基于传感器的多功能创新环境检测实验装置设计

在“双创”时代背景下,随着我国工业结构调整与产业技术升级,各行业对复合型人才的需求不断增加,但原有的单一环境检测实验装置不再能满足教学和企业需求。基于此,课题组设计了一款基于传感器的多功能创新环境检测实验装置,该装置的移动传感器是可拆卸的,用于教学和企业人员的安装练习和研究;同时带有USB接口,在检测工作完成后可以获取数据;利用多种传感器,如NH3传感器、甲醛或CO2传感器、SO2传感器、CO传感器、PM10或PM2.5传感器等,可将环境空气中的各项污染物指标含量转换为电讯号,并在触摸屏上显示各指标的实时数据和实时曲线。研究结果表明,该装置可以实现对环境空气中多种污染物指标的检测,是集智能化、自动化、易携带、学习、开发研究于一体的多功能创新检测装置。     

基于潜热效应的活立木冻融检测传感器设计与实验

针对植物冻融过程中植物水分生理信息(植物水冰含量)难以实时、在线、连续监测及冻融难以准确判断的问题,设计了一种基于潜热效应的活立木冻融检测传感器。通过检测植物冻融过程中潜热释放引起的温度变化对茎干是否冻融进行有效判断,在准确检测冻融点的基础上,根据茎干体积含水率变化计算冻融过程中的茎干体积含冰量及径向冻融深度,同时设计环式弹片探头消除固定式探头对茎干压迫形成的凹槽。标定结果表明,传感器测量结果与真值拟合决定系数超过0. 99。静动态特性分析表明,传感器体积含水率和温度测量范围分别为0～68. 67%、-30～80℃,动态响应时间小于2 s。室内冻融模拟实验及室外长期冻融监测表明,传感器能够有效检测植物冻融过程中茎干水分生理参数的变化,可以作为植物冻融的有效监测手段。     

基于三维激光点云数据的树冠体积估算研究

树冠体积是预估树木生物量的重要参数之一。为了实现对树木冠体体积无损高精度量测,随机抽取了6个树种、共计30棵树木的三维激光点云数据作为数据源,对树冠体积的求算方法进行研究。首先,对三维激光点云数据进行匹配、拼接、去噪及压缩等处理,提取冠体点云数据;其次,提取每一棵样木树冠的边缘特征点;最后,应用不规则三角网TIN的原理算法计算冠体体积。本文所提取的边缘特征点能够最大限度地维持树冠冠体的整体不变形,还能够继续去除部分冗余数据,缩短了不规则三角网TIN的构建时间,提高了计算效率;此外,树种包含有针叶树和阔叶树,在冠形上既有针叶树所特有的冠体体态特征,又有阔叶树的冠体体态特征,其研究结果具有一定的代表性。本文采用的方法与已有文献计算结果对比表明:均方根误差为0.832,平均绝对误差为0.49,平均相对误差为1.75%,可看出二者之间差异较小;同时在30个样木中随机抽取5个样木的人工测量结果与本研究相比较,取得的精度相对较好。采用本研究所得结果精度较高,能够满足生产需求。     

基于Visual C++的柑橘果型及大小识别平台设计

以Visual C＋＋软件为开发工具,采用加载位图获取柑橘图像信息,并充分使用MFC类库编程来实现多文档界面多视,集成一个柑橘无损检测开发平台。在平台设计中,应用Visual C＋＋的调试器对应用程序进行调试和修改,可实现柑橘果型及大小的识别。     

基于虚拟仪器的时序逻辑电路仿真实验平台设计

基于虚拟仪器技术的时序逻辑,电路仿真实验平台对时序逻辑电路的基本实验进行了功能设计,同时进行了仿真过程演示。通过该平台的仿真演示,学生可直观地观察到时序逻辑电路的功能和运行状态的变化,该平台具有操作简单的优点。该平台的设计方法,是将学生引入设计型实验的一种有效途径。     

基于激光雷达自适应聚类半径的树冠检测研究

为解决丘陵山地果园条件下激光雷达检测过程中面对多尺寸、多距离条件下出现的目标物体漏检、误检等欠分割和过分割问题,提出一种基于激光雷达的自适应目标聚类半径目标物体检测方法。首先,在使用激光雷达感知到周围环境的三维点云后,去除地面点云并且使用体素滤波进行降采样的预处理,在减少数据量的同时去除点云中的噪声点。其次,建立K-d tree模型进行最近邻搜索,以加速欧式聚类的进程,通过自适应确定每颗树冠的聚类半径,使欧式聚类能够得到更好的聚类效果。最后为验证算法准确性和实用性,基于果园履带车平台,采用32线激光雷达对所提算法进行实车测试。结果表明：在丘陵山地果园中该算法可准确聚类果树树冠点云,且实地目标正检率为94.41%。     

基于COMSOL的料位检测传感器电极设计与试验

针对肥箱料位人工检测精度底的问题,运用Comsol Multiphysics进行矩形、圆环形两种电极的设计,替代人工进行料位检测。并对测量场内的电容值进行仿真计算,分析传感器电极形状对检测场中料检测值的影响。将两种极板安装在施肥试验台,选取颗粒尿素(GB 2440—2001)作为检测对象,进行单因素试验,结果表明矩形电极肥箱料位高度百分比的相关系数为0.99,优于环形电极,受噪声与空气湿度影响小,故选用相邻矩形电极。提高检测精度,完善农机监测多样性。     

基于计算机视觉的水果大小检测方法

通过计算机视觉技术获取水果的图像，对该图像进行边缘检测等处理后，以其自然对称形态特征为依据。确定水果的检测方向，进一步检测水果的大小，试验表明，该方法检测速度快，正确率高，适用范围宽，能够满足水果自动检测要求。     

