基于Arduino的自动浇花系统的设计与实现

文章所设计的自动浇花系统,利用温度传感器和土壤湿度传感器传感器来收集植物生长的温度或者土壤湿度,并传输到Arduino开发板,然后通过蓝牙传输到Android手机,实现用aPP软件随时察看植物的温度或者土壤湿度。     

基于单片机的土壤湿度测试仪的研究

根据土壤介电测量的通用模型,采用探针式电容传感器,设计了土壤湿度单片机测试系统,阐述了其组成和工作原理,并通过上位机实现自动监测和自动灌溉。实验结果表明：该测试系统具有测量精度高、显示直观、操作方便等特点,可以满足生产实践中的要求。     

基于物联网技术的智能灌溉系统设计

为了实时监测土壤湿度,通过Wi-Fi技术、土壤湿度传感器、Arduino Uno微处理器和Web服务器设计出基于物联网技术的智能灌溉系统,搭建了以土壤湿度传感器和Arduino Uno微处理器为核心的硬件体系,并通过Java语言编写JSP程序完成软件设计。通过试验,该系统可实时监测土壤水分,当测量数据小于设定的阈值时,自动开启浇灌设备,对土壤水分进行智能调节。采用此方法,可使用简单的电路完成复杂的功能,大大降低设计成本,适用于需要实时监测土壤水分的场合。      

温度对FDR土壤湿度传感器的影响研究

在利用FDR土壤湿度传感器测量土壤湿度时,土壤温度的变化会使测量结果产生较大的误差,因此要对FDR土壤湿度传感器进行温度补偿。为了研究温度对FDR土壤湿度传感器的影响规律,利用不同湿度的土壤样本在不同温度下进行实验。根据实验结果采用二元回归分析法对FDR土壤湿度传感器和土壤温度传感器的输出进行数据融合,消除温度对FDR土壤湿度传感器的影响。融合补偿后的数据结果比未补偿的数据受温度影响减小,更加接近土壤真实湿度值,大大减小了土壤温度对测量结果的影响。     

基于单片机的智能农田灌溉系统的设计

针对智能农田灌溉过程中的土壤湿度实时在线测量问题,本研究设计了基于单片机的智能农田灌溉系统。通过对其硬件电路和软件程序的设计分析,开发出了以STC89C52单片机为核心的实时在线监测系统,对作物生长的重要条件土壤湿度进行实时监测。该系统通过NRF24L01模块分为发送端和接收端两部分。其中,接收端通过ADC0832芯片将由电阻式土壤湿度传感器采集到的土壤湿度模拟信号进行转换;接收端则通过按键模块设置土壤湿度的上下阈值,高于上阈值时出现报警提示,低于下阈值时则启动智能灌溉。     

物联网与太阳能发电在智能灌溉系统中的应用

为了解决边远地区市政供电网建设落后、稻田依靠电力灌溉困难的问题,采用光伏发电技术和传感器物联网模糊控制技术,设计了水稻自动灌溉系统。太阳能电池板驱动灌溉水泵,实现了太阳能转化为直流电能、直流电能转化为交流电能、交流电能转化为机械能的能量转化过程;建立了太阳光照强度模型和水泵工作效率模型,推导出太阳能光强和水泵灌溉排水量之间的关系。采用物联网系统采集不同地点的土壤湿度数据,通过模糊控制系统实现水稻田土壤湿度的自动控制。模糊控制系统输入为土壤湿度、最适宜土壤湿度差值及差值变化率,输出为水泵开机时间。以5月5日为样本,测试太阳能驱动模型可靠性,结果表明:误差在14%以下,且一天中土壤湿度一直处于最适宜土壤湿度和最适宜土壤湿度下限之间。     

基于改进K-means的农田湿度评估研究

在现代化农业生产中,常采用全自动化设备检测土壤湿度,然后对农田进行灌溉,但现有系统难以精确判断整个农田的湿度信息,当土壤湿度传感器出现设备故障后,会产生控制误差,导致整个系统崩溃.因此,结合土壤湿度传感器,Lora、NB-iot无线网络传输和微控制器处理等先进技术,设计了基于改进K-means的农田湿度评估系统.该系统不仅实现了在线评估农田方圆1 km内的湿度信息的功能,并且能够快速定位故障土壤湿度传感器,发出报警信息,并抛弃故障数据.最后,对湿度评估系统进行了大量的田间实验.结果表明,能快速定位故障传感器,测量的农田湿度信息相对误差都在5％以内,验证了此湿度评估系统的可行性.     

基于STM32的土壤湿度监控装置设计与试验

中国水资源严重缺乏,而农业用水又占了总用水量的大部分,根据土壤湿度信息来控制农业灌溉对农业节水具有重要意义.本文基于STM32F103CRT6单片机设计了土壤湿度采集及控制装置,利用TDR-3型土壤湿度传感器的相关物理特性和STM32RCT6单片机的控制功能实现土壤湿度的检测及自动灌溉.该装置包括单片机微控制器模块、土...     

