混合式定量控制实验系统的设计

为了解决混合式定量中的粗加料与细加料比例分配问题,开发了以PC为上位机、单片机为下位机构成的混合式定量控制实验系统.系统根据上位机的工作指令,对加料进行控制,对称量模块进行数据采集并预处理,处理结果通过RS-485总线传给上位机,由上位机对加料参数的设置和定量结果进行分析,从而为提高混合式定量准确度提供研究平台.     

混合式定量称量系统动态特性分析及数字补偿

为了提高农业物料称量准确度和速度,对混合式定量称量系统进行动态特性分析,建立称量系统数学模型,分析影响称量系统动态特性因素,探讨提高系统动态特性方法.试验数据分析表明,外加阻尼器和采用数字补偿方法提高和改善了系统动态特性,有利于实现农业物料快速、准确称量.     

基于FPGA智能温度采集系统的设计研究

温度采集是测量系统中重要的指标之一,针对当前温度采集系统存在的传输距离短、实时性差、成本高等特点,笔者设计了一种基于FPGA的智能温度采集系统。该智能温度采集系统分为数据采集前端和后台数据处理两部分。数据采集前端采用FPGA作为中央处理器,通过Wi Fi模块将数据发送到OneNet平台上,实现数据的远程查看,还可以通过以太网收发电路将温度信号发送到后台数据处理端,实现温度采集电路的数据传输。后台数据采集端包括服务器和数据分析处理软件,可接收主机传输过来的温度信息,实现前端温度信息的远程监控。另外,可以通过在服务器上进行必要的参数远程设置,实现温度智能检测的目的。     

基于透射光谱的玉米叶片含水率快速检测仪研究

为快速、无损检测玉米叶片含水率,根据透射光谱原理设计一款便携式植物叶片水分快速检测仪。检测仪主要由数据采集节点和数据接收节点两部分组成,数据采集节点采用夹持叶室结构,由信号采集、处理和发送模块组成,数据接收节点由信号接收模块和PDA组成。测量时玉米叶片被放入采集节点的夹持叶室,两路LED主动光源(890 nm和980 nm)发光照射叶片,采用PIN型Si光电传感器在叶片的另一面进行透射光探测,透射光信号经调理电路放大、滤波后,通过ZigBee网络发送至数据接收节点。根据采集的光信号计算透射率(T890和T980)、比值植被指数(RVI)和调整型归一化差异水分指数(MNDWI)等参数,分析了各植被指数与不同叶位含水率之间的相关性,结果显示仪器应用的最佳叶位为完全展开叶片的倒二叶中部,含水率检测范围为70%~80%,且分辨率为0.3%。选取了T890、T980和MNDWI建立了含水率检测模型,其R_C~2为0.854,R_V~2为0.849,RMSE为0.010 3。     

作物需水信息远程实时采集系统的设计

作物需水信息的快速获取和实时传输是实现智能诊断和精量灌溉的前提。为此,设计了一种实时采集影响作物需水多环境参数的多通道数据采集系统。该系统以超低功耗单片机MSP430F149为核心处理模块、西门子MC39i为无线传输模块,以计算作物需水量的彭曼—蒙特斯公式中的主要气象要素(温度、湿度、日照时数、风速、辐射)和土壤湿度作为采集对象,根据各传感器输出信号设计了数据采集通道数量及类型。设计选用了系统的实时时钟电路、数据存储模块、LCD液晶显示以及控制键盘等电路,开发了系统各模块的控制软件,实现了通道选择、数据采集、数据处理、液晶显示及无线数据传输等功能。经电位器模拟输出电压测试,系统能实现数据采集和实时显示的功能,可以应用于灌溉决策系统中作物需水信息的实时监测。     

动态称量信号离散小波变换数字滤波处理方法

针对动态称量快速准确的要求,结合小波变换变分辨率的时频联合分析特点.应用实时Mallat分解与重构去噪算法,探讨了动态称量信号离散小波变换实时处理方法.定量加料动态称量实验表明:小波分解去除高频信号后,重构出的低频信号稳定时间约0.128 s,相对误差为-1.5%～2%,均优于快速傅里叶变换法.     

