车辆底盘集中润滑系统智能监控仪的研制

针对国内现有车辆底盘集中润滑系统控制方法及技术存在的不足,提出了基于单片机技术的系统自动加脂及故障检测方法。通过监控仪进行加脂间隔时间和监控时间的设定,通过压力开关检测主油路工作压力,并对油泵的工作时间进行自动调节,实现系统的定时自动加脂与故障报警功能。以PIC单片机为核心设计了控制系统的硬件电路和软件流程。性能检测与应用试验表明,该监控仪工作可靠,性能稳定,可满足车辆底盘集中润滑系统智能监控的需要。     

日光温室环境因子监控仪WJK-Ⅱ的研制

工厂化农业生产设施中采用的自动监控技术是我国急待发展的项目。该文研究开发了一个日光温室环境监控系统，以实现对日光温室内温度、湿度、光照度等关键环境因子的监测。WJK-Ⅱ系统具备1通道温度闭环开关量控制；1通道恒温控制；1通道湿度闭环开关量控制；1通道光照度闭环开关量控制；4通道定时器控制，可根据需要用于定时灌溉、定时加温和补光等设备的控制。同时，监控仪根据需要设置各环境因子启动阈值实现声音报警。与管理计算机联网通讯，实现检测数据上传，自动建立数据库文件，实现计算机智能控制。     

基于组态软件和模糊控制的分娩母猪舍环境监控系统

为解决北方寒冷地区分娩母猪对猪舍环境的要求,该文研究了一种舍内环境监测和控制系统。该系统综合考虑舍内温度、湿度、氨气浓度及其相互影响,利用组态软件、模糊控制技术和解耦控制技术,通过机械通风系统和热水采暖系统实现了舍内环境的智能控制。试验结果表明该系统可行且实用,在保证舍内所需温度基本恒定的条件下（舍内温度控制的最大相对误差为5.5%）,也能使舍内相对湿度和氨气浓度保持在适宜范围内。     

基于ARM-Linux和GPRS的农业环境无线远程监控系统

本文设计和实现了基于嵌入式ARM-Linux和GPRS/CDMA技术的农业环境无线远程监控系统,为偏僻分散条件下的农业对象监控提供了一种有效的解决方案。首先,嵌入式监测设备采集农业现场环境信息,然后通过无线GPRS网络实时传送给远程服务器。经长时间运行和验证表明,系统已达到了实用的要求,在农业研究和生产领域将有广阔的应用前景。     

果库温湿度智能调控系统的研制

为了精确地测量与调节果库的温度和湿度、利用自然冷源、提高果库的管理质量，设计了一个温度与湿度调控智能化系统。在主控单元中，采用了MCS-51系列的8031单片机，应用汇编语言；在温度的测量单元中，应用集成电路传感器，多通道巡检、采样，经主控单元处理，使测温误差控制在±0.2℃以内；在湿度测量单元中，应用电容式湿度传感器，并进行串联改造，使其在50%～100%的相对湿度范围内保持良好的线性度。在执行机构中，采用了继电保护，对系统的工作过程实行了数字显示、打印记录。     

全封闭热泵干燥装置监控系统的设计与试验

为了改善干燥试验过程中的监控方式,提高了试验的精确性和效率,减轻了试验人员的工作负荷,并支持后期数据分析,该课题将热泵干燥技术、自动检测控制技术、SCADA技术融合,开发出一套由热泵干燥装置、数据采集与监控系统组成的热泵干燥监控系统。系统由一套全封闭的热泵干燥装置执行干燥过程;数据采集系统采集干燥现场数据,OPC服务器通过通信协议获取数据;监控系统主要具备PLC自动控制和PC机监控功能。试验结果表明,该系统能够实现温湿度精确控制,并具备数据的实时显示、归档、信息报警等功能,将作为后续研究的试验平台。     

基于遗传模糊神经网络算法的棉花轧花过程智能监控方法研究

针对棉花轧花过程质量控制,这类缺乏精确数学描述的复杂实际对象,提出了基于遗传模糊神经网络的智能监控新方法,描述了遗传神经网络ＢＰ算法的工作原理,阐明了基于人的模糊经验规则实现的轧花过程控制的模型和学习算法。所提出的遗传算法同模糊神经网络相结合的方法提高了轧花过程监控的实时性,并具有预报性好的特点。     

