共享农机技术可行性研究——以圆捆机为例

共享经济模式不断应用于农业生产,以共享农机为媒介的经济合作形式发展迅速,其运行过程中,远程监控技术不可或缺。以圆捆机为例,基于物联网技术,设计圆捆机作业过程远程监控系统,传感器采集圆捆机动静器件状态,PLC输出相应动作并将圆捆机状态信息传送至网络模块,完成现场端与远程端信息交互,GPS模块采集位置信息,实现圆捆机作业状态远程监控、位置定位、画面监控、远程熄火、故障报警、工作量云存储等。经试验,数据实时高效传输,系统稳定运行,以期为共享农机模式中远程监控环节提供技术支持。     

基于物联网木耳栽培控制系统

针对当前木耳栽培温室控制系统远程监控功能响应慢、稳定性差问题,利用台达DX2100L1网络模块基于DIAView工业物联网平台构建木耳温室远程控制系统,实现温室环境信息远程集中管理。传感网络感知室内环境,PLC作为核心控制器根据木耳最佳环境参数按照逻辑程序发出相应调温、调湿、光照行为指令,HMI现场人机交互,DX2100L1负责现场与远程端信息交互,完成本地设备与远程PC通信,基于台达DIAView开发环境,设计温室远程监控界面,实现温室环境远程监控、信息报警、农艺配方远程下载、木耳生长过程溯源等;经试验,数据实时高效传输,各项功能良好,系统稳定运行,以期为食用菌环境调控系统网络化、智能化提供理论支撑与技术支持。     

网络型圆草捆打捆机控制系统关键技术研究

以圆草捆打捆机控制系统为研究对象,提出了基于台达工业物联网平台DIACould网络型圆捆机控制系统设计思路,系统由PLC(Programmable Logic Controller)、HMI(Human Machine Interface)、传感网络、电液阀门、网络模块及GPS模块等构成。工作时,传感网络采集打捆机动静器件状态,PLC根据传感网络获取信息,按照逻辑程序发出相应控制命令,HMI人机交互,电液阀门负责输出打捆机各部件动作,网络模块完成云平台信息交互,GPS模块采集位置信息,实现了打捆机作业状态远程监控、位置定位、远程熄火、故障远程报警、工作量云存储及画面监控等。试验结果表明:系统数据实时高效传输,系统稳定运行,可为打捆机控制系统网络化、智能化提供理论支撑与技术支持。     

基于SURF算法的大豆灰斑病视觉识别系统

机器视觉技术是农田信息采集系统的关键技术之一,在精细农业中有广泛应用,农作物病害部位的精准识别作为精准施药的前提和关键,其识别精准度对病害防治效果影响巨大,当前农田信息采集系统识别精度差的问题急需解决。本研究结合机器视觉与计算机图像处理技术,以Visual Studio 2010为开发平台,搭建大豆灰斑病计算机视觉识别系统。由计算机摄像头采集大豆叶片图像,通过对彩色图像灰度化预处理,分别对比Open CV(Open Source Com-puter Vision Library)计算机视觉开源库中两个图像特征检测识别方法—SURF(Speeded Up Robust Features)法和SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)法,对图像灰斑特征点进行检测,两种算法在输出帧率上差别明显,SIFT算法输出帧率为0. 3～0. 5 fps,SURF算法输出帧率为0. 6～0. 9 fps,考虑设备性能和灰斑识别的精准性,最终选用SURF算法;建立图像像素点海森矩阵,经高斯滤波,利用非极大值抑制法确定特征点,再由立体空间差值法定位极值点,根据哈尔小波响应值选取特征点主方向,构造SURF特征点描述算子以提取特征点,编写相关程序代码,分别对黑农44分枝期和结荚期大豆叶片灰斑进行检测。结果显示:分枝期叶片纹理少,特征点少,检测效果好,检测正确率97. 28%,耗时0. 97 s,结荚期叶片纹理增多,绘制特征点较多,检测正确率89. 49%,耗时1. 19 s,基本满足大豆灰斑病识别系统功能需求。通过田间试验,利用FLANN算法对分枝期视频图像进行特征点提取,实现对视频图像帧检测并匹配特征点的目的,检测率为90. 7%,匹配率93. 8%,该大豆灰斑病视觉识别系统的构建能够为下一步精准施药及相关农田信息精准采集系统设计提供思路与参考。     

黑木耳黑威15菌丝生长最佳环境参数研究

利用设施食用菌栽培技术,开展黑木耳(Auricularia auricula)黑威15 (HW15)二级菌种养菌试验,以菌丝最大密度为目标,设计二次回归正交试验,研究培养料物理特性(含水率、密度)和过氧化钙添加量及其交互作用对菌丝长势影响,探明培养料含水率、培养料密度、过氧化钙添加量三因素耦合关系,完成基于二次回归正交设计的木耳养菌阶段菌丝微环境模型实例化构建并得出其最佳因素组合:培养料含水率65.75%,过氧化钙添加量0.95%,培养料密度719 kg·m~(-3)。发现了此阶段菌丝生长规律,确定了上述三因素对菌丝密度(长度)影响程度顺序为:过氧化钙添加量最大,培养料含水率次之,培养料密度最小;前两因素影响程度几乎相同,其中1个因素置为零水平,另一因素对菌丝密度影响剧烈,影响曲线先升后降。本试验表明含水率65.75%时,能将0.95%过氧化钙全部分解,此时氧气浓度最大,菌丝长势最佳,过氧化钙添加量和培养料含水率应作为重要因素控制,尤其培养料含水率应严格控制在64%~66%范围内,过氧化钙添加量不可超过1.2%;培养料含水率在67.5%附近,培养料密度对菌丝密度有显著影响,超过730 kg·m~(-3)时,菌丝密度急剧下降,适宜的培养料密度应在710 kg·m~(-3)~730 kg·m~(-3)。