基于激光雷达的农田环境点云采集系统设计

设计了基于激光雷达的农田环境点云采集系统,可实现农田环境点云与农机位置姿态的稳定、可靠采集;设计了多传感器数据的采集软件,可实现准确、一致的全局点云数据获取。系统以拖拉机为移动载体,由点云数据采集模块、车体位姿采集模块和数据融合模块组成。其中,点云数据采集模块可获取周边环境点云数据,并解决近距离盲区问题;车体位姿采集模块可实时获取农机位置和姿态信息;数据融合模块可接收并融合环境点云数据与车体位姿数据,进而获取位姿补偿后的点云数据。系统实现了各传感器数据的在线采集、时间同步与空间配准,以及数据的实时显示与存储。在农田环境下进行点云采集试验,结果表明,采集系统具有良好的户外工作稳定性,在线典型丢帧率不超过1%,离线典型丢帧率不超过0. 47%,能够满足农田点云数据采集的要求。为分析系统采集点云数据质量,将经过位姿补偿的点云与原始点云分别进行直通滤波地面点滤除,结果表明,位姿补偿后的点云经滤波后仅包含少量地面点云,可作为农机自主导航避障的可靠数据。     

共轨柴油机测控实验教学系统的开发

将现有共轨柴油机上的传感器及执行器的信号作为信号源,设计相应的信号调理电路,通过数据采集卡将信号采集到计算机,利用LabVIEW编程实现基于虚拟仪器的实验教学系统软件平台的设计,实现了系统的登陆、主控模块、虚拟仪表、测试各种工况下发动机各信号波形或变化趋势、数据流分析、数据离线处理、系统帮助等功能.     

Zigbee和百度地图API在农田信息采集系统中的应用

针对精细农业中实时数据采集问题,将数据采集技术与Zigbee无线传输、地理信息技术相结合,以LPC1100系列Cortex-M0微处理器为核心,并辅以外围芯片和接口电路,设计了一个基于ARM微控制器的嵌入式无线数据采集系统,可实现土壤容积含水率和田间空气温度的采集。通过使用百度地图API技术,实现在百度地图上显示采集到的数据。实验证明,该系统设计简单、可靠性好、易于安装、经济实用。     

基于ZigBee和WebGIS冷链物流信息无线监控系统

针对冷链物流中实时数据采集问题,将数据采集技术与RFID标签、ZigBee无线传输、远程无线传输、地理信息技术相结合,以LPC1100系列Cortex—M0微处理器为核心,并辅以外围芯片和接口电路,设计了一个基于ARM微控制器的嵌入式无线数据采集系统,可实现冷链物流不同温度要求的实时温度采集、监控、报警;通过使用WebGIS技术,实现在Web地图上显示采集到的数据。实验证明,该系统可靠性好、实用性好、成本低。     

农用车制动称重复合检测试验台的研制

研究开发了一种用于农用车性能检测的新型制动称重复合检测试验台。该设备通过顺序动作完成轴荷称重和制动力的检测，由计算机对力传感器信号进行采集处理，能同时测量左右轮的轴荷和制动力。实际使用结果表明，能满足农用车的制动力台试检测的要求，并具有性能可靠、精度较高和易维护等优点。     

金相组织计算机定量分析系统的设计

利用计算机对金相组织进行定量分析是金相组织分析中一条重要的研究方向。本文就定量金相学和体视学中所规定的几个重要的完形参数的计算机分析加以描述,并且对图像处理计算机算法进行了探讨。此算法具有速度快、精度高的特点。     

基于振动的柴油机转速测量仪研究与开发

分析了柴油机振动的主要来源及柴油机转速和其振动之间的关系,开发柴油机转速测量仪,利用数据采集和分析系统对柴油机转速进行实时检测。试验证明此测试方法和转速测量仪具有较高的精度。     

电子调速器在汽油机中的应用

分析了与电子调速器调速性能有关的主要因素，针对汽油机空载转速波动大、难于调控的问题，采用提高采样分辨率和调节精度以及自适应控制的方法提高电子调速器的调速性能。试验结果表明，电子调速器调速效果良好，空载转速波动范围能控制在0．5％左右。     

冬小麦精准追肥机专家决策系统

为了实现小麦生长过程中的实时变量追肥,研究了光谱数据处理策略及目标追肥量的计算模型,开发了基于近地光谱探测技术的实时变量追肥专家决策系统,结合小麦冠层归一化植被指数(NDVI)、追肥机实际行进速度和肥料反馈量,双通道独立控制施肥机构的转速和开度,从而实时调整追肥量,实现精准变量追肥。试验结果表明,专家决策系统的控制精度达到90%以上,可以满足精准追肥的要求;拔节期,变量追肥比定量均匀施肥增施氮肥28 kg/hm2左右;变量施肥有利于改善小麦群体结构,降低产量差异性。     

