设施农业环境因子无线监测及预警系统设计

针对传统温室内环境因子数据采集系统存在的问题,设计了一种能够实时测量、自动传输数据的设施农业环境因子监测以及预警系统.该系统基于无线传感器网络,以ZigBee模块CC2430芯片为核心,实现环境因子数据的采集、汇聚;采用GSM模块MC39i将数据以短信形式发至监控中心,实现了温室大棚内环境因子数据的无线监测以及远程传输;当某一环境因子超出阈值时,系统自动发送预警短信至用户手机或监控中心,提醒用户及时采取预防措施.该系统解决了传统手工测量工作量大、传统有线网络布线难的问题,提高了设施农业的自动化、信息化程度,可预防灾害性天气对农户造成的损失,可方便有效地用于各种温室大棚.     

基于手机短消息的温室环境远程监测系统设计

设计的温室环境远程监测系统选用8位单片机STC89C516RD+和GSM短信模块MC35i.系统采用模块化思想设计,主要由主控机模块、数据采集模块和控制执行模块3部分组成,主机与各数据采集和控制模块之间采用RS-485总线连接,构成远程分布式温室环境参数监控系统.根据不同的使用要求,可对数据采集模块和控制模块进行裁剪,满足多种温室环境参数检测需要,具有很强的通用性.系统采用GSM短消息的方式实现环境参数和现场的远程监控,提高了温室环境控制的自动化水平,具有扩展性好、实用性强、便于操作等特点.     

华东地区典型保育猪舍温湿度和空气质量监测

为探究畜禽舍温湿度与空气质量情况,获得较可靠的监测数据,并为畜禽舍环境改善提供依据,以华东地区某典型规模猪场的两间自然通风保育猪舍为对象,应用多点连续监测方法对猪舍内的温湿度以及主要污染气体(二氧化碳(CO_2)、氨气(NH_3)、硫化氢(H_2S)和甲烷(CH_4))的质量浓度进行了为期1年的监测。监测结果显示,该保育猪舍内温度、相对湿度以及CO_2、NH_3、H_2S、CH_4质量浓度的小时平均值范围分别为0.9~42.0℃、31.1%~97.7%、423~3 534 mg/m~3、0.11~49.7 mg/m~3、0.9~41.7μg/m3和0.1~17.7 mg/m~3;对应的(年平均值±方差)分别为(25.6±8.6)℃、(71.4±11.7)%、(1 982±744)mg/m~3、(10.9±8.4)mg/m~3、(8.2±5.2)μg/m~3和(2.9±1.9)mg/m~3。研究结果还揭示了这些指标每日和四季的变化规律以及舍内环境状况。全年的最低和最高小时平均温度和相对湿度,以及小时平均最高CO_2和NH_3质量浓度超出了国家标准中规定的规模猪场环境参数的临界值。但舍内的H_2S和CH_4质量浓度很低,不会对猪的健康生长以及猪舍的安全造成危害。     

基于无线传感网络的玉米地温湿度监测系统设计

针对目前我国大多农场玉米地温湿度监测系统普及率较低的实际,研究一套实用性高、成本低的玉米地温湿度监测系统。系统基于ZigBee无线传感网络,对玉米生长各阶段土壤温湿环境数据进行远程数据传输和网络实时监测,从而实现对相关数据的动态收集、分析和处理,实时掌握研究区生长最佳的土壤温湿条件及变化规律等信息。实验结果表明:系统在玉米生长过程中实时监测土壤温湿度数据效果良好。     

基于氨气浓度监测的高灵敏度多点自动冲刷系统设计

文章根据公共厕所自动冲水原理,利用MQ135氨气浓度监测器对监控对象的状态采集数据设备,将获取的数据传递到单片机内部,与其环境需求参数相比对,如果达到或者超出设定的参数值,则启动对应点的电池阀门进行冲刷,实现了基于氨气浓度监测的高灵敏度多点自动冲刷系统的运行和停止功能,从而使之更加洁净、卫生、省水、省电,为人们更好地服务。     

猪舍轨道式自动送料系统设计与试验

针对现有绞龙和塞盘等管道式输送粉状饲料方式存在残留量不易清理、送料量计量困难等问题,设计了一种由称量平台、送料车、平移轨道、高架轨道和控制系统组成的饲料自动输送系统。通过研究在送料车遍巡舍内圈栏位的基础上舍内圈栏与目标巡航时间的关系,确定送料车和轨道等硬件设计方案以及技术参数,结合称量传感器负反馈控制方法,设计WiFi无线控制系统,实现送料车装料和卸料的自动巡航控制,称量平台自动计量装料量,以及平移轨道机构对接称量平台与舍内双列圈栏轨道。以粉状饲料作为试验材料在中国农业大学上庄试验站进行了现场试验,结果表明:称量系统测量值与实际测量值的相对标准偏差平均值之差小于1%,系统测量值的最大相对标准偏差小于2.5%,满足精确供料要求;自动控制系统能够控制送料车按设计要求完成装料、巡航送料和卸料,具有实际应用价值。     

基于ARM及GSM的农田环境远程监测系统设计

在分析了传统农田信息采集方法的不足的基础上,借鉴工业测控领域的技术,提出了一种基于嵌入式系统的农田环境无人值守情况下远程检测解决方案,并给出了系统的设计与实现方法.实验证明,方案是可行的,系统的稳定性和可靠性能够满足实际生产需要.     