基于ZigBee技术的无线自动滴灌系统设计

ZigBee是近期大量研究与应用的一种短距离无线传输技术,在介绍该技术特点基础上,研究其在农田自动滴灌系统中的应用.采用网状拓扑结构、CC2430和CC2591芯片、水压传感器和电磁阀,设计了一种基于ZigBee技术包含土壤湿度监控的自动滴灌系统.该系统监控土壤湿度变化,通过无线传榆网络反馈传感信号,结合传感器融合技术...     

基于二硫化钼的电容式土壤湿度传感器

[目的/意义]土壤中含水率直接影响农作物生长状态和产量。开发出一种可靠、高效的土壤湿度传感器对实施农田科学灌溉具有重要指导意义。[方法]本研究提出一种基于微加工工艺制备的二硫化钼电容式土壤湿度传感器,通过叉指电极上同一平面上的金电极阵列实现数个电容并联,表面修饰二硫化钼作为敏感层实现对土壤湿度的测量。通过计算及使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件研究电极参数对电容敏感度的影响,最终确定电极参数使用10μm间距、75对叉指。[结果和讨论]在保证测量精度的前提下,大大缩小了传感器的体积,可以实现土壤湿度的原位动态监测。在室温下相对湿度值从11%变化到96%时,电容式土壤湿度传感器在200 Hz频率下的电容输出为12.13 pf～187.42 nF;当土壤含水量由8.66%增加到42.75%时,传感器的电容输出在200 Hz频率下由119.51 nF增长到377.98 nF,显示出较高的湿度灵敏度及较宽的敏感范围。[结论]本研究提出的土壤水分传感器有望实现原位长期监测电容式土壤传感器的电容变化,从而监测土壤湿度的变化。     

基于时域反射法土壤探头的性能研究

TDR时域反射法(Time Domain Refletrometry)是近些年发展起来的一种测定土壤含水量的新技术,因其快速、简便、高可靠性、高精度等优点受到越来越多的关注.为此,介绍了基于相位检测的TDR时域反射法土壤探头的测试原理以及结构组成,从理论上推导出该土壤探针采用PVC绝缘涂层和增加探针首端与同轴电缆同的阻抗变换能够有效地增大测量值的线性范围,改善土壤水分含量与信号传播时间间的线性关系.从土壤针绝缘涂层的对比实验和阻抗变换影响的对比实验中验证了上述结论.     

基于COMSOL有限元法的电涡流传感器仿真

为了研究电涡流传感器中电涡流探头线圈的结构参数对检测性能的影响,以电磁场理论为基础,采用有限元分析法,以有限元仿真软件COMSOL为工具,建立电涡流传感器的检测模型,通过仿真研究电涡流传感器探头的电磁特性和影响其性能的探头线圈内径、外径、厚度等结构参数.结果表明:电涡流传感器探头线圈的电阻值与电抗值随线圈内径和外径的增大及厚度的减少而呈上升趋势,当内径和外径越大、厚度越小时,电涡流传感器的灵敏度越高,且线圈厚度对传感器灵敏度的影响更明显.研究结果对研制用于钢闸门缺陷检测的电涡流传感器的优化设计具有一定的参考价值.     

Multi-wire time domain reflectometry (TDR) probe with electrical impedance discontinuities for measuring water content distribution

The adequate estimation of water content distribution in wetted volume is fundamental in determining the number of drippers per plant and their location below the plant canopy in drip irrigation. Measurements of water content distribution are usually made by opening trenches, which is a time-consuming method and sometimes imprecise. Recent scientific developments have created the possibility of monitoring the soil moisture content using electronic sensors. The objective of this research was to develop and test two multi-wire time domain reflectometry (TDR) probes with electrical impedance discontinuities (referred to as the multi-wire probe) for sensing soil profile water content distribution. The experiment was divided in two parts. In part one, the laboratory performance of two multi-wire probe designs was studied and their reliability to monitor the water content variation in a porous media profile was evaluated. The second part was conducted in a 250 l bucket and the soil water content distribution, for an application depth of 15 mm, was evaluated by monitoring over 6 days at discharge rates of 2 and 4 l h⁻¹. The results demonstrated the viability of using multi-wire probes to estimate soil water content distribution with different probe designs and to consistently obtain water content measurement in water dynamic processes. The following conclusion may drawn from the main results: (1) The measured characteristic impedance of the multi-wire probe for different designs was not the same as that geometrically calculated. This was due to the non-ideal probe geometry which provoked signal loss, thus, hindering peak impedance interpretation, mainly for probe 1 design. (2) The use of multi-wire probes in the TDR equipment showed a speedy determination of soil profile water content distribution using a single measurement.     