播种机嵌入式超高频无源RFID系统调速特性研究

为了提高播种机播种距离的精度,减少排种器打滑现象,以及降低地形、地质对精密播种的影响,提出了一种新的超高频无源RFID调速优化方法。该方法考虑排种器无级变速和地轮的打滑,根据不同的地形和地质,可以自动调节播种机的速度,达到精密控制播距的效果。系统利用播距控制原理和RFID调速控制原理,将RFID嵌入到了轮胎和排种器中,以STC12C5A60S2作为主控芯片,实现了速度数据的采集、处理和调节。为了验证系统的有效性和可靠性,对普通机和调速机进行了播种测试,从而得到了速度随时间变化曲线及株距等测试数据。对数据进行分析发现:利用RFID调速优化的方法可以实现播种机速度的连续性控制,并且株距明显比普通机的变异系数小,播种精度有了大幅度的提高,可以为播种机的优化设计提供技术参考。     

马铃薯定量装袋装置设计与试验

针对目前国内马铃薯定量装袋机在定量装袋时存在测量不稳定、装袋损伤较大以及装换袋效率低等问题,采用S型拉力传感器原理称量,提高了称量精度和稳定性。在此基础上对定量装袋装置进行了结构设计,通过对定量装袋装置关键部件的分析确定了结构参数,并明确了影响装袋性能的关键因素及取值范围。以输送带速度、引流板角度以及装袋高度为试验因素,以称量合格率、破皮率和伤薯率为试验评价指标,借助软件Design-Expert 10.0.3,采用Design-Behnken进行三因素三水平试验,对试验结果进行方差分析,通过响应面试验分析了各交互因素对试验指标的影响规律,对定量装袋装置的结构以及工作参数进行优化,结合实际工况确定各因素最佳取值,在此基础上进行5次试验台定量装袋试验,验证试验表明,当输送线速度为0.44m/s、引流板角度为62.3°、装袋高度为496.1mm时,其称量合格率为97.32%,破皮率为1.22%,伤薯率为0.94%。对比参数优化后的理论值,实测值与理论值的相对误差分别为1.23%、2.40%、2.17%,表明本定量装袋装置提高了装袋合格率,在提高装换袋效率的同时减少了破皮和伤薯等损伤。     

气吹供种滚筒式播种机取种性能的试验研究

针对现有番茄穴盘育苗播种机空穴率多、单粒率少,难以满足尺寸小、外形不规整、流动性差的加工番茄种子"一穴一粒"精量播种技术要求的规状,创新设计了一种基于气吹供种方式的滚筒式番茄育苗播种机。以此为基础搭建了基于气吹供种方式的滚筒式育苗播种试验装置,并以单粒率、空穴率、多粒率为试验评价指标,试验探究了主要因素(种箱气室正压力、孔径、滚筒转速)对主要评价指标的影响规律。试验结果表明:影响取种性能质量指标的主次关系依次为种箱气室正压力、孔径、滚筒转速;影响取种性能质量指标最优组合:当种箱气室正压力为2k Pa、孔径为1.2mm、转速为14r/min时取种综合效果效果较理想。     

热敏式近地表无线风速廓线仪研究

针对常用风速廓线仪线路连接复杂、体积和功耗大、测量精度与自动化程度低且无法实现数据的实时记录与处理,致使研究退化草地近地表风速变化规律、地表粗糙度及其抗风蚀能力等诸多困难等问题,基于热敏电阻和无线传感网络技术,设计了具有体积小、功耗低、测量精度高的热敏式风速传感器和具有自动风向识别与无线数据传输功能的近地表风速廓线仪,实现了环境温度、湿度、大气压力、近地表风速等数据的自动采集、无线传输和实时处理等功能。试验表明:该风速廓线仪的旋转启动风速为3.7 m/s,风速测量范围为0~16 m/s,精度不低于0.3 m/s,最大响应时间为3 s,一次充电可连续工作7 h以上,能够准确反映近地表风速随高度的变化规律,风速廓线的指数拟合度在0.9以上;软件系统可实现对最多6个风速廓线测点的循环自动采集与处理,在射频功率最大、空中传输速率为2.4 kb/s时,35字节的数据包有效传输距离不低于500 m,6个节点完成一次数据传输所需时间不超过10 s。该系统具有功耗低、使用方便、操作简单、自动数据采集等优点,能够满足近地表风速变化规律的研究需要。