立农机对任务进行投标的代价函数,基于降低服务器计算量、减少通信次数、任务均衡分配和减小非作业路程等原则,通过选择招标者、设定招标阈值、中标者任务再分配和农机间任务交换等方式改进合同网算法。在不同时间进行基于传统合同网算法和改进合同网算法的农机机群动态作业任务分配仿真试验和农场实际播种作业试验。仿真结果表明,基于改进合同网算法的动态任务分配仿真结果比基于传统合同网算法的动态任务分配仿真结果机群时间代价降低0.83%～12.89%,与服务器通信次数降低77.4%～85%。农场实际试验结果表明:在不同的任务分配时间,基于改进合同网算法的动态任务分配的机群时间代价比实际理论机群时间代价降低30.20%～34.09%。本文提出的动态作业任务分配法能够满足农业生产中同种农机机群动态作业任务分配需求。     

基于窄带物联网的散粮集装箱监测系统设计

在“智慧粮食”背景下，依托无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）技术，并结合低功耗、多源信息传输、窄带物联网和GPS/北斗定位等技术，开发了一套以STM32F407为核心的散粮集装箱监测系统，采用LoRa通讯技术对数据进行传输与接收，将分布式传感器在不同节点采集到的数据发送到远程监测中心，利用DTU（Data Terminal Unit）作为云端的信号传输中介。系统能够实时监测散粮集装箱内温湿度及所处的位置信息，并且利用DTU将数据发送至远程监测终端。该系统稳定可靠，适应于公铁水联运模式，有效地提高了粮食流通的安全性与自动化水平。      

花生联合收获机作业在线监测与故障预警系统研究

基于4HBLZ-2型单垄小型自走式花生联合收获机,设计摘果辊、清选筛、夹持轴、夹持链以及各转动部件工况的在线检测方法。利用LabView开发了基于CAN1939总线通信网络的花生收获机械作业在线监测系统,实现了整机控制状态、收获模式、发动机参数、行走轨迹、核心工作部件工况等的实时监测;采用多传感器信息融合算法,建立了作业状态的自诊断与故障预警模型,能够在拨果辊堵塞、跑粮及链条断裂等异常作业工况下为驾驶员提供田间实时报警信息。试验表明,本系统达到了花生收获机田间作业工况实时监测的功能和精度需求,且故障预警的自动诊断时间低于2 min,故障检测准确率大于90%。     

联合收割机割台地面仿形控制系统设计及试验

为了提高联合收割机自动化水平、降低劳动强度,研发了割台地面仿形控制系统,设计了割台地面仿形机构,采用角度传感器获取其随地面的浮动情况,并结合位移传感器检测割台油缸伸缩量,来推算得到割台高度信息,并进行了田间试验研究。试验结果表明:该系统结构简单,性能稳定,割台高度控制误差不大于12mm,满足联合收割机田间作业要求。     

免耕播种机播种质量红外监测系统设计与试验

为了对播种机播种质量进行监测,实现精量播种,该文采用红外检测技术,设计了一种对射式传感器,研制了配套播种质量监测系统,并进行了田间播种作业试验研究。该监测系统由多路传感器、监控终端、播种传动传感器组成,结构合理,安装方便,对播种过程出现的堵塞、漏播、缺种等现象,可发出声光报警信号,及时指示故障的位置。田间试验中监测数据与实际测量对比结果表明:该监测系统能够适应田间工作环境,播种质量监测准确率可达95%以上,能够解决人工难以实时监测播种质量的问题,可避免漏播断条现象发生,提高播种机的工作效率和播种质量。