基于TMS320F28335的变量喷雾控制系统的研制

针对目前国内喷药机具自动化程度低、缺少控制系统的现状,开发了一种基于TMS320F28335的变量喷雾控制系统。通过触摸屏实现了药液液位、喷药压力、喷药流量、作业速度、药液温度和作业面积的显示,以及药液液位过低报警;系统能够根据设定的亩喷量和采集的作业速度自动调节阀门开度,实现了变量喷雾施药的目的。田间试验结果表明:该系统工作稳定可靠,误差率低,对农业生产和提高经济效益具有重大的意义。     

一种新型温室喷药机器人的研制

近年来,随着机器学习、导航技术、图像识别技术等先进技术的快速发展,机器人在农业生产中发挥着越来越重要的作用。温室喷药机器人作为其中的一项重要应用,以其高效、精准的特点,深受市场青睐。基于此,课题组介绍了一种自主创新的温室喷药机器人,该机器人通过结合先进的技术和智能算法,实现了在复杂的温室环境下高效、精确地喷药作业。该机器人包括联合式底盘、视觉系统、磁道航系统和喷药机构等主要组成部分,可以实现自动导航、植物监测、精准喷药等功能。仿真结果表明：该温室喷药机器人提升了农业生产的效率和质量,减少了资源浪费;通过精准喷药,极大地降低了药液的使用量,减少了农药对环境的负面影响;智能喷药机器人的应用也提高了农作物的产量和品质,增加了农民收入。     

基于单片机与DGUS显示的精密播种机监测系统研究

针对当前玉米播种机作业过程存在工况失检、警示不够直接等问题,开发了基于单片机控制和DGUS屏显示的智能检测系统。该系统主要由MSP430单片机、DGUS显示器,以及种箱存量监测模块、播量监控模块、作业面积统计模块等组成,可以实时监视种箱内种子的余量、实时监测并显示播种量和播种面积,且具有出现漏播及时报警等功能。试验结果表明:该智能检测系统可以完成排种器播量与作业面积的在线统计及种箱种子余量的影像监测,且随着作业距离的增加,播种量与作业面积的监测误差趋于减少,满足现有播种机作业的技术要求,基本能实现对漏播现象的稳定可靠报警。     

基于430单片机的点光源跟踪系统

本设计以MSP430F149为控制核心,通过放大器LA324做比较器比较光敏电阻感受光强度,控制减速后的步进电机,调节激光笔上下左右转动,实现精确跟踪光源的目的.系统采用LM317调节电压的方式实现LED电流一定范围内的调节,利用MSP430F149内部的ADC采集OPA335放大后的电压信号,并计算出电流值,采用12864液晶进行实时显示.经测试,激光笔能准确地跟踪光源.     

低功耗农业大棚温湿度测量仪设计

根据农业大棚温湿度控制的实际需要,设计了基于MSP430F427的低功耗温湿度测量仪。MSP430 F427连接温湿度传感器SHT10,对农业大棚内的温湿度进行采集,将测量的结果在液晶屏上实时显示,并将数据进行存储。测量仪采用锂电池供电,结合MSP430F427的低功耗睡眠模式与传感器SHT10的定时断电,单节锂电池充满电后能使测量仪连续稳定地工作6个月以上,并且系统可扩展太阳能充电功能。同时,给出了设计的结构框图,详细描述了温湿度采集电路、USB接口通讯电路、段式液晶显示电路和锂电池供电电路等硬件电路设计,最后给出了系统软件程序流程图。试验证明,该温湿度测量仪能够准确地采集到农业大棚内的温湿度数据,为合理安排农业生产提供了充分的依据。     

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。     

基于模糊PI控制的变量施药系统设计与试验

针对国内现有农田喷药机的定量施药方式,设计了一套基于模糊PI控制的变量施药系统。该系统采用多传感器实时采集喷药机车速、流量、压力等参数,并以此为控制依据,通过改变比例阀开度实时调整管道内药液流量,同时控制多组喷头的开闭。该系统采用主路流量调节方案,5组开关电磁阀控制多组喷头。喷药机喷头流量控制试验与田间喷药试验结果表明,单个喷头流量误差＜2.5%,模糊PI控制优于传统PI控制,田间喷药误差＜2.2%。      

基于MSP430的垃圾运输车规划及监测系统

设计了一套基于MSP430的垃圾运输车规划及监测系统。该系统由供电模块、MSP430主处理器模块、无线通信模块、超声波传感器模块等组成。针对目前传统的对于垃圾运输车的监控无法充分提高车辆的使用效率以及无法保证其安全问题,系统通过硬件设备处理车辆的使用情况与设备情况等信息,通过数据处理,规划出更合理的路线并实时监测监控来提高车辆的使用效率及安全性,并提高人员的工作效率。     

3WP—650型智能变量喷杆喷雾机的设计与试验

针对中国大田作物病虫害防治存在的智能化程度低、劳动强度大、均匀喷药造成药液浪费和环境污染等问题,采用机电一体化技术和自动控制技术,研制3WP—650型智能变量喷杆喷雾机。该机可以实时监测并通过智能控制系统的人机交互界面显示作业速度、喷雾压力和流量、药液箱液位等参数。样机性能试验表明,在作业状态下,液位测量准确度误差在6%以内;药液不足时报警准确率为100%,能够防止因药液不足发生漏喷;同时能够实现根据机组作业速度变化实时调节的变量喷雾,提高喷量一致性和农药利用率,且变量喷雾下定量喷雾的一致性最大为4.4%,满足设计要求。     

基于无线通信的多点温湿度采集系统的设计

温湿度检测在工业和农业等多方面都有着广泛的应用.为此,利用新型超低功耗单片机MSP430、nRF905的无线射频通信技术以及先进的数字温湿度传感器,设计了多点无线温湿度检测系统,实现了多点无线温湿度的检测和无线传输.该系统使用方便,易于实现.     

