蓝莓新梢扦插育苗设施光温湿半自动联控系统的研制

为了解决蓝莓扦插育苗的难题,该文研制了一种蓝莓新梢扦插育苗半自动联控系统,该系统在高温季节利用天然低温的地下井水,动态调控蓝莓新梢扦插育苗环境的温度、湿度和光照3种环境因子。试验表明,温度在20～35℃,控制误差小于0.15℃,相对湿度在80%～100%,控制误差小于0.2%,光照在0～16.50klx范围内,控制误差小于0.165klx。与常规蓝莓露地扦插育苗相比,该半自动联控系统下蓝莓生根时间由90d提前到25d,生根率由15%上升到高于97%,育苗周期由9个月减少到3个月,同时新苗根系质量显著提高。与组培育苗相比,平均育苗成本下降了90%,与传统育苗温室大棚及双层塑料薄膜、双层遮阳网、双层喷淋结构的育苗设施相比,显著降低了初投资和劳动强度,提高了自动化水平,育苗环境温度控制在35℃以下。     

新型高精度温湿度检测箱及其测控系统研制

为了克服传统温湿度检测箱价格昂贵、技术指标精度低、测控参数单一等缺点,研制了一种可靠性高、造价适中、自动化程度高的温湿度检测设备。该恒温恒湿箱在恒湿系统中采用了内、外双循环结构,在恒温系统中采用了二次恒温技术和分段测量方案,并采用了专家PID控制策略、硬件双重保护以及软件补偿等方法,实现了温度和湿度的精确测量和准确控制,提高了系统的性价比。该系统可广泛地应用于气象、温湿度检定、养殖等生产与科研单位,并且由于系统的灵活性和模块化,可以方便地满足其他场合。     

带前馈的比例积分(PI)控制方法在温室热水加温系统中的应用

由于受到室外温度、空气流动、太阳辐射等的影响，温室室内温度控制较为复杂。针对热水加温温室的特点，提出用带前馈的比例积分(PI)控制方法来控制热水管道温度。在实际应用中设定恰当的参数是取得理想控制效果的关键。本文以室外温度、太阳辐照度、风速及温室的状态等为输入，利用径向基函数神经网络建立室内温度预测模型，在此基础上，通过计算机模拟，快速地确定带前馈的比例积分控制方法中使用的参数。     

甜樱桃采后热空气处理抑制青霉病的工艺优化

为确定热空气处理控制采后甜樱桃果实青霉病的最优条件,采用响应曲面法研究了不同温度-时间的热空气处理对甜樱桃采后青霉病的抑菌效果和果实品质的影响。甜樱桃果实采后用不同温度热空气(40~48℃)和不同处理时间(60~180 min)处理后,接种青霉菌在20℃、相对湿度90%~95%的条件下贮藏5 d,贮藏结束后测定果实的病斑直径、硬度、抗坏血酸含量和固酸比,建立了4个响应值的二次多项数学模型,分析了拟合程度,并利用模型的响应面对甜樱桃的抗病性和果实品质进行了探讨。结果表明,热空气处理控制采后甜樱桃果实青霉病的较优条件为热处理温度为44℃、热处理时间为114 min,该条件显著(P0.05)抑制了甜樱桃采后青霉病的扩展,与对照组相比,热处理较好的保持了甜樱桃果实品质,显著(P0.05)减缓了硬度、抗坏血酸含量和固酸比的下降,为热空气处理在甜樱桃贮藏保鲜中的应用提供理论依据。     

果树施药仿形喷雾的位置控制系统

按照仿形喷雾的原理，研制了一种以单片机为核心的非接触式仿形喷雾位置控制系统，即采用超声波位置传感器检测果树的位置和实际形状，由系统控制步进电机带动喷头组运动，使喷头在理想的喷雾距离下工作。为了适应喷雾对象和环境的不确定性，设计了自适应模糊控制程序，带动喷头的步进电机则采用数字脉宽调制方式(DPWM)控制。试验结果表明，该控制系统满足仿形喷雾的技术要求。     

信息物理系统(cyber-physical system)时空建模方法及在温室控制中的应用

传统农业采用人工方式对温室进行控制,但是随着现代农业的快速发展,这种人工投入大、精度低的控制方式已不能满足现代农业需要。该文基于分层有限状态机和事件晶格的概念,建立3层的信息物理系统模型,并提出一种基于分层有限状态机的信息物理系统时空建模方法,同时利用该建模方法开发了新的温室控制系统。该系统能够将物理层传感器感知到的温室物理环境数据通过物理-信息层汇聚节点融合后上报信息层决策节点得到决策信息,物理-信息层控制节点分析决策信息得到控制信息后下传物理层执行器进行控制。由于该系统模型考虑了各层状态机中事件的时空属性,能够将温室控制的正确率由传统基于物联网的温室控制方法的80.20%提高到87.20%,错误肯定率和错误否定率由7.50%和12.30%下降到3.60%和9.20%,保障温室环境满足作物生长对温度、湿度和光照的要求。     

