基于ZigBee的多参数水质在线监测系统

溶解氧、pH值、电导率、温度等是水质分析的关键因子,对各关键因子的实时测量尤为重要,但传统的经验检测法和化学检测法已经不能满足要求。随着传感器智能化、网络化的发展,无线网络技术在满足水质监测实时性、准确性要求方面显示出优势。ZigBee技术不仅具有距离近、复杂度低、组网能力强、成本低及可靠性高的特点,并且自有无线通信标准,可以接力的方式在多个测量节点间相互协调实现通信,充分满足了无线水质监测的需要。本文提出一种基于JN5139的ZigBee无线模块的无线水质监测系统。该系统集感知模块、微控制模块和无线传输模块于一体,通过无线网络定时收集现场测得的多路水质参数,并利用上位机存储和显示数据。用户可以通过计算机连接系统JN5139-Z01-M02/4无线模块收集现场测得的多种水质参数。在建筑物、树木等障碍物遮挡的情况下,可以达到至少100 m的传输距离。试验结果表明该系统具有可扩展性强、功耗低、稳定性高等特点,能够满足水质监测实时性和数据精度的要求。     

汉江多参数水质连续自动在线监测系统

介绍了汉江多参数水质在线监测系统的研制开发,分析了系统的基本原理和整体设计方案,介绍了系统硬件设计方案以及软件设计。水质参数数据经过存储和网络传送以及基于人工智能的预测分析,相互传输数据,实现了对汉江水质的监控和预测,为建立完备的汉江水质监测数据库打下基础,同时为有关部门对汉江水环境的治理提供依据。     

营养液多参数在线检测技术研究

针对无土栽培中营养液成分检测的问题,设计一种营养液多组分检测系统。该系统主要由离子选择电极、信号调理电路、数据采集电路以及基于DelpHi开发的采集软件组成,能实时在线检测pH电极、钾离子电极、钙离子电极以及硝酸根电极四种电极的电压信号,并将其转化为pH值和相应离子浓度值。对相互不存在交叉敏感干扰的氢离子和硝酸根离子,采用函数拟合的方式直接将pH电极和硝酸根电极转化为pH值和相应的硝酸根浓度;对相互存在交叉敏感干扰的钾离子和钙离子,采用遗传算法优化的BP神经网络建立交叉敏感模型来决策出相应的钾离子浓度和钙离子浓度,并与传统的BP神经网络算法进行了对比。最后采用多参数检测仪的测量结果和该系统得到的数据进行了对比来验证系统的准确可行性。     

农产品介电参数在线检测装置研究

利用平行板式电学参数检测系统,研究一种用于农产品干燥过程检测物料介电参数的综合实验装置,配合LCR数字测量仪器实现在线检测监视、远程控制、数据存储分析功能。装置具有功能齐全、温度控制精准等优点,为实现农产品介电参数在线检测及干燥控制提供理论支持。     

便携式水产品多品质参数拉曼检测装置设计与试验

水产品在捕捞后极易发生腐败变质,传统的品质检测系统体积大、移动不便、操作复杂,不利于实际应用推广。为了满足水产品品质快速、实时、无损的检测需求,基于拉曼光谱技术,研发了便携式水产品多品质参数检测装置。该装置的硬件系统主要包括光源模块、光谱采集模块、系统控制处理模块、电源模块、通信模块。采用标准正态变量变换、Whittaker平滑算法、自适应迭代重加权惩罚最小二乘算法对该硬件系统采集的拉曼光谱数据进行平滑和背景扣除处理,结合国标方法采集到的鲳鱼颜色b*、硫代巴比妥酸标准理化值（TBA值）、挥发性盐基氮（Total volatile basic nitrogen, TVB N）含量,建立了鱼肉品质多指标偏最小二乘定量预测模型。鲳鱼颜色b*、TBA值、TVB N含量的验证集相关系数分别为0.907、0.897、0.915,验证集均方根误差分别为1315、0104mg/(100g)、2875mg/(100g)。基于MFC基础类库完成实时分析控制软件设计,将预测模型植入软件内,交叉编译下载到检测装置中,实现水产品多品质参数指标一键检测。最后对装置的稳定性进行了测试,18条鲳鱼样品的颜色b*、TBA值、TVB N含量的装置预测值与标准理化值的相关系数分别为0.927、0.883、0.904,均方根误差分别为1139、0271mg/(100g)、1896mg/(100g)。结果表明,便携式水产品多品质参数拉曼检测装置可以实现鲳鱼颜色b*、TBA值、TVB N含量的多指标实时无损检测。     

