基于STM32F407微型植物工厂智能控制系统研制

为了给微型植物工厂内部作物提供良好的生长环境,设计了一种基于STM32F407的微型植物工厂智能控制系统,包括微控制器模块、人机交互模块、数据采集模块、网络模块和执行机构驱动模块等。同时,制定了环境因子控制策略,构建了微型植物工厂智能控制系统软硬件,并进行了作物种植试验。结果表明:该系统稳定可靠,能够为作物生长提供适宜的光照、温湿度和水肥条件。     

作物生长多传感信息检测系统设计与应

简述了作物生长多传感信息检测系统的硬件平台及实现.光箱系统采用卤素灯和D65型标准光源两组独立可调的均匀光照系统,结合温湿度控制装置,可以实现对多种作物生长环境的模拟.信息采集系统集成了包括光谱、多光谱图像、冠层温度、冠层光照及环境温湿度等多传感信息探测器,可以充分利用多种信息对作物生长信息进行监测.应用该系统就油菜氮素和水分的光谱、多光谱图像特征及光照对检测的影响进行了研究,结果表明:该系统能够克服环境因素的影响,能够利用多传感信息对作物营养进行较准确的定量分析,其中,油菜氮素光谱特征模型的相关系数达到0.92,均方根误差为0.53.     

调温灌溉技术基础数据及装备的研究

调温灌溉是指通过控制灌溉水的温度促进作物生长和结果,实现节能、增产、提质,防止冻根和烧根情况导致作物死亡的新灌溉技术。调温灌溉技术是继自动灌溉、水肥灌溉技术之后的第三代灌溉技术,也是一项节能灌溉技术。文章以文馨兰种植为例进行水温对植物生长影响的基础数据和调温灌溉技术装备研究,为植物持续高产、防冻、防高温、调节花期及节水节能技术发展提供理论依据和技术支撑。     

基于LabVIEW的水肥一体机控制系统设计

以水肥一体灌溉控制系统为研究对象,针对目前水肥灌溉系统出现的自动化程度低的现象,基于LabVIEW虚拟仪器技术设计出一种水肥耦合一体灌溉控制系统。系统对作物生长过程中的土壤湿度、肥液浓度及无机物含量等相关作物生长因素进行监测,并采用模糊系统控制的方法,对作物生长过程中所需水量和肥量进行自动控制;采用水肥耦合一体灌溉控制系统通过对作物生长过程中所需的土壤湿度和肥量需求量进行控制,实现作物水肥耦合灌溉。研究结果对现代农业自动灌溉和施肥或水肥耦合灌溉具有一定的参考意义。     

高精度视觉感应技术在水肥一体机中的应用

以农田水肥智能化管理为研究对象,构建了一种高精度视觉感应式水肥一体机。采用高精度视觉感应技术获取作物生长状态参数图像,基于超像素图像分割技术,对复杂的作物生长状态图像特征向量进行提取,采用模糊聚类算法对图像进行分割处理,根据目标图像的像素值统计结果进行生长状态预测,并结合环境参数信息,构建灌溉过程土壤电导率EC和pH预测模型。测试结果表明：水肥一体机控制系统能够有效预测作物对水肥需求,提高了灌溉过程混肥精度,可节约灌溉用水量、提升生产效率、降低人工成本。     

一种智慧果园系统的设计与实现

结合目前果园对智能化管理的需求,设计开发了一种智慧果园系统。基于MQTT远程控制技术,借助无线传感器可获取作物实时生长环境信息;无人机航拍可获取作物病情、虫情和苗情等参数和视频图像信息,利用数据分析方法实现对作物的灾情预警、预报分析,为用户提供科学的种植指导建议;通过对机器人和电磁阀的智能控制,实现了果园的智慧种植和水肥一体化智能灌溉。系统功能丰富,操作简单,更加高效地实现了果园的智能化管理。      

基于CAN总线和Linux的微灌监控系统

为了节约农田灌溉用水,提高水资源利用效率,实现自动微灌控制,根据精细农业的实际需求,本文提出了基于CAN总线和Linux的微灌监控系统,该系统由数据信息采集模块、嵌入式中央处理模块、灌溉控制模块、CAN总线网络四部分组成,可按设定的时间间隔自动采集空气温湿度、光照辐射强度等信息,并结合作物生长信息,经理论计算,决策所需灌溉水量,利用电磁阀来自动调节控制水量补给,实现作物微灌的自动化,优化植物的生长环境,提高水利用率。系统运行稳定,效果良好,能够实现准确的信息采集和可靠的分布式控制。     

