反射式叶片叶绿素含量检测仪的优化与试验

针对现有反射式仪器的输出值易受检测距离影响,且仪器在不同波长下的检测区不同而导致检测值出现偏差的问题,该文优化了现有仪器的输出参数,并提出多波长检测光路的设计方案,以此开发了一款反射式叶片叶绿素含量检测仪。试验结果表明,在不同光照条件下,仪器输出电压的最大波动率为0.95%,在不同检测距离下,仪器输出参数的最大波动率为1.13%,最佳检测模型的均方根误差为0.105 6 mg/g,表明仪器能够适应环境光和检测距离的变化,检测效果较好,可为田间作物的差异化分析提供支持。      

便携式植物叶片叶绿素含量无损检测仪设计与试验

为了快速、无损检测植物叶片叶绿素含量,基于叶绿素a和叶绿素b在光波长约660nm和460nm处有最大吸收峰的现象,设计了一种便携式植物叶片叶绿素含量无损检测仪。该检测仪主要由单片机、光源模块、光传感器、电源模块和输入输出模块等组成;其软件采用Keil C51编写,主要包括主函数、按键子函数、光采集子函数、数据处理子函数、显示子函数等。以菠菜、大青菜和油麦菜为试验对象,研究了460nm和660nm处植物叶片的吸光度与叶绿素含量之间的关系,结果表明,随着叶绿素含量的增加,吸光度增大,其关系可用二元一次方程描述（决定系数为080）。与分光光度法相比,本文设计检测仪的叶绿素含量检测误差为-0.32~0.20mg/g,平均绝对误差为0.14mg/g;与SPAD-502型叶绿素仪相比,本文设计检测仪的SPAD值绝对测量误差为-3.3~1.8,平均绝对误差为1.1,且成本低,响应时间小于2s。     

磁力泵温度监测系统设计与试验

针对磁力泵运转中多数故障及故障表现形式均与隔离套温度密切相关的特性,在分析磁力泵监控技术发展现状的基础上,结合磁力泵密闭式结构的特点,采用以单片机为核心技术,通过温度传感器对隔离套温度进行采样,将采样得到的模拟量通过转换电路,将温度信号放大修正,由A/D转换器转化为数字量,并由CPU读入单片机对磁力泵运行过程中隔离套温...     

纹理植物叶片三维可视化系统设计与试验

植物叶片的三维可视化研究已经成为虚拟植物研究热点之一。为实现带纹理植物叶片的三维可视化,本文根据叶片自身特征信息,设计并实现一种基于图像的纹理植物叶片三维可视化系统。首先,根据双目立体视觉原理,结合一种改进的张正友标定算法和数字图像相关技术实现植物叶片的三维坐标测量算法研究;然后,设计植物叶片三维可视化软硬件测量系统,通过C++结合OpenCV编程实现本文算法,Matlab2010绘图实现叶片三维可视化;最后,本系统对网纹草叶片三维可视化测量,结果表明本系统可精确实现带纹理植物叶片的三维可视化,为虚拟植物叶片提供一种方法。     

温室通风设备状态监测系统设计与试验

根据现代温室监控和管理的需求,基于Android系统开发了温室设备的状态监控模块,采用CAN总线测控系统对温室内外环境数据进行实时采集并对温室环境设备进行控制.基于Android开发的系统软件具有远程监控的功能.根据摄像头提供的实时视频数据,对图帧间差分法和自相关函数法应用于温室风机停转状态的监测以及背景差分法和Can...     