稻谷干燥含水率在线检测装置设计与试验

为了解决稻谷的形状、厚度、密度、温度波动以及内部水分分布不均等因素影响含水率测量的问题,实现单粒稻谷水分在线精确测量,研究了稻谷干燥水分在线检测技术及装置.利用多路复选测量方案与解析计算相结合的方法,解决了稻谷含水率测量非线性问题.将动态过程中的转换电压时序曲线图峰高作为含水率在23.5%以下时的测量属性;当含水率在23.5%以上时,测量属性采用时序曲线峰面积.分别在夏季高温、高湿、大水分域和冬季低温、高粉尘作业条件下现场在线应用,验证了检测技术和装置的可靠性和实用性,在线检测误差在±0.5%范围内.     

荞麦剥壳效果在线检测装置的设计与试验

为提高荞麦剥壳设备的自动化程度,改善以往依靠手工筛分、计算的方法得到碎米率、整米率和未剥壳率,且不能实时检测等问题,设计了一种基于图像识别技术的荞麦剥壳效果在线检测装置并进行了测试试验。该装置主要由取样机构、匀样机构、图像识别系统和气流除尘光照箱等组成。试验结果表明:碎米率均值误差为1.0 8%、整米率均值误差为-4.4 9%、未剥壳率均值误差为3.4 3%,能够较为准确地反映出荞麦加工过程中的剥壳效果。     

犊牛智能化饲喂装置的设计

犊牛是牛场的后备力量,是牛群的基础。犊牛饲养技术水平不仅影响犊牛存活率,还直接关系到犊牛成年投产后的生产性能是否能够得到正常发挥。为此,设计了一种犊牛智能化饲喂装置,该装置主要由料仓、螺旋给料装置、搅拌装置、常乳精确供给系统及自动控制系统等组成,解决了人工饲喂劳动强度大、饲喂效率低等问题,实现了犊牛饲喂的科学化、自动化、精确化,为犊牛的健康成长提供了保障。     

混药浓度在线检测装置的设计与实验研究

根据不同浓度溶液透光率不同,设计了一种混药浓度在线检测的装置。采用发光二极管配合灯罩的光源,线性CCD传感器作为光强接收装置,制作了透明长方体检测流道以及相关配套电路。在流量为3.2L/min、4.0L/min、4.8L/min时得到透射光灰度值与浓度拟合曲线,并进行了在线检测混药浓度装置性能的实验,用测量浓度和用烘干法所得浓度进行对比,偏差均小于等于0.045 6g/L,相对误差均小于等于9.575%,能够实现混药浓度在线检测。     

联合收获机电容式稻谷含水率在线检测装置设计与试验

针对联合收获机稻谷含水率实时检测过程中因样本含杂率高而导致精度和稳定性差的问题,搭建了兼具二次筛分除杂功能的稻谷实时采样台架,基于采样台架采用电容法设计了联合收获机稻谷含水率在线检测系统.设计了检测系统硬件电路,开发了上位机监控界面,实现了上位机和下位机之间的通信.分析了温度和含杂率变化对电容差值的影响规律,进行了采样...     