后备母猪舍夏季环境调控影响因子变化规律试验与分析*

为掌握夏季后备母猪舍环境调控的影响因子变化规律,以云南保山某规模后备母猪舍为试验对象,在猪舍内布置环境因子传感器,通过改变开启风机数量、风机组合和湿帘等措施,测试后备母猪舍内的温度、相对湿度和氨气的变化规律。试验结果表明:风机开启数量越多,舍内温度下降幅度越大(最大幅度为2.66 ℃),相对湿度上升幅度越大(最大幅度为9.76%),后备母猪舍内温湿度在通风方向上的分布越均匀。开启湿帘对后备母猪舍内降温效果明显,最大降温幅度为4.27 ℃,舍内相对湿度最大增加幅度为24.17%。开启左右两侧风机时,舍内温湿度分布较开启左中或右中侧风机均匀,后备母猪舍内平均THI指数为79.5,下降幅度为3.86%,能有效缓解猪只热应激;后备猪舍内的温度场不均匀系数为0.42,相对湿度场不均匀系数为0.5,舍内温湿度分布较为均匀。     

基于ZigBee技术的远程水质监测系统关键技术的研究与实现

提出一种基于ZigBee技术的远程水质监测系统方案.该方案以ZigBee无线传感器网络和GPRS网络为核心,采用WSN树型路由设置和虚警优化算法,实现对水质参数的远程高效和实时监测,为水资源的管理提供合理依据.用户亦可以方便地观察当前或历史水质状况.在四湖流域西干渠的实验表明,该系统稳定可靠、高效可扩性强.     

基于ZigBee的油菜叶绿素含量无线测量系统设计

针对远程监测农作物叶绿素含量的要求,本文提出了结合光谱技术,运用ZigBee无线通信模块测量油菜叶绿素含量的方法。解决了传统化学方法测量叶绿素分析时间长、不便于无损测量的问题,打破了实验室检测的惯例。建立了基于ZigBee技术的无线测量系统,实现了油菜叶片叶绿素含量的快速无损检测,对精确施肥具有指导意义。     

基于以太网和移动平台的奶牛场环境远程监控系统

针对现有奶牛场环境远程监控系统移动性差、操作复杂、功耗高等缺点,开发了一种基于以太网和手机微信开放平台的奶牛场养殖环境远程监控系统,实现了奶牛场温度、湿度、CO2浓度、H2S浓度、SO2浓度、NH3浓度等环境参数的精确采集和远程实时监控。系统通过以太网进行数据传输,利用Kingview 6.55工业组态软件开发了上位机监控软件系统,将上位机监控系统数据库与微信公共平台有机融合,实现了利用手机微信客户端完成对奶牛场环境远程监控的功能。经过实验室仿真试验及在奶牛场的实际运行试验证明,该系统运行稳定可靠,实时性好,监控效果理想,数据丢包率在100 m范围内最高仅0.041%,有效地解决了对奶牛场环境信息进行实时现场监控和远程监控的问题。     

基于无线传感器网络(WSN)的禽舍环境监测系统

针对禽舍环境监测水平低及监测方式落后等问题,提出了基于无线传感器网络的禽舍环境监测系统的设计,利用ZigBee技术将分布在禽舍的传感器节点组成无线传感器网络,及时监测禽舍内的环境因素。设计采用了Jennic公司生产的第二代开发平台JN5139为核心模块,利用温湿度传感器SHT11采集禽舍内的温湿度数据,将采集到的数据通过ZigBee网络发送到LabVIEW编辑的监测平台。模拟测试结果表明:该系统符合低成本、低功耗的要求,组网简单,能够有效准确地监测禽舍内的环境温湿度数据。     

规模化猪舍废气复合净化系统设计与试验

为解决规模化猪舍废气排放造成的环境污染问题,设计了一种猪舍废气复合净化系统。该系统采用化学法与水洗法相结合,通过PLC（可编程逻辑控制器）控制系统实时采集净化系统内的pH值、电导率、液位和压差等动态环境数据,智能控制洗涤泵启停和电磁阀通断,自动完成供水、加酸、喷淋和排废4个工作环节。同时,控制系统采用MCGS触摸屏与PLC建立通讯,通过创建人机交互界面实现系统环境数据监测、运行状态流动显示、按需配置系统参数和报警信息输出等多种功能,实现了系统操作的人性化和过程的可视化。系统可根据实际应用中对净化效率和运行成本的要求,实现多种控制模式,均有效抑制了猪舍废气排放。试验结果表明,系统对主要污染成分氨气的平均去除率可达到85%,整体运行可靠、控制简单,经济成本量化清晰。该系统在江西某种猪场实施应用,成效显著,可为畜禽养殖环境废气净化处理的工程应用提供参考。     

