免耕播种机实时监控系统关键部件的设计

设计一种免耕播种机实时监控系统,该系统主要由传感器、控制器和通信模块组成,可以实时监测播种机的运行状态和环境信息,并将数据传输至远程终端。该系统的设计实现了对免耕播种机的实时监控和控制,提高了农业生产的效率和准确性。     

基于物联网的农业温室大棚监管系统设计

笔者设计了一种基于物联网的农业温室大棚监管系统,该系统通过一系列传感器实现对温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等数据的实时采集。将数据发送至STM32F103C单片机控制系统中进行处理分析,同时利用WiFi通信模块配合MQTT协议接入OneNET云平台,完成与客户端的数据交换,用户可通过移动终端作为人机界面进行监控,发送远程命令控制执行设备调节棚内农业生产参数。试验结果表明,该系统具有稳定可靠、监控效果好、成本低等优点,能有效提高农业大棚种植的科学化和智能化控制水平。     

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。     

农业植保多旋翼无人机飞行控制系统设计

【目的】为了确保农业植保无人机能够在合适的位置喷洒农药,提高控制精度、作业效率并降低成本,有必要对多旋翼无人机的飞行控制系统进行优化设计。【方法】本研究团队以STM32F428IGT6芯片为核心,设计了农业植保多旋翼无人机飞行控制系统。首先概述了无人机飞行控制系统的整体架构,该飞控系统由主控系统、惯性测量单元、喷洒系统、空速测量系统等构成。其次,详细分析了无人机飞行控制系统的电源供电系统设计、通信设计、传感器选择、喷洒系统设计等硬件设计。最后,阐述了无人机飞行控制系统的算法设计,主要包括无人机姿态解算和PID控制算法,并介绍了该系统应用优势。【结果】该系统各模块之间执行SPI和CAN总线协议,可以将传感器实时采集的高度、速度、偏航角等参数传输到主控系统中,利用MCU芯片完成参数的分析处理,在此基础上发出新的调控指令,让多旋翼无人机沿着既定航线飞行,在到达特定位置后启动喷洒系统并完成喷药作业。【结论】该系统能让无人机在合适位置喷洒农药,达到远程控制、自动作业的效果,提高了植保作业效率,有利于促进现代农业机械化高质量发展。     

基于滤波算法的林果采摘机器智能控制系统研究

【目的】提高林果采摘机器的综合采摘效率,减轻人工作业强度,优化系统数据收集与传输性能,提升系统稳定性。【方法】课题组设计了一款基于滤波算法的林果采摘机器智能控制系统。该系统利用滤波算法实现了网络信息拥堵控制,其工作原理为：通过高分辨率相机收集林果图像发送至总控系统,使用滤波算法识别目标林果后检测位置信息;由传感器收集林果与机械爪的距离进行位姿计算,运动控制设备发送指令后机械臂到达采摘位置;末端执行设备控制电机运转后操控机械臂完成采摘。【结果】测试表明,系统应用滤波算法的适应性良好,与应用灰狼算法相比,整体运行稳定率达到了92%以上,各项参数指标符合预期。【结论】该林果采摘机器智能控制系统可实现高效智能采摘,推广前景较为良好,本研究可为类似采摘或收获农机装备的优化设计提供参考。     

基于多传感器的精准变量施肥控制系统

为实现田间精准变量施肥,设计基于多传感器的变量施肥控制系统。该系统以STM32F103ZET6微处理器为核心,搭配GPS定位模块、作物生理信息监测模块、温湿度与光照度监测以及施肥机构监测模块,可实现水稻田间精准变量施肥作业环境参数、地理位置信息、作物生长信息以及施肥机构的执行状态实时监测,系统根据内置施肥算法,结合采集的多源传感信息,实现实时变量施肥控制。系统测试结果表明,调速测试试验最大控制误差为6.25%,开度测试试验最大控制误差为11.1%,系统的控制精度达到88%以上,性能稳定,满足精准作业的要求。     