果树叶片雾滴沉积量检测系统设计与试验

为了获取植保无人机喷药后雾滴在果树叶片表面的沉积量,设计了面向植保无人机果树低空施药的果树叶片雾滴沉积量检测系统。该系统由LWS型叶面湿度传感器、数据传输模块、上位机检测软件组成。通过LWS型叶面湿度传感器的标定试验,建立了电导率为553μS/cm自来水、860μS/cm甲基硫菌灵溶液、1525μS/cm磷酸二氢钾叶面肥溶液的回归方程,通过分光光度计验证试验验证了方程的准确性。之后,建立基于ZigBee的传感器系统数据无线传输网络。同时,利用Qt编写了具有数据分析和显示功能的上位机程序,建立了完整的果树叶片雾滴沉积量检测系统。最后,利用WSZ-4X型植保无人机在樱桃果园中进行了检测系统与水敏纸的对比试验。对比结果显示,使用两种方法获得的雾滴沉积密度曲线的拟合度可达0.9266。对于单个测量点的雾滴沉积密度,其平均误差为22.8%。在果园中进行试验时,受风速和无人机气流等环境因素的影响,传感器和水敏纸的雾滴分布会出现一定的差异,忽略环境因素影响,可认为两种方法在樱桃果园中测量得到的雾滴沉积密度一致性较好,而使用果树叶片雾滴沉积量检测系统可以更加快速、方便、实时地采集农药雾滴在叶面上的沉积量。     

根茎类作物收获机自动对行系统设计与试验

针对国内根茎类作物收获机械自动化水平低、劳动强度大、对行功能缺失、明薯率低、伤薯率高和漏挖率高等问题,以4UGS2型双行薯类收获机为载体,以垄行截面走向为研究对象,综合运用机械、液压和电子控制等领域关键技术,设计了一种自动对行系统。该系统包括地垄仿形机构、牵引机构、液压系统和控制系统,采用基于PID的速度控制模式实现收获机作业路线实时调整,从而实现收获机行进过程中的自动对行功能,进一步提高了薯类作物收获机械自动化水平。田间收获试验表明：薯类收获机安装自动对行系统后,其平均明薯率为 97.25%,平均伤薯率为1.44%,平均漏挖率为1.57%。通过与人工对行收获试验对比可知,平均明薯率提升了2.16个百分点,平均伤薯率降低了1.40个百分点,平均漏挖率降低了1.81个百分点。     

便携式作物生长监测诊断仪性能试验

为了检验研制的便携式作物生长监测诊断仪的整体性能,在室内、室外、田间分别对作物生长监测诊断仪的性能进行了试验研究.结果表明,多光谱传感器具有较高的线性度与精度,线性决定系数均达到了0.95以上;传感器的重复性与稳定性好,其中波长720 nm探测镜头的回程误差为3.35％,波长810 nm探测镜头的回程误差为2.22％;仪器的动态稳定性良好,在测试环境下,太阳光源辐照度变化引起的测量误差较小,其中波长720 nm探测镜头平均误差为1.43％;波长810 nm探测镜头平均误差为1.38％;仪器对水稻叶层氮含量、叶层氮积累量、叶面积指数和叶干重的监测性能优良,线性拟合决定系数分别为0.879 5、0.883 0、0.859 6和0.839 3;平均测量误差分别为6.14％、8.29％、6.24％和6.19％.     

基于LabVIEW的离心泵监测系统设计与试验

针对离心泵工作环境恶劣、常发生故障以及现有监测系统开发成本高的问题,设计一款基于LabVIEW的离心泵监测系统;该系统监测的离心泵运行状态数据包括振动、噪声、进出口水温、风速、水深及泵安装平面倾角。系统由软件和硬件两大部分组成,采用RS485串口总线和Modbus RTU协议进行通讯,利用传感器、LabVIEW技术实现离心泵运行状态数据的实时监测、动态曲线显示、处理、存储及信号采集故障报警等功能。试验结果表明:系统操作简单、人机交互界面友好、运行稳定,可以实现对离心泵振动、噪声等运行状态监测及信号采集故障报警的功能。     

联合收获机喂入量监测系统设计与试验

为了能够实时、准确地获取联合收获机作业过程中的喂入量信息,设计了基于割台传动轴扭矩的喂入量监测系统,并建立了喂入量预测模型。该监测系统主要由信息感知模块、车载终端和移动终端构成。信息感知模块包括扭矩传感器、霍尔传感器和GPS模块等;车载终端将采集信息本地显示并打包上传;移动终端实现了对联合收获机作业参数的远程监测。在建立喂入量预测一元线性回归模型基础上,对扭矩信号进行了双阈值滤波和低通滤波。田间试验结果表明,该系统运行稳定,通信良好,一元线性回归模型预测决定系数为0. 755。滤波方法能够有效地滤除噪声,滤波后预测决定系数提高至0. 852,能够在一定程度上满足联合收获机喂入量监测的实际需要。     