基于虚拟仪器技术的采棉机智能监控系统开发与应用

为了解决嵌入式Win CE平台上虚拟仪器软件开发的技术瓶颈问题——由于个人电脑和高级精简指令集计算机机器(advanced RISC machines,ARM)平台差异性,嵌入式平台下的虚拟仪器开发存在着控制器局域网络(controller area network,CAN)总线高速通讯、跨平台链接库调用等技术难题,该文在ARM11平台和Win CE操作系统环境下,对CAN总线通讯和虚拟仪器触摸板模块(Lab VIEW touch panel module)进行了技术开发方法研究,介绍了嵌入式平台下CAN总线通讯机理及实现方法,开发了底层驱动和动态链接库,实现了嵌入式Win CE平台下CAN数据无缝链接交换关键技术。在此基础上,以中国农业机械化科学研究院研制的六行打包式棉花收获机为应用对象,开发了基于CAN总线的嵌入式虚拟仪器智能监控系统,并在新疆阿克苏地区阿拉尔垦区建设兵团农一师棉田进行了实地测试和功能验证,试验结果表明该虚拟仪器系统能够有效地实现多个CAN节点间的数据通信,可以完成对棉花收获机的工作状态在线监控和故障报警。该文为虚拟仪器技术在嵌入式平台上的应用提供了有效解决方法,对于大型智能机械装备自动化和信息化监控仪器开发具有指导和借鉴意义。     

基于WebGIS的气象探测环境实景监控系统

随着气象综合观测体系的发展,原有的气象探测保障体系已不能满足气象探测建设的需求,建设稳定可靠的气象探测环境实景监控系统成为气象探测保障工作重点。该系统以网络视频监控平台技术为基础,将气象数据管理与WebGIS技术相结合,形成省、市、县三级统一的气象观测环境实景监控管理平台。系统借助气象内网,采用B/S结构设计,包括台站地理信息中心、基础信息维护、视频监控管理中心、系统管理四个模块,实现了台站信息管理、实时视频采集、存储、视频数据与气象数据叠加显示等功能,现场测试结果表明系统操作方便、稳定性好。     

基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统设计

针对当前国内温室群环境智能测控研究现状以及黑龙江省寒地日光温室建设实际,研发了一种基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统。该系统由数个独立温室监控系统组成,各独立温室监控服务器将数据汇总至总服务器,由总服务器提供远程监控接入管理服务。各独立温室监控系统传感网部分基于ZigBee网络设计,通信模块采用TI公司新一代片上系统CC2530,ZigBee网络通过RS232-RJ45协议转换器接入局域网。软件算法设计参考了大系统理论,对温室环境因子进行综合调控。通过日光温室实地试验,测试了ZigBee网络通讯稳定性,通讯丢包率控制在4.9%以内,远程监控系统稳定,满足了工程设计需要。     

畜禽舍移动式智能监测平台研制

畜禽养殖场内温度、湿度及各种气体构成畜禽生长的外围环境,直接影响畜禽日常行为和生长速度及免疫状态。对这些畜禽养殖场内进行检测并监控畜禽健康状态及寻找二者间的联系,对优化养殖环境,发展健康养殖具有重要意义。该研究以STM32单片机为控制核心,在固定点传感器外设置移动式智能监测平台,通过无线定位系统UWB（Ultra Wide Band）和集成传感器对畜禽养殖场内环境进行监测,利用带图传功能摄像头和红外测温装置实时监控畜禽状态。传感器获取信息后将数据以UART、IIC或模拟量输出方式传递给STM32,STM32处理数据后通过物联网WIFI模块上传至阿里云IoT（The Internet of Things）物联网平台,用户登录网页页面即可对数据进行远程访问,并对畜禽状态进行实时监控。实测结果表明,智能检测平台检测数据与猪场内布置的传感器检测结果相近,二者偏差小于10%,在无遮挡情况下布置无线定位系统,定位误差接近10 cm级。系统检测数据可信,数据传输正常,可持续长时间稳定运行。机动平台还开发了搬运功能,单次运送能力为200 kg左右。移动式智能监测平台为畜禽养殖场内实现全范围环境监控提供了设备基础。     

基于人工智能计算技术的区域性土壤水盐环境动态监测

根据区域水环境监测与评价的要求，采用人工智能计算技术的BP神经网络模型进行二维区域性土壤水盐环境动态监测，仿真计算了河套灌区内两个实验区的区域土壤水盐动态值，绘制出水盐等值线图与三维透视图，将两年的预测成果对比分析。结果表明：隆胜实验区2002、2004两年春季耕作层土壤水分平均值稳定为21.0%，电导率平均值分别为0.35 ms/cm、0.42 ms/cm，有少量积盐。沙壕渠实验区两年春季耕作层土壤水分平均值分别为25.8%、21.8%，水分减少4%，而电导率明显增加，从0.44 ms/cm增至0.66 ms/cm，土壤耕层积盐明显，值得引起重视。由于BP神经网络技术对原始数据无参数及分布要求，不涉及特异值处理问题，可消除普通克立格法的平滑效应，具有较强的非线性拟合智能，对采样系统布置无严格要求，计算程序简单实用，是对常用地质统计学Kriging传统预测方法的改进，有独特的优点，可应用于大面积土壤水盐动态监测工作。     