浮地式粮食水分在线检测装置设计与试验

基于非接触式平行极板浮地电容测量原理,设计了一种适用于恶劣环境的电容式粮食水分检测装置,结合静态批次测量法,以提高测量的重复精度;设计了定位充料器,消除了因堆积方式不同引起空隙率变化对测量造成的误差。采用无线通信技术,实现传感器与计算机客户端的实时数据传输,克服了干燥现场恶劣工况对数据信号传输的影响,适用于干燥机干燥过程中的粮食水分在线实时检测。在连续式干燥机上,在线检测玉米的试验结果显示,温度在15~50℃,相对湿度在80%~100%,玉米含水率范围在14%~21%动态变化的条件下,在线检测结果与国标规定的烘箱法测量相比,最大偏差小于±0.4%。采用定位充料,批次稳态测量,无线通讯保证了在线检测的精度和可靠性,为实现粮食干燥过程自适应控制提供了含水率在线检测技术手段。     

便携式马铃薯多品质参数局部透射光谱无损检测装置

基于可见/近红外局部透射光谱,根据马铃薯大小及形状特征,设计了便携式马铃薯多品质无损检测装置,包括光谱采集模块、光源模块、控制与显示模块、供电模块和黑白参考盒,装置尺寸为11 cm×6.5 cm×9.5 cm。选取大西洋品种马铃薯样品85个,基于装置建立了马铃薯含水率、淀粉质量分数和还原糖质量分数的偏最小二乘定量预测模型,马铃薯含水率、淀粉质量分数和还原糖质量分数预测模型验证集相关系数分别为0.927 8、0.914 6、0.933 8,均方根误差分别为0.325 3%、0.344 9%、0.041 6%。基于QT开发工具,采用C/C++语言编写了装置实时分析控制软件,将所建预测模型植入到软件中,实现了马铃薯多品质参数实时无损检测一键式操作。最后对便携式马铃薯多品质无损检测装置的检测精度进行了验证。20个马铃薯样品含水率、淀粉质量分数和还原糖质量分数的装置预测值与标准理化值的相关系数分别为0.914 1、0.912 2和0.914 0,均方根误差分别为0.352 7%、0.340 4%和0.040 0%,平均偏差分别为0.295 1%、0.253 6%和0.031 6%,重复采样最大变异系数分别为0.006 7、0.012 4和0.123 1。结果表明:马铃薯多品质局部透射无损检测装置可以实现马铃薯含水率、淀粉质量分数和还原糖质量分数的实时无损检测。     

混药质量浓度在线检测装置

根据溶液质量浓度不同,其折光率不同的原理,设计了一种混药质量浓度在线检测装置。采用波长650 nm二极管激光器作为光源,PSD作为光斑位置探测器,设计和制造了有机玻璃材质的三角形检测管和以OPA4277芯片为主的信号调理电路。在流量为4.7、5.4和6.1 L/min时得到的光斑位置与质量浓度拟合曲线的决定系数R2均大于等于0.983 1,且随着流量的减小,其拟合曲线的决定系数逐渐增大。在流量为6.1 L/min时,在线测量混药质量浓度存在最大偏差为0.075 1 g/L,平均相对误差为8.99%。表明该装置可用于混药质量浓度的在线检测。     

水轮发电机组多路智能化温度巡检装置

为了提高水轮发电机组的温度巡检装置的性能，在分析温度巡检装置发展现状的基础上，找出其不足，研制出了以Intel80C196KC嵌入式微处理器为核心的水轮发电机组多智能化温度巡检装置。该装置具有抗干扰能力强、测量精度高、与系统组网方便、掉电数据保护、操作方便、显示直观等优点。     

水果糖度近红外光谱在线检测装置

采用短波近红外光谱仪,进行机械传送、光谱采集处理、自动控制等系统的设计和集成,研制水果糖度近红外光谱在线检测装置。在550~850nm范围,采用偏最小二乘法,建立了苹果糖度近红外光谱在线检测数学模型。经比较,标准正交校正和一阶导数处理后的光谱建立的数学模型预测效果最优,模型的相关系数为0.78,模型预测均方根误差为0.67°Brix。实验表明:水果糖度近红外光谱在线检测装置可准确地检测苹果糖度含量。     