玉米精密播种机播量监测系统设计与试验

播量监测是评价播种机播种质量的重要手段,但受到多行播种机排种速率的影响,易出现漏探测的问题,严重影响播量监测性能.为此,设计了一种玉米精密播种机播量监测系统,包括显示器以及基于STM 32设计了播量监测器和基于输出脉宽调试输出(PWM)设计的排种监测传感器,并提出了一种播种顺序计数方法,用于对玉米精密播种机的播量粒数进...     

园林移动施药实时监测系统设计与试验

由于园林作物复杂,对不同植物病虫害需要的施药量以及药品类型不同,为实现实时监测,做好园林植保作业,本文以STM32F103VCT6单片机为信息处理控制器,设计园林移动施药实时监测系统,并通过车体结构设计,构建监测施药作业体系.系统由移动车体、药箱、微控制器、GPS定位系统、GSM无线通信模块、液位传感器、流量传感器、显...     

基于单片机的施药监测系统设计与试验

基于STC12C5A60S2单片机,采用串口通信技术、数据库技术、VS2008软件编程技术,设计并实现了施药监测系统.该系统具有可扩展性,可支持8路模拟传感器和2路数字脉冲式传感器,以采集压力、流量和速度等各种施药参量,并通过LCD显示器实时显示;系统可将各施药参量存入SD卡中,同时通过RS232串口传给PC机;PC机将接收到的数据存储于数据库中,并以表格和图形方式向用户显示施药参量.试验表明:采样周期为1s时,速度经一次校核后测量平均精度达97.7％;测试平台试验和喷药机试验的压力测量平均精度分别为99.3％和98.7％,流量平均测量精度达99.3％.     

基于单片机的施药监测系统设计与试验

以STC89C52RC单片机为核心,通过利用串行接口通信、数据库编辑处理等技术,实现简单近距离传输数据实现的农作物变量施药监测,设计形成良好给药监控系统。该设计具有数据处理及可根据收集的实时数据调整给药量的功能,且系统可以接受多种传感器,具有良好的扩展性。通过采集实时环境数据,特别是影响给药量的因素,如压力、药物流速、流量及喷嘴大小等各种影响参量,将采集数据传输至显示器,并将采集的数据储存入内存卡中,使用者可以选择以表格或图形方式查询。通过试验表明:验证了压力、速度、流量的系统测量和实际测量值,通过两者之间的相对误差,发现三者的相对误差的平均值分别为2.16%、2.15%、2.09%,误差都小于3%,可以满足农业精准变量施药的要求。该系统成本较低,操作性强,具有广泛的应用前景。     

作物根系生长监测微根管装置设计与试验

为实现不同深度下作物根系的实时监测与图像采集,设计开发了作物根系生长监测微根管装置,图像采集后可以通过上位机软件进行实时显示与存储。装置由监测管与控制箱组成,监测管使用亚克力材料制作透明外壳,同时在管内通过丝杠和导杆架设滑动轨道,利用步进电机实现摄像头在导轨上的运动控制;控制箱以STM32单片机为核心控制板,并根据实际需求选取了相应外设模块。以番茄根系为研究对象进行持续98 d的图像采集,借助软件RhizoVision Explore对根系图像进行分析,试验结果表明,前70 d番茄根系整体生长速度较快,后28 d逐渐趋于稳定,在深度6～10 cm处分布较为密集,根长密度在深度10 cm处于第91天达到最大值(1.22 cm/cm³),分析结果与番茄根系生长规律一致,表明本根系生长监测微根管装置能在不影响根系持续生长的情况下完成对作物根系的长期在线监测,满足作物根系监测要求。     