膜下滴灌马铃薯对水肥调控的响应研究进展

马铃薯作为保证国家粮食安全的全球第四大粮食作物，对水肥需求量较大，水肥成为制约马铃薯可持续发展的重要因素。膜下滴灌水肥调控技术可通过合理的水肥配施达到节水节肥和水肥高效利用目的，在实现马铃薯高产优质的同时，提高作物根层土壤酶活性，稳定土壤肥力。本文综述了膜下滴灌水肥调控对马铃薯产量、品质、水肥利用和根层土壤酶活性的影响，旨在为马铃薯水肥调控技术的推广和应用提供重要借鉴和参考。     

基于两线解码技术的水肥一体化云灌溉系统研究

针对传统设施农业水肥利用效率低、信息采集量少、数据挖掘利用弱等问题,设计了基于两线解码技术和云计算的设施农业水肥一体化智能云灌溉系统,包括智能云灌溉控制系统、全自动水肥一体机和高效节水灌溉系统3部分。该系统通过两线解码技术,利用各种传感器实时采集各单个设施农业作物生长环境的参数信息,并将各类采集数据及时传输和存储于数据管理云平台,根据设施农业种植区采取的环境信息和作物的需水需肥规律,利用云集群的计算和分析能力,科学确定设施农业中不同环境条件下作物生长的水肥需求和灌溉施肥制度,实现水肥一体化的智能控制。通过2个设施农业种植基地的应用实例表明,相比传统灌溉方式,水分和肥料的利用率分别提高了25%~40%和15%~35%,并且大幅度减少了劳动时间和劳动力。     

基于叶温的作物水分亏缺诊断方法研究

作物冠层或叶片温度的变化可以反映作物的水分状况[1]。为此,根据能量平衡原理分析了作物的冠层(叶片)—空气温差变化的影响因素,并采用模糊推理技术,以叶片—空气温差及相关的环境因素(空气水汽压差、光照强度、空气温湿度和风速等)为输入变量,以CWSI为输出变量,探讨基于植物叶片—空气温差的作物水分亏缺诊断的智能化方法,实现了作物水分亏缺指标的动态分析,有效地解决了环境因素对CWSI计算结果的影响。采用温室生长的黄瓜为对象进行试验,试验表明:该诊断方法可有效地反映作物水分亏缺程度,克服了传统诊断的局限性。     

基于51单片机的大棚温湿度监测系统设计

针对大棚温湿度对蔬菜安全生产有着非常重要的影响，提出了一种基于51单片机的大棚温湿度监测系统的硬件、软件设计及系统测试。该温湿度监测系统采用STC89C52单片机对温湿度传感器实时采集的数据进行处理，利用光耦温湿度继电器控制大棚内的温湿度，温湿度的当前信息可以在1602液晶屏准确显示，并且能够接受手机端送来的指令，完成与手机端的信息交换。实现了对温湿度的自动监控和控制，有效地提升了温室大棚监控的自动化管理水平。      

大棚温湿度和光照度自动控制系统设计与实现

针对当前我国农业设施化的发展需求,设计了一种适用于农业温室大棚的监控系统。该系统以STC89C52单片机为核心,以DHT11温湿度传感器为温湿度采集单元,以AH2003为光照强弱采集单元,由温湿度检测、温湿度控制、照度检测、照度控制和上位机系统等组成,实现对棚内环境的监测、调节。测试表明棚内的温度、湿度、光照强度和光照时间均符合植物最佳生长条件。      

基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的微喷自动装置

为了实现精准灌溉和节约用水的理念,提出了基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的温室微喷自动装置。通过分析温室参数和作物生产信息,利用传感器网络采集温室内温、湿度等环境因子,采用微喷灌调节和控制温室内环境,为农作物生长提供最有利的条件。文中重点研究了嵌入式内核系统、传感检测网络、数据处理单元及水泵送水管道组件的微喷自动控制装置,并搭建了试验平台。试验表明:该系统能实现对温室环境实施实时监测,可通过电磁阀控制执行器进行微喷灌水,有效控制环境因子,可靠性强、稳定性高,对微喷灌溉应用于农业种植具有重要指导意义。     