折光法混药浓度在线检测装置的设计与试验研究

根据不同浓度溶液折光率不同,设计了一种混药浓度在线检测的装置。同时,选用650nm二极管激光器作为光源、PSD作为信号接收器,设计和制造了三角形流道和以OPA4277芯片为主的信号放大电路。试验结果表明:在总流量为4.77L/min时,其线性度较高(R2=0.9 9 5 3),数据离散程度较低(CV=2.4%),检出时间小于5s,检测最大偏差为0.015 2g/L,可用于混药浓度的在线检测。     

基于电容法的化肥箱余量在线检测装置设计与试验

为了提高我国农业机械化的完善程度,实现中耕机械化肥箱化肥余量的在线监测,本文根据肥料与空气介电常数的差异性,设计了一种基于电容法的化肥箱化肥余量在线监测系统。采用电容转换芯片和单片机构成电容检测电路,并搭载CAN总线将实时采集的数据进行处理、传输。建立了氮肥(尿素)与电容输出的关系模型,并对模型进行了验证。试验结果表明:化肥余量监测系统,对于化肥余量的监测最大误差率为1.4%,系统能够精准的对肥料的余量情况进行在线检测,电容式化肥箱余量检测装置为化肥箱的余量在线获取提供了有效途径,对于完善我国农业机械化水平有具重大意义。     

基于特征LED光源的苹果多品质参数无损检测装置研究

为了实现对优质果品的快速无损筛选,设计了便携式苹果多品质一体化无损检测装置。利用可见/近红外光谱检测平台,获取苹果样本的漫反射光谱信息,采用随机蛙跳算法提取了可溶性固形物含量、可滴定酸含量和果肉硬度的特征波长,优选出3个参数的10个共享特征波长。在此基础上,采用特征窄带LED光源与光电二极管相结合的检测方式,设计了漫反射检测光路、窄带LED环形光源、检测探头及控制电路等硬件系统。选取144个苹果样本,通过检测装置获取漫反射特征电压强度,由传感器感光系数计算出对应的光强,建立了苹果可溶性固形物含量、可滴定酸含量和果肉硬度的多元线性回归模型,预测集相关系数分别为0. 812 9、0. 807 3和0. 773 6,均方根误差为0. 603 6°Brix、0. 063 6%和1. 732 5 N。基于QT和Python3开发工具,采用Python语言开发了装置的实时控制与分析软件,植入苹果多品质参数预测模型,实现了多品质参数的同时检测与分析。为测试该装置的检测精度和稳定性,另选取46个样本,每个样本重复检测8次,预测苹果可溶性固形物含量、可滴定酸含量和果肉硬度的相关系数分别为0. 809 6、0. 796 2和0. 758 9,均方根误差0. 697 3°Brix、0. 070 3%和1. 832 3 N,装置重复采样最大变异系数分别为0. 010 6、0. 011 6和0. 006 2。结果表明:基于多特征窄带LED光源研发的低成本、便携式无损检测装置可实现对苹果多品质参数的实时无损检测,可满足农户田间生产及电商销售优质果筛选要求。     

大型工程机械结构力学参数在线检测传感器分析

大型工程机械结构力学参数是对机械运行状态进行评测的重要依据,可以为机械操作人员提供准确的数据信息,提高操作人员的操作精准程度。基于此,笔者概述了大型工程机械结构力学参数在线检测传感器系统,分析了影响大型工程机械结构力学参数在线检测传感器系统的因素,阐述了大型工程机械结构力学参数在线检测传感器的工作原理,仅供参考。     

大型工程机械结构力学参数在线检测传感器研究

大型工程中各种机械的力学参数对评测机器运行状态,为操作人员提供了较为准确的信息,提升操作的精准度。目前的部分工程器械只能测量和显示液压系统中的部分参数,不能全面体现系统的状态,对实际操作有不利影响。另外,大多数参数测量数据无法保存,给工程的回顾分析以及方案优化等带来了困难。基于此,本文通过在线检测传感器实验为例,研究了一套能够在线检测、显示、保存机械结构力学参数的系统。