温室温度控制系统不确定性与干扰的灰色预测补偿算法

温室温度常规控制方法的控制效果依赖于被控对象模型精确度和干扰测量精确度.而温室系统不确定性、不精确性、时变性和多扰动等特性使温室精确模型很难获得、且干扰很难精确测量.为此,该文采用灰色预测补偿算法对温室对象上述特性进行预测补偿,其优点是可避开温室对象不确定性和干扰因素所带来的在获取对象模型时无法避免的理论和技术上的障碍,摆脱了控制算法对模型精确度和干扰测量精确度的依赖.仿真及实际运行情况均表明,该算法可达到较好的控制效果,控制精度明显提高.统计分析显示,表征不确定性与干扰的灰参量估计值与真值的相关系数分别为0.9968、0.9804、0.9938,决定系数分别为0.9935、0.9585、0.9871;灰参量绝对误差均值为-0.11510、-0.26733、-0.31035,方差为0.05150、0.16324、0.09474,相对误差均值为-1.68%、-8.06%、-8.73%,方差为0.01368、0.00533、0.00581;实测温度曲线与仿真温度曲线相关系数为0.973972,决定系数为0.948621.由于有效地减弱或消除了温度调节过程中的超调和振荡,能耗明显降低,既满足了温度变化的预期要求,又可实现节能.     

不同品种甘薯常温贮藏期间呼吸强度变化规律（简报）

呼吸作用是农产品收获后进行的重要生理活动,是影响贮运效果的重要因素。测定呼吸强度可了解农产品收获后生理状态,为低温和气调贮运以及呼吸热计算提供必要数据。试验结果表明：常温贮藏期间金海2号、日本黄薯、水果薯、苏薯8号、香蕉薯、花心薯、京薯6号、美国黑薯等8种不同种类的甘薯呼吸强度变化有很大差异。所选8种甘薯中,日本黄薯常温最耐贮藏,日均质量损失率仅为0.45%,其次为花心薯和苏薯8号,京薯6号和美国黑薯常温最不耐贮藏。8种甘薯常温贮藏起始呼吸强度在0.09～0.47 mg/(kg·h)之间,苏薯8号最低,京薯6号最高。各甘薯跃变呼吸强度分别为：日本黄薯0.52 mg/(kg·h),苏薯8号0.53 mg/(kg·h),水果薯0.57 mg/(kg·h),花心薯0.58 mg/(kg·h),香蕉薯0.59 mg/(kg·h),金海2号0.60 mg/(kg·h),美国黑薯0.65 mg/(kg·h),京薯6号0.68 mg/(kg·h);各甘薯常温贮藏呼吸跃变发生所需时间分别为：日本黄薯7 d,香蕉薯7 d,苏薯8号9 d,水果薯9 d,美国黑薯10 d,京薯6号11 d,花心薯11 d,金海2号13 d。常温耐贮藏甘薯品种具有呼吸跃变发生时呼吸强度低的特点。     

干雾湿度控制系统的组建及果蔬贮藏保鲜应用试验

为了实现果蔬贮藏所需环境恒定高湿度的精准自动控制,该文作者以净化水和压缩空气为原料,采用特殊的雾化器、湿度传感器及微电脑控制终端等组件,设计组建了干雾湿度控制系统,可喷发2~10μm的水雾离子均匀扩散到环境空气中,提供90%~98%的精确高湿度。加湿性能及加湿效果测试证明该系统可有效实现果蔬贮藏库内恒定湿度的精准自动控制。果蔬贮藏保鲜应用试验表明,干雾湿度控制系统可有效防止未包装果蔬在贮藏过程中的失水失质量,延长其贮藏保鲜期1倍以上。作为采后果蔬贮运保鲜加湿的技术,干雾湿度控制系统具有低温下高湿度不会凝露滴水,库内呈"干爽"状态,节能环保,节约劳动力等优点,可替代采用聚乙烯薄或袋的保湿保鲜方法。     