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。     

农业激光自动采摘定位机器人控制系统设计——基于PID控制

结合STM32和MSP430单片机设计了一种新的农业果实采摘机器人激光自动瞄准系统,并在系统设计过程中引入了PID算法,大大提高了果实采摘机器人的定位精度和自动化程度。该系统对果实目标区域采用两组控制系统进行图像采集和运动控制。其中,STM32单片机控制图像采集设备,并对图像信息进行分析处理,数据结果经无线通信送MSP430单片机,控制电机带动激光笔移动瞄准目标位置。系统采用Open CV处理图像,实现了人机交互功能,利用PID控制算法调整瞄准误差,提高了瞄准精度,通过对电机的闭环控制,实现了激光自动瞄准功能。实验结果表明:此系统可以成功锁定目标,达到了较高的精度,为激光瞄准系统在农业自动化和现代化中的应用研究提供了理论依据。     

无人驾驶自走式旱地胡麻喷药车转向控制系统设计

针对胡麻密植程度高、不方便大型机械作业等问题,设计一款以直流无刷电机、电推杆为转向控制组件,基于STM32型单片机为控制核心的无人驾驶自走式旱地胡麻喷药车。该喷药车采用2.4 GHz无线电遥控装置与单片机之间的双向通行实现对喷药车行走速度、转弯半径和喷洒模式的控制。使用Keil uVision5软件编程,对喷药车各动作流程进行决策、控制。仿真结果表明,无人驾驶自走式旱地胡麻喷药车转向机构最大转向角度为左转35.9°、右转25.7°,实际使用转向角为±25°,最小转弯半径4 m,转向系统符合设计要求,为胡麻喷药车的智能避障、智能作业提供技术支持。      

基于单片机的蔬菜大棚智能调控系统设计

设计了一种基于单片机的蔬菜大棚温度、CO2浓度智能调控系统,该系统实时检测并显示蔬菜大棚内部温度及CO2浓度,并通过控制电路、热交换泵、CO2补充泵等,实现蔬菜生长环境的自动控制。通过串口与上位机进行通讯,可实现数据的存储、显示、控制参数设置、数据查询、报警和打印等功能。该系统操作简单方便,自动化程度高,价格便宜,具有良好的应用前景和推广价值。     

基于MSP430系列的智能无功补偿器

以MSP430系列单片机组成的智能无功补偿器具有功耗低、处理功能强大、方便高效的开发特点,以配电网为补偿对象,实现无功补偿的实时数据和历史数据的自动跟踪、存储和电容器的自动投切,并实现有线和无线通信功能,具有可控性高、配置灵活等特点。     

果园喷药机智能管控平台的建设研究

分析了我国果园喷药机以及农业智能管控平台的相关研究现状。从喷药机自身性能、果园种植管理标准及配套设施等方面指出了当前喷药机智能化管控平台建设存在的问题,给出了对应的建议,提出建设果园喷药机智能管控平台的初步方案,以期实现果园喷药全程自动化、智能化管理,提高喷药效率与农药利用率,实现经济与环境的可持续发展。     

小型冷库温度自动控制及远程监控系统设计

以MSP430为核心控制器,设计一种小型冷库温度自动调节以及实时远程监控系统,利用数字温度传感器DS18B20实时检测库房温度并传送给单片机,做出控制决策,并利用GSM通讯网络传输温度、故障等信息至用户手机。详细阐述冷库库房温度采集系统、单片机控制系统和GSM短信息系统的设计思想,并在某小型冷库中进行试验,实现小型冷库的自动控制和远程监控。     

基于MSP430的智能灌溉系统设计

针对传统灌溉系统效率差以及现有智能灌溉系统设计复杂、可靠性差等问题,提出了一种智能灌溉系统设计的新方案.该方案以自带12位ADC的MSP430单片机作为嵌入式微处理器,以PC机为上位机,构成一种主从式系统,在简化系统硬件设计的同时,有效地实现了智能节水灌溉的目的.该系统工作稳定、可靠性高,具有较好的适用性.     

基于LoRa技术的农田智能灌溉系统设计

为使农作物在适宜含水率条件下生长,实现农田的精准灌溉,设计一种基于LoRa通信技术的农田智能灌溉系统。该系统主要包括作物信息采集单元、LoRa无线通信单元、智能决策单元和灌溉输出模块。系统采用MSP430处理器与WH-101-L型LoRa模块实现低功耗、网络化终端节点设计,通过集中器网关将农田作物信息传输到云服务器,并构建云管理决策软件。系统应用试验测试数据结果表明,采用同步唤醒技术的无线作物感知网络,数据传输稳定,平均丢包率为0.3%,并具备较强的扩展性;通过智能决策单元依据实时作物信息和数据库计算出灌溉量和灌溉时间,远程控制灌溉输出模块,精确控制作物在不同生长期的土壤含水率,在蓝莓试验田和玉米试验田试验测试得到含水率均方差分别为1.80和4.83,均比传统灌溉方式低。     

温室设施蔬菜智能施药车研究

研发的温室智能施药车可以根据监控系统所收集的环境和作物信息,实现非接触式自主施药,解决自动化程度低、农药浪费严重造成环境污染、操作人员易中毒问题,为设施农业中智能化施药作业提供了技术和装备支撑。通过面向设施农业的履带式智能施药车开发研究具有现实意义和应用价值。