基于MCGS的蚕种催青环境远程控制系统设计

介绍了一种基于MCGS(网络版)的蚕种催青环境远程控制系统,描述了该系统的总体结构、硬件组成和软件设计。系统采用采集控制器采集现场温度、湿度、光照、气流等数据,通过对组态软件进行二次开发,实现PC机与采集控制器进行通讯,可以现场和远程监控催青室的温度、湿度、光照和气流等环境参数。实际运行表明,该系统具有性能稳定可靠、运行成本低、监测精度高等特点,并具有实时动画显示、报警功能显示、数据库查询和报表输出打印等功能。     

猪舍消杀巡检机器人系统设计与试验

针对规模化猪舍人工劳动强度大、重复作业多、疫病传播与防控形势严峻等问题,设计了猪舍消杀巡检机器人系统。该系统融合基于2D激光雷达的即时定位与建图(Simultaneous localization and mapping, SLAM)和超宽带(Ultra wide band, UWB)技术,实现舍内地图构建和系统实时定位;在确定热红外模组安装高度为125cm和安装倾角水平向下夹角5°的基础上,运用Jetson Xavier NX边缘计算单元进行视觉处理与识别算法的部署,完成在线猪只体温巡检;边缘计算单元依据终端指令对消杀模块中超声波雾化单元、紫外线辐射单元等进行决策控制,实现多模式舍内环境消杀;通过传感器技术对舍内环境参数进行实时监测;并搭建人机交互界面,实现监测信息的显示、报警、存储等。测试结果表明,该系统可完成地图构建、自动导航、猪只体温检测,记录异常猪只热红外图像及圈舍所在位置;依据设定的消杀模式,在目标点开启相应消杀功能的准确率为100%;机器人在巡检状态和静止状态下,舍内CO2浓度、温度、相对湿度的相对误差分别为0.04%、3.00%、2.10%。本研究可为疫情形势下猪舍巡检消杀少人化/无人化作业提供技术装备参考。     

猪舍NH3浓度自动监控系统的研究

氨气是规模化封闭式猪舍养殖中空气污染的主要成分,严重影响了猪群的健康及其生产性能.为此,利用气敏传感器对猪舍内有害气体中的氨气进行了检测,采用变频调速装置对风机转速进行调整,实现对猪舍环境中氨气的调控.以LabWindows/CVI软件为开发平台,对检测数据进行实时显示以及数据的处理、保存和查询等功能.试验结果表明:该系统为猪的生长发育创造了良好的生活环境,避免了人工操作的主观性和随意性,具有较好的实用价值和应用前景.     

基于ARM与ZigBee的温室环境无线监控系统设计

针对农作物生长有线监控系统的局限性,采用ATM板作为下位机对农作物生长环境进行监控,利用PID闭环控制系统反馈调节机制对ZigBee无线网络监控模型进行了改进,提高了系统反应的灵敏度,设计了一个新的ZigBee无线传感器网络。该无线传感器网络利用可视化显示技术,可以对农作物生长过程中土壤的温度和湿度进行实时在线监测。系统选用三轴数字加速度传感器ADXL345作为环境监测的传感器,采用IIC方式和ZigBee无线网络节点进行互联,利用数据选择性输出,节省了数据传输成本,降低了数据冗余量,从而节省比较多的传感器网络能量,为现代农业技术研究提供了技术参考。     

基于 ZigBee 网络的农田信息采集系统设计

设计了一套基于 ZigBee 协议的农田环境监测网络系统,系统由 ARM＋LINUX 模块、ZigBee 无线传感器网络和上位机信息管理系统3大模块构成。系统采用嵌入式技术实现下位机的数据采集, ZigBee 通信协议实现节点数据汇总发送, VPN设置实现对系统的远程维护,断点续传技术确保数据接收的完整性。通过26个样点与实际现场测定值验证得知,大气温度精度为87．83％、大气湿度精度为85．22％、土壤温度精度为87．17％、土壤湿度精度为87．38％、太阳总辐射精度为88．23％、日降雨量精度为90．17％,总体精度为87．66％,总体误差为12.33％。结果表明,该系统数据传输正确、可靠,具有很好的实时性、准确性,有效解决了目前大田环境监测存在的设备布线复杂、成本较高、通讯范围较小等不足,提高了农业数据采集的精度以及获取的实时性。     

封闭式蛋鸡舍环境控制系统的设计

针对全封闭的蛋鸡舍结构特点和室内环境因子不同于外界环境等问题,设计开发了全封闭蛋鸡舍环境调控系统.该系统以单片机LPC2132为微控器,由上位机和智能监控点构成监控硬件系统,其执行机构由湿帘风机、喷雾等设施组成.该系统根据智能监控点传来的传感器所采集信息数据,通过一定算法分析决策,能够实现鸡舍内的温度、湿度、光照度、二氧化碳、氨气和硫化氢按照设定值自动调控.夏季试验结果表明:在封闭式蛋鸡舍试用的环境调控系统,对蛋鸡舍环境因子中的温度和湿度进行了调控试验,试验期间的蛋鸡的产蛋率比对照组高出约15%,说明设计的蛋鸡舍环境控制系统具有推广价值.