基于TDT原理的灌木水分传感器探头设计与实验

根据时域传输TDT法,设计了灌木茎体含水率测量装置。装置由高频信号源、同轴传输线、缠绕式探头及相位比较电路4部分组成。高频电磁波在不同介质中的传播速度不同,表现为在不同介质中的传播相位不同,而含水灌木介电常数的大小主要取决于其含水率的大小,因此通过测量电磁波在同轴电缆上A和缠绕于灌木茎体上探头B的相位差来获取灌木的含水率。选择吸水棉棒来模拟不同含水率的灌木,研究高频信号源工作频率、探头结构对相位差的影响。实验表明,当探针长度为60 cm,信号源频率为50 MHz和100 MHz时,A、B两路电磁波信号的相位差与棉棒吸水率变化呈单调性,且具有良好的相关性。     

基于小波模极大值的水果大小检测方法

提出了一种基于小波模极大值的水果检测方法,对采集到的图像进行滤波处理,利用自适应阈值法进行二值化处理,通过小波模极大值法提取水果的边缘图像,得到水果的边界信息,最终确定水果的横径值。试验中将测试结果与实际的果径值相比较发现,该方法具有较高的准确性,从而可以用以区分水果的等级。     

基于MCGS的多种液体混合搅拌仿真实验平台设计

本文主要探讨基于组态软件MCGS的PLC多种液体混合搅拌仿真实验平台的开发过程,利用仿真实验平台可以更加直观、逼真地显示PLC的动态控制过程,能有效地激发学生的主动性,提高PLC实验教学效果。同时解决学校购买PLC实验设备的资金短缺问题。     

基于组态技术的PLC虚拟实验平台设计与实现

利用组态软件通过硬件组态、数据组态、画面组态开发了PLC虚拟实验平台。利用组态软件根据各实验项目建立I/O数据变量库,建立了实验平台系统OPC服务器,实现了仿真实验平台实时接收外部PLC设备的工作状态数据。同时,也可对其进行控制和操作,实现对实验教学项目控制程序的实时监控,实现对组态界面虚拟的被控对象的动态显示与控制过程中PLC状态的实时监测,实现对PLC程序执行结果的判定。通过该方式创新优化了实验教学方法和教学手段,提高了实验平台的实践性和工程适应性。     

基于广角摄影技术的柑橘树冠层叶面积指数检测系统

提出一种基于广角摄像技术的柑橘树叶面积指数快速、简易检测方法。将广角摄像镜头拍摄的柑橘树图像导入计算机,进行灰度化、图像增强、滤波处理与二值化处理,计算出柑橘树冠层的孔隙率,据此推导柑橘树冠层叶面积指数。试验以扫描法检测结果作为真实值,并以加拿大WinSCANOPY型冠层分析仪与本系统作检测效果对比,结果表明在同等试验条件下,利用WinSCANOPY型冠层分析仪检测柑橘树叶面积指数的相对误差变化范围为-30.39%~43.53%,相对误差绝对值的平均值为18.90%,本系统检测的相对误差变化范围为-27.26%~37.06%,相对误差绝对值的平均值为19.91%,满足柑橘树冠层LAI检测试验要求。     

基于LABVIEW平台秸秆沼气气体成分检测系统的设计

设计了以MH-Z92红外双气体模组为系统核心、LABVIEW平台为运行环境、秸秆沼气中甲烷和二氧化碳气体浓度为检测对象的秸秆沼气气体成分分析系统,为实现机电一体化秸秆沼气集中供气系统的精细化管理,促进沼气检测方法与手段的科学、便捷化,提高系统运行的经济型、可控性与可持续性提供了理论支撑.     

无线传感器网络农田环境监测管理平台设计

无线传感器网络在现代农业中有着广阔的应用。为此,针对农田环境场景,设计了一个基于无线传感器网络的农田环境信息监测管理平台。采用GPRS网络和Socket通信编程技术,将无线传感器网络节点采集的田间环境参数数据存储于服务器数据库中,由C#编写的网站平台发布监测信息。该平台能够将农作物种植地的关键环境参数准确直观地展示给用户和管理者,高效地实现了农田环境信息监测。     

基于Android系统的传感器设计

近些年来移动互联网技术有了飞速的发展,智能手机成为人们使用移动设备的首选。传感器是智能手机重要组成部分,它能够最大程度的丰富智能手机功能。Android系统是现在使用最为广泛的智能手机操作系统,因为在该系统框架内可以兼容多种传感器。     

农田平地机激光发射平台调平控制系统设计

为使农田平地机双源激光定位系统的激光发射平台检测数据更精确、调平实时性更好,设计了激光发射平台自动调平控制系统。该系统采用三脚支撑的平台支撑方式,利用倾角传感器检测平台的倾斜度,通过步进电机驱动平台3条支腿伸缩从而实现平台调平。通过加入倾角传感器数据处理算法和基于RBF神经网络的智能PID控制算法,激光发射平台检测的数据更精确,能满足双激光源定位系统的要求,使农田平地机平地作业更精确。     

基于传感器网络的粮情检测系统

通过对粮库要求的分析,设计了基于GPRS的无线网络,以传感器网络为主要组成部分,形成了具有虫情分析预测功能的粮情检测系统。给出了整个系统的结构,并提出了软件设计理念,该系统通过实际工程应用,运行良好,实现了绿色储粮的要求。     

基于阻抗的土壤墒情检测传感器模型

介绍了一种基于阻抗模型设计的土壤墒情传感器,根据土壤的含水率会影响到其介电系数的基本原理,设计了传感器的模型。在理论推导的基础上,又通过仿真试验来验证其准确性,最终得到一种效果明显、数据准确、价格低廉的传感器。通过仿真试验检测,其误差可以控制在±1.4%以内。