植保无人机动态变量施药系统设计与试验

针对我国植保无人机施药系统控制方式单一,施药流量无法根据飞行参数自动调整造成的雾滴分布不均匀、重喷、漏喷等问题,设计了基于ARM架构单片机的施药控制系统,提出基于PWM(脉宽调制)的施药流量控制方法,采用多传感器融合技术,实现施药参数的实时动态监测。设计了基于LabVIEW的地面站控制软件,实现对施药系统的远程控制和作业数据存储。基于3CD-15型单旋翼无人机平台对动态变量施药系统实际作业性能及施药效果进行了测试。试验结果表明,在飞行速度为0.8~5.8 m/s时,该动态变量施药系统可实现施药流量与飞行速度自动匹配,实际流量与理论流量之间平均偏差为1.9%,实际施药作业优选飞行速度为3.91~5.10 m/s,此时有效喷幅为5 m,雾滴覆盖密度为18~41个/cm~2,变异系数为34%~75%,雾滴沉积量为42.1~52.4μg/cm~2。     

悬挂式旋耕机耕深监测系统设计与试验

针对旋耕机作业耕深测量效率低和缺乏有效在线监测手段的问题,以悬挂式旋耕机耕深为检测对象,研究了一种基于旋耕机悬挂姿态的非线性耕深监测系统,以提高旋耕作业质量自动化监测水平。首先,对旋耕机的悬挂姿态进行分析,确定了旋耕机耕深与悬挂姿态之间的数学关系式,综合考虑悬挂式旋耕机组的结构形变和车轮下陷等因素对测量结果的影响,建立了三参数非线性耕深测量模型,该模型通过拟合旋耕机悬挂姿态角和耕深的关系,可实时计算实际耕作状态下的耕深;其次,为验证该模型的测量精度,设计了适用于车载终端的悬挂式旋耕机耕深监测系统,该系统集成卫星定位、实时耕深测量、作业速度测量、作业面积计算、稳定性评估等模块,支持数据云端存储与共享;最后,对模型参数进行标定试验,采用最小二乘法对模型进行参数优化,利用标定后的耕深监测系统开展多组田间试验。与人工测量结果对比显示,耕深最大误差不超过0. 80 cm,均方根误差不超过0. 55 cm,表明该悬挂式旋耕机耕深监测系统精度高、稳定性好。通过耕深质量评估试验生成多组带有位置信息的评估报表,表明该监测系统能够对旋耕耕深质量进行全面评估。     

寒地水稻育秧大棚智能监测系统设计与试验

针对寒地水稻育秧大棚的特点,提出并开发了基于GSM网络的智能监测系统,可以测量、显示、存储环境温湿度和土壤水分信息,每隔设定时间或大棚内温湿度超过设定的阈值,系统通过GSM网络自动发送数据到指定手机上,方便、快捷、准确地指导稻农进行育苗管理。经八五零农场试验证明,该设计具有简单实用、性能可靠、自动化程度高、快捷、精度高和性价比高等优点。     

蜂群多特征长期监测系统设计与试验研究

目前,针对蜂群发生崩溃式消失的现象还缺乏有效的观测和分析手段。本研究在分析蜂群行为与检测特征的基础上,设计了一种基于物联网技术的蜂群多特征长期监测系统。该系统采用太阳能供电,融合了多种传感器,能够检测蜂群的多个特征（蜂箱内部的温度、湿度、蜂群重量、声音和蜜蜂的进出量）,并利用无线数据同步传输技术将这些数据上传到远程云服务器中。基于该系统,本研究还进行了针对意大利蜜蜂从2018年秋季到2020年春季为期235天的长期连续监测试验,记录了蜂群在秋衰期、越冬期和春繁期蜂箱内部温度、湿度、蜂群重量、声音和进出量的逐小时的细致变化。试验结果表明,在此期间,蜂箱内的平均温度呈现从25℃下降到-5℃再回升至15℃的抛物线变化,相应的进出巢次数也由大约8万次/天减少至0次/天再增加至5万次/天。在越冬期中,蜂群的重量呈现出大约25 g/天的线性下降趋势,同时蜂箱内也更为安静,声音的频率集中于0~64 Hz。由此表明,在不干扰蜂群的情况下,该监测系统获得的特征数据能够有效地揭示蜂群的日常活动和趋势变化,可用来研究蜂群的行为生物学、探索崩溃式的蜂群消失成因以及发展精确化蜜蜂养殖业。