基于BIM设计思维的农业智能管理系统设计

随着农业生产规模的扩大,农业生产的管理难度越来越大。传统的农业管理自动化水平低、信息获取效率低、数据不全面,对农作物的生长过程缺乏实时、可视化监控,影响农作物质量和产量的提高。为此,引入了BIM设计思维,深入研究分析BIM技术的特点和优势,将BIM技术的全寿命管理、协同性和可视化等特点应用到农业生产管理中,完成了农业智能管理系统的设计。同时,对农业智能管理系统的总体架构进行研究,通过传感器、主控制器、通信模块等实现对农业生产的全寿命管理、可视化管理和协同作业,实现农业智能管理系统的自动化、智能化控制。测试结果表明:基于BIM设计思维的农业智能管理系统能够准确获取农业生产的各类信息,保证信息数据的实时性、有效性,有效提高了农业生产的质量和产量,对提升农业生产效益、指导农业生产高效运行具有十分重要的实践意义。     

基于虚拟仪器技术的农田气象信息远程监测系统开发

为了进行农田气象信息的远程监控,开发出一个基于LabVIEW语言的虚拟仪器技术系统。系统由室外自动气象站和气象信息管理系统组成,主控系统由采集器控制田间传感器对气象信息的定时连续采集,同时通过通信模块把收集到气象数据传输到集成LabVIEW的气象信息管理系统中,通过程序对数据信息的统计分析,直观地把结果呈现出来。该系统的成功开发,提高了农业气象信息监测的连续性和准确性,可用以评估气象信息对农业生产的危害程度,提高应对突发天气状况的能力,对实现农业现代化、信息化具有重要的现实意义。     

基于PLC的小型智能喷药机控制系统的研究

【目的】为解决传统的手动喷药方式喷药量不精确、喷药范围难以控制、工作效率低等问题,亟需开发一种高效、可靠的喷药机控制系统。【方法】本研究首先介绍了PLC的基本工作原理,设计了一种基于PLC的小型智能喷药机控制系统,包括硬件和软件两个部分。硬件部分主要包括传感器、执行机构、PLC主控板和人机界面模块等;软件部分主要包括PLC编程的基本结构、PLC编程语言和PLC编程设计的流程等。【结果】该系统能够实现喷药量的精准调节、喷药范围的智能控制等功能,可以减少农药和化肥的浪费和污染,提高农业生产效益和农产品质量,具有良好的稳定性和可靠性。【结论】该小型智能喷药机控制系统可以应用于城市园林、果园、葡萄园、大田等多种作物的喷洒和施肥作业中,具有广泛的应用前景。     

设施环境下智能移动作业平台控制系统研制

设施环境下的移动作业平台作为棚内施药、采摘等设备的载体,由于其作业环境的限制,对其控制系统的精确性和实时性的要求更高。为提高设施移动作业平台作业效率和精度,提出了基于CAN总线的分布式控制结构的智能移动作业控制系统,该系统分为主控制和功能节点两个部分,主控制器负责采集移动平台位置信息并进行控制决策,各功能节点实现对移动平台的转向、变速以及设备控制。整个系统的通信根据ISO11783标准设计完成。系统通信能力测试结果表明,该移动作业平台的智能控制系统能够满足设施环境作业需求,工作性能稳定可靠。      

Si4432无线芯片在普适农业系统中的应用

为了解决无线模块发射距离近、穿透能力差的问题,将Si4432模块应用于普适农业系统[1],实现了较大范围农田的温湿度远程监测.该系统由控制中心和传感器节点组成,每个节点包括PIC16F877A单片机、Si4432无线模块和SHT10温湿度传感器,控制中心负责接收、显示、存储和发送温湿度信息.实验证明,该系统可以达到较远的通信距离和较强的穿墙能力,并且通信误码率低,具有很好的推广前景.     