中国温室环境智能控制算法研究进展

温室控制技术正面临着新的突破，智能控制将成为温室控制中发展的新阶段。该文以近年来我国温室控制领域的研究成果为基础，结合国际上一些比较值得注意的动向，分析了温室智能控制系统算法方法的特点，对其研究现状进行了评述，进一步探讨了相关问题，并提出了温室智能控制方法在今后可能发展的方向。     

温室作物生态健康智能监护系统(GH-Healthex)的研制与测试

研制温室作物生态健康智能监护系统是为了解决目前温室环境监控系统普遍存在的自动获取的数据未与具体作物健康生育的特殊需求相结合，也未被用于病虫害的智能化防治等问题。该文报导的温室作物生态健康智能监护系统(GH-Healthex)实现了这类数据在植物健康监护和病虫害智能化防治中的利用。以番茄为研究案例，系统通过对温室环境监测数据的分析，结合作物种植知识库中番茄生长发育及其病虫害发生规律可以进行智能化决策，即当温室内出现了不利于作物生长的气象条件时，系统会自动的通过系统界面提示用户采取相应措施，以保证温室番茄的优质、高效生产。该系统提供了一个作物知识库平台，若以其他作物的种植和病虫害防治数据替代番茄数据，便能更广泛地推广应用。     

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。     

气吸式精播机种、肥作业智能计量监测系统

为了解决大型精播机作业质量的自动监测问题,设计了种、肥作业智能计量监测系统。系统能够完成计量种、肥施播量,监测种箱和肥箱排空以及种管和肥管堵塞等情况。与以往的研究不同的是：采用了间接测量法计量种、肥施播数量,双轮测距法测量作业面积,并采用光电阵列检测种、肥排空及堵塞信息。系统安装在2BJM-9型精播机上进行了田间生产试验,播种量测量相对误差＜5%,施肥量测量相对误差＜9.6%,作业面积测量相对误差＜5.5%,报警最大响应时间为0.8 s。通过现场试验,证明其方法可行,监测效果较好,能实现精播机作业的全天候、全过程监测。     

基于低功耗广域网的海岛水产养殖环境监测系统研制

针对海岛环境中水产养殖区域分散、工作环境恶劣、人工巡检不便等问题,设计了基于低功耗广域物联网的海岛养殖环境监测系统。系统包括集成Arduino和传感器的终端采集节点,通过LoRa技术实现数据汇总和远距离传输的汇聚网关,利用Python与PostgreSQL开发用于数据接收、存储、处理、访问和控制的后台监测系统。通过对网络拓扑复杂度、能耗等方面的评估,表明在海岛环境下部署水产养殖环境监测系统,相比传统Zigbee多跳无线传感网,采用LoRaWAN,其单跳节点覆盖范围更大,而网络复杂度、能耗等更优。测试表明该系统能以较低功耗实现整片区域内远距离数据采集,有效传输养殖区水体环境数据。网络生存期与传输可靠性测试表明,当传感器节点采用3.7 V/4 200 mAh锂电池,上传周期为30 min时,监测网络的有效生存期理论上可达2.4 a;在800 m通信范围内,发射功率为20 mW时,节点丢包率小于3.6%,具有较高的通信可靠性。该研究可为水产养殖生产和物联网应用研究提供有效参考。     

智能杂草识别系统的设计与试验

摘要：为了减少农药的使用量,设计了一种新型杂草智能识别系统,并在不同的环境下进行了大量试验。该系统主要由智能识别控制器、喷头总成于安装支架组成,通过摄像头实时采集田间图像,采用基于颜色与位置特征的识别算法分析杂草分布情况,控制喷头快速开闭,实现精准对靶喷药。试验证明,该系统对不同环境均具有较好地适应性,能够快速、准确、可靠的定位杂草。在普通环境下系统识别准确率为97.0%;在强光照环境下系统识别准确率为92.5%;在阴影环境下系统识别准确率为89.2%,单帧图像平均耗时160 ms。该研究可为田间精确喷施除草装置的研发提供参考。