纳米级Z轴坐标测量系统设计与实验

基于最小化阿贝误差的理念,设计了带有重力补偿器的整体结构对称的Z轴测量平台,其次,使用扫面静电力显微镜组成配套的探针系统,最后,对设计的核心内容分两组进行分离测试以验证设计的合理性与有效性。测试首先验证了测量系统分别在静态和动态下重力补偿器的可行性,然后验证经过双高度法补偿后的扫描静电力显微镜探针系统的有效性,实验结果表明,设计的纳米级Z轴坐标测量系统可实现超高精度空间分辨率,具有50 mm的有效行程范围,同时具有对部分非导体的测量能力,使得微纳米测量机的适用范围得到延伸,具有较高的应用价值。     

混流式输卤泵内部湍流场的研究

运用流场计算商用软件FLuENT5．5,模拟了清水状态下混流式叶轮内部的三维湍流场;采用五孔圆球流体动力探针对叶轮及导叶进出口流场进行了测量,给出速度和压力分布图。同时,结合数值计算与实验测量结果,对各部位流场进行了初步的理论分析。通过研究与分析,提出具有直锥形吸水室的混流泵的叶轮进口处存在速度环量、叶轮进口处水流方向基本为轴向且分布不均匀等新的观点,为今后输送卤水状态下的泵内部流场研究工作提供参考。     

土壤剖面水分传感器探头仿真与试验

为准确掌握土壤墒情信息,针对农田环境下不同作物根区土壤含水率变化难以实时观测的问题,对土壤剖面水分传感器探头进行了仿真,并通过试验验证,给出了传感器探头设计尺寸的优选方案。在建立传感器探头微量化平面电容二维模型的基础上,分析了传感器探头结构变化对探头微量化平面电容周围电场强度和电容变化的影响,确定了探头结构尺寸的最优组合。当探头铜环电极外径40 mm、内径38.4 mm、轴向长度20 mm、轴向间距15 mm时,探头的灵敏性和探测范围最优。试验结果表明,本文研究的土壤剖面水分传感器测量精度为±1.42%,具有很高的稳定性和一致性。所设计的传感器探头可以根据实际测量深度需要任意组合,满足不同作物根区深度的土壤含水率测量需求。     

土壤比贯入阻力测试装置研究—基于Android手机WIFI控制

土壤比贯入阻力是反映耕地土壤板结程度的一项重要指标。现有测量装置多采用人工手动加载测量的方式,无法依据测量标准保持恒速,准确度、自动化程度及测量效率低,且劳动强度大。为此,应用传感器技术、机械电子技术、无线通信技术,以及智能终端设备设计研制了一种基于Android手机WIFI控制的电动式土壤比贯入阻力测量装置。该装置以单片机传感器为核心,采用电机驱动实现圆锥测头按ASAE S313.3 FEB04标准以3 0.4 8 mm/s恒速贯入土壤,测量数据实时显示并存储于TF卡中;初步设计实现了使用Android手机,通过WIFI通讯与测量装置建立连接、操控测量装置,接收、存储测量数据,并绘制曲线。测试结果表明:该装置结构简单、测量精度高、操作简单、自动化程度高,应用前景广阔。     

不同墒情监测设备的测量精度对比研究

为了筛选黄淮海地区适宜的墒情监测设备,通过大田试验研究了中子仪、Diviner2000、Trime以及swr-2观测了作物生育期内的土壤水分变动,同时利用取土烘干法对仪器进行标定,并以烘干法的观测结果为标准,分析不同墒情监测设备的测量精度,试验结果表明,中子仪的观测精度最高,其他3种仪器观测精度基本相当。     

番茄果实热导率测试装置参数实

微热探针法测试热导率系统已被广泛应用于食品材料热导率的测试中.但是,由于实验条件或实验设备的限制,基于理想的线热源瞬态模型测量原理得到的结果会产生某些测试误差.针对测试误差,从探针输入电压、加热时间和样品的径向尺寸等装置操作参数的选择着手,通过实验,得到装置系统测定中输入电压的最佳值为2.5～6.5V、加热时间最佳值为20～50s.最后通过实际测试,得到了番茄果实在不同成熟阶段的热导率变化规律.     

基于曲面重构的塑料异型材挤出模具制造技术

提出了一种基于曲面重构技术的塑料异型材挤出模具制造新技术。采用三角网格化方法,在不需要重建曲面模型的情况下,对测头半径进行三维补偿;采用基于3个基准点的数据直接对齐方法解决了多视数据对齐的问题。在分析模头型腔曲面特点的基础上,提出应用扫掠曲面对模头型腔进行曲面重构的新方法;对曲面重构误差和总反求误差进行了分析。经实践证明,该方法有效地缩短了挤出模具开发周期并提高了模具质量。