农药喷雾车远程数字化监控作业研究

【目的】传统的农药喷雾车工作模式存在效率低、费时费力、药剂浪费严重等问题,对于提高农业生产效益来说非常不利。【方法】笔者将物联网技术和数字化管理技术应用于农药喷雾车作业中,开发了以STM32、云平台为核心的农药喷雾车硬件管理平台,分析了农药喷雾车数字化智能监控系统总体框架、硬件及软件设计,数据采集部分采用GPS设备、风速传感器、液位传感器,作业视频监控采用网络摄像头,对车的行驶控制采用伺服电动缸和继电器,数据传输部分采用ESP8266WiFi模块和4G插卡路由器,后端服务器利用阿里云服务器,采用B/S架构和SQL数据库,数据经处理并实时控制农药喷雾车的行驶和作业状态。【结果】设计的农药喷雾车数字化协同工作平台功能正确,能完成对数据的采集和发送,实现农药喷雾车作业参数的远程监控管理和车辆工作的控制。【结论】该农药喷雾车多车辆作业数字化智能监控系统性能稳定,开发成本较低,减轻了人工劳动强度,提高了农作效率和质量,为农业设备的智能化和数字化提供了参考依据。     

农用无人车环境感知技术发展现状及趋势分析*

传统农业随着人口老龄化、生产劳动强度大等原因导致其发展受到制约。近年来随着信息化技术、智能控制技术、传感器技术的快速发展,使得农用无人车的应用成为可能,实现传统农业向智慧农业的转变。对目前农用无人车发展情况介绍的基础上,重点阐述农用无人车环境感知技术的发展现状,对不同传感器技术的特点和应用情况进行总结,并比较分析不同传感器技术的优缺点;同时在对目前传感器信息融合技术发展情况总结分析的基础上,指出农用无人车环境感知技术的发展与应用没能够遵循精细化农业的发展方向,对于农业生产环境结构化研究欠缺。对此文章融合精细农业思想,提出作业对象结构化和作业机器传感器融合技术并重的解决策略,最后为降低成本、提高普及性,指出农用无人车的环境感知技术层可拓展性等发展趋势。     

丘陵地区蓝莓园智能灌溉决策系统设计

针对丘陵地区蓝莓园灌溉过程中水资源浪费严重、劳动力严重短缺的问题,基于物联网技术,研究并设计了一套智能灌溉决策系统。系统包括信息采集模块、无线通信模块、智能决策模块和灌溉执行模块。信息采集模块通过布设的土壤水分传感器和小型气象站实时采集蓝莓园土壤墒情信息和环境信息（风速、降雨量、温度、湿度）;无线传输模块将信息采集模块采集到的数据实时发送到服务器端进行分析处理,并将智能决策模块的计算结果传送给灌溉执行模块;智能决策模块中,基于前期采集的历史数据使用彭曼公式和土壤水平衡公式建立灌溉决策模型,实现蒸腾量和灌溉量的计算以及实时监控与报警,该模型可根据实时获取的数据,确定是否需要灌溉及最优的灌溉量;灌溉执行模块根据接收到的灌溉信息及实际的灌溉速度计算灌溉时间,进行远程灌溉;以Visual Studio软件为平台,设计了系统上位机的监控界面,可实现土壤和环境参数的实时检测和存储、作物需水状况的分析管理以及实时预警和灌溉决策。试验结果表明,该智能灌溉决策系统可在无人干预的情况下,根据传感器采集的信息自行判断作物需水情况,当系统认为作物需要灌溉时自行驱动灌溉装置完成灌溉,从而实现蓝莓园的远程精确灌溉,节省了人力物力,有效提高了灌溉水的利用率。     

基于园林花卉种植的智能管理系统设计

随着园林花卉种植规模的扩大,花卉种植管理难度越来越大。传统的花卉种植管理主要以人工干预为主,管理手段落后,对花卉的生长信息和需求预判不准,导致花卉管理系统紊乱,花卉种植效率低、产量小。为解决以上问题,设计了基于园林花卉种植的智能管理系统,通过各类传感器实时采集园林花卉的生长信息和环境参数,利用计算机技术和无线通信技术,完成相关数据的分析处理和计算,并控制相应的执行单元完成参数调控,还能将数据传输至后台数据库服务器中进行存储。应用结果表明:基于园林花卉种植的智能管理系统能够实时监测园林花卉的生长信息和环境参数,并通过控制执行单元完成对相关参数的智能控制;该系统监测参数全面、控制精度高,能够对花卉种植信息进行智能管理,可大幅提高花卉种植效率。     