物联网温室环境调控系统

针对温室环境远程调控过程中自动控制参数无法修改或缺少远程手动控制模式的问题,设计了温室环境远程测控系统。系统可分为温室现场测控层、服务器层和用户应用层。现场测控层基于无线传感器网络获取温室内外环境信息,并配备了网络摄像头实时监测;服务器层以ARM为硬件平台,采用Linux C语言完成无线通信模块软件设计和服务器的设计;用户应用层基于Web和Andorid技术,构建提供温室内外即时环境信息查询和自动控制方法选择、控制目标调整、在线视频查看温室内部情况等功能远程终端。试验结果表明,本系统自动测控周期最短为5s,数据传输误码率和丢包率较低,能够满足实时、可靠监测的需求,视频图像流畅清晰,操作简单,界面友好,提高了温室环境测控系统的适用性。     

作物生长和环境信息多传感检测系统设计

研发了适用于温室高架栽培作物的轨道式移动检测方法,设计了移动检测平台,可搭载作物生长和环境信息多传感检测装置,可实现对高架作物的茎、果、叶长势和冠气温差等生长信息,以及环境温湿度、光照强度等气象环境因子的检测.为了适应温室路面环境,提高行走的稳定性,移动检测平台采用轨道式机构设计,可利用温室加热管道为轨道.移动检测平台...     

基于物联网技术的设施农业智能管理系统

该文以设施农业中的温室作为研究对象,运用物联网技术,实时远程获取温室内部的空气温湿度、土壤水分、土壤温度、CO2浓度、光照强度及视频图像等参数信息,通过WSN和GPRS网络传输到上位机的设施农业智能管理系统,可远程自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、加温补光等设备,保证温室内环境最适宜作物生长,从而实现温室的集约化、智能化管理,有效降低劳动强度和生产成本,减少病害发生,提升农产品品质和经济效益。      

基于灰熵关联分析的温室智能调控系统研究

[目的]解决传统温室环境参数较难控制、水肥利用效率低等问题.[方法]引入灰色熵权理论,将各种环境要素视为不确定型多属性决策,计算与理想情况的接近度,建立了评价植物生长环境要素的数学模型;通过无线传感网络片上系统CC2530与传感器、物联网相结合,设计温室环境调控系统,调配温湿度、光照等各生长要素达到最优值,从而给植物配...     

基于Android系统的温室环境监控APP研究与开发

针对大多数温室监控软件需要在固定的计算机终端前完成工作,使用范围固定,灵活性、实时性低等问题,研究开发了基于Android系统的移动温室监控APP,使得温室作业人员在移动设备上能够查看数据,根据监控数据采取相应措施,避免了人工管理温室无法实时掌握温室环境情况的问题。通过对温湿度和其他环境因子调控设施的远程调控,实现了节省人力、网络化和集约化的远程管理,构建适宜作物生长、繁育的良好生态环境。      

生态温室雨水综合利用自动化控制系统研究

将温室雨水利用的理念与自动化控制技术相结合,引入土壤温湿度传感器来监测土壤情况,根据作物土壤含水量数值的变化,以组态王为平台,设计了温室雨水自动化灌溉系统,根据作物的土壤含水量值变化范围,决定是否需要灌溉。同时,利用计算机C++语言设计了作物土壤相对含水量查询系统,可准确查询作物所需的生长适宜温度范围、适宜空气湿度、不同生长期的土壤相对含水量值等,同时也为温室雨水利用自动化控制系统提供参数依据。最后。针对系统进行了灌溉试验,试验验证了其可靠性。     

设施温室影像采集与环境监测机器人系统设计及应用

中国设施园艺近30年来发展迅速，面积目前居世界首位，但由于务农人数呈下降趋势，如何用“机器代替人力”成为当前研究热点。为实现设施温室生产的数据感知环节作物影像和环境监测数据精细化采集，本研究设计了一套多自由度设施温室影像采集与环境监测机器人系统。机器人由感知中枢、决策中枢和执行中枢三部分构成，分别进行机器视角环境感知、数据分析与决策指令生成和动作执行。在感知层实现多角度图像、实时视频和监测数据网格化精确采集，为作物多源异构数据精细化汇聚奠定基础；传输层通过无线网桥将监测数据与控制指令汇聚至本地数据中心；数据处理层通过作物基础模型分析进行控制指令反馈信息，同时对上传图像进行预处理；最终在应用层提供web端和手机端智能服务。系统可广泛地应用在设施温室生产与研究中，用于黄瓜、番茄、大棚桃等作物的全生育期图像、实时视频和监测数据收集与分析处理，已在北京小汤山国家精准农业基地7号日光温室、石家庄市农林科学研究院5号日光温室进行示范应用，取得了较好的效果。