碳晶电地热系统在日光温室番茄生产中的应用

针对中国节能型日光温室冬季土壤温度低而传统加温设备能耗高的特点,将碳晶电地热系统引入设施番茄栽培中。以不加温处理和发热电缆加温为对照,设碳晶电热板全掩埋、半掩埋、平放式3个处理,研究碳晶电地热系统不同加温方式对番茄生长、生理、产量影响,并结合设备前期投入、运行成本进行经济性评估。研究结果表明,碳晶电地热系统能显著（P<0.05）提高地温,但对气温影响不显著。与不加温相比,碳晶电地热系统全掩埋加温处理能显著提高番茄根系活力和光合速率,前期产量、总产量分别增加38.7%和28.2%,但与发热电缆相比差异不明显;半掩埋、平放式加温方式的番茄产量与不加温对照无显著差异。设备前期投入成本比较结果如下,燃煤锅炉（27元/m2）>碳晶电地热系统（19元/m2）>发热电缆（9元/m2）;运行费用比较,发热电缆（12.51元/m2）>碳晶电地热系统（9.38元/m2）>燃煤锅炉（5.37元/m2）,研究结果为碳晶电地热系统在日光温室番茄冬春季节加温栽培中的推广应用提供参考。     

秸秆块墙体日光温室在苏北地区应用效果试验

为探讨秸秆块构建日光温室墙体的可行性,分析了小麦秸秆块对空气水分吸附解析性能及其导热性能,并在苏北地区建造了一座小麦秸秆块墙体日光温室,以土墙体和砖墙体日光温室为对照,监测了3种温室室内外空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度及作物产量。结果显示,小麦秸秆具有相对稳定水吸附与解吸性能,高空气湿度下小麦秸秆吸附空气水分,低空气湿度下小麦秸秆所吸附的水发生解吸作用,秸秆含水率与所处空气湿度呈正相关。与砖墙和土墙相比,秸秆块墙热传导率、体积热容和热扩散系数显著低于前两者,这种热工特性利于隔热保温但不利于蓄积热量。田间监测发现,秸秆块墙体温室内平均气温和土温比土墙体温室分别低2.1和1.1℃、比砖墙体温室分别高1.3和1.2℃,但整个冬季秸秆块墙体温室最低气温为9.6℃,最低土温为12.1℃,可以保障所定植彩椒安全越冬;冬季覆膜条件下,秸秆块墙体温室室内空气湿度最低,砖墙和土墙温室空气湿度比秸秆块墙体温室平均高出10个百分点,秸秆块墙体秸秆含水率在12.5%~23.6%区间波动;土墙体、砖墙体和秸秆块墙体日光温室的彩椒产量分别为6 375,7 130和6 833 kg。秸秆块替代土壤、红砖等常规建材构建日光温室保温墙体具有可行性,有利于节约土地资源和实现秸秆综合利用。     

猪舍生态环境监测和清洁控制系统的设计

针对中小型养殖场的实际需求,该文以可编程控制器(programmable logic controller,PLC)为核心控制器,设计了一套生态环境监测和清洁自动控制系统,主要研究了对猪舍内温湿度、氨气浓度等生态环境参数的检测和调控方法。为实现对温度的精确测量,设计了简单的电阻—电压转换电路,并对温敏电阻采用分段线性化措施,使测温精度达到±0.2℃。为实现猪舍内多个区域的环境参数的合理检测,采用了多传感器自适应加权平均融合算法,并给出了该算法的PLC程序设计方法。试验数据表明:采用数据融合算法时,在20℃左右时,猪仔生活区温度测量值的总方差最小值为0.0125,而采用算术平均值时方差为0.8562;在氨气浓度为15 mg/m3左右时,采用数据融合算法时整个猪舍氨气浓度测量值的方差最小值为0.0406,而采用算术平均值时方差为0.9548。这表明采用数据融合算法后,各区域参数测量值的方差远小于采用算术平均时的方差。试验过程中该系统运行可靠,达到了设计目的。该系统结构简单,易安装、调试和维护,成本低,能极大降低工人劳动强度,节省人力,能减少环境污染,特别适合于中小型养殖企业,具有较高的应用价值。     

无线通信技术在温室测控系统中的应用研究

介绍了使用无线通信技术的温室群控制系统的结构特点与设计方法,该控制系统具有层次发散链式结构和主从工作模式,无线通信技术的使用省去了通信线路的铺设,使测控系统初期建设周期短,投资小,系统构建灵活,易升级;层次发散链式结构使得系统可大可小、改造方便。还分别介绍了在主从控制结构中以功能强大的新型单片机C8151F005为核心的温室测控仪表的组成和设计方法以及作为主机的工控机的接口电路和控制软件的设计方法,这些设计方法使得系统结构简单、性能可靠、操作方便。