一种无人驾驶履带拖拉机的系统架构设计研究

随着社会的不断发展,科学技术的不断进步,越来越多新技术被用来改造传统农业,提升农业的产量和质量,对于维护国家粮食安全具有极其重要的意义。目前无人驾驶技术越来越多地应用到农业机械领域,无人驾驶农业装备能够解放劳动力,显著提高作业质量与效率。本研究阐述了一种无人驾驶轻型履带拖拉机的整体架构设计方案,其包括智能控制模块、田间信息获取模块、实时参数监测模块、软件模块及试验验证模块。     

基于“互联网+”模式的水肥一体机智能终端设计

以水肥一体机灌溉过程为研究对象,对农业生产自动灌溉和施肥控制方式进行分析,采用“互联网+”模式建立水肥一体机智能控制终端系统。系统通过传感器进行土壤湿度和肥力采集,形成土壤墒情监测控制模块,并采用数据分析的方式进行传感数据分析处理,生成系统灌溉施肥控制指令。系统测试结果表明：水肥一体智能终端能够有效地进行数据采集与传输,在灌溉控制过程中水肥一体机自动生成的灌溉控制指令与计算结果相符,系统具有较高的可靠性。     

水肥一体化远程自动控制系统设计及试验

结合我国智慧型农业和水肥一体化技术的发展趋势,设计了一套水肥一体化远程自动控制系统。系统由肥料稀释系统、均匀混合系统、远程自动控制系统、监测系统及田间喷灌系统组成,并应用了数据采集、数据处理、无线通讯、智能控制等技术。由可编程控制器(PLC)、无线通讯模块、触摸屏,以及EC、pH传感器、压力传感器、电磁阀、泵等部件构成完整的系统,通过触摸屏对施肥机实现本地控制,借助手机APP或电脑网站可以远距离控制施肥机完成相关指令。样机试验表明:施肥机能够实现远程自动控制,实时显示EC值、pH值、水压值,完成设定的多种施肥方案,准确记录单次水肥用量,吸肥性能较好,长时间运行表现出很好的稳定性。     

基于物联网的农业大棚生产环境监控系统设计

结合物联网技术与现代农业生产,设计了一种农业大棚生产环境监控系统。系统由农作物生产环境监控模块、野外气象监测站、控制系统模块及管理决策平台等部分组成。部署在农业大棚内的传感器节点,采用具有自组网特点的ZigBee网络,实时采集农作物的生产信息,协调节点通过以太网将采集到的数据传输至用户端管理平台,并存储于数据存储中心;设计了多网融合、风光互补野外气象监测装置,能够根据用户选择,通过NB-IOT、LoRaWAN、WiFi、4G、以太网,完成野外的温度、湿度、光照、粉尘、风速风向、降雨量等环境,以及气象数据的传输。与此同时,系统支持自动、手动两种控制方式,用户能够通过手机APP、PC,查看农作物生产过程的实时数据,完成农业大棚内风机、卷帘、加湿器、节水灌溉装置等现场设备的控制操作。实践表明:系统在农业科技园区部署后,农业技术人员能够根据农业生产的实时监测数据,判断农作物生长的最佳条件,实现农业大棚生产的科学分析、统筹与管理,有效提高了农业大棚的管理效率,降低了人工成本,使得农业智慧化程度有了较大的提升。     

融合组态系统在农业生产环境监测中的应用

针对多变量耦合的农业生产环境,为准确获取农业生产环境信息提供一种有效方法。采用多传感器信息融合技术和组态技术相结合的方法,设计并开发出一种适用于农业环境监测的融合组态系统,融合组态系统对多传感器采集的温度、湿度和光照度等信息进行融合。该系统能克服单传感器带来的不确定性和不稳定性,增强了融合组态系统的鲁棒性。应用结果表明,这种方法提高了农业环境监测的准确度。