基于无线传感器网络的温室CO2浓度监控系统

设计了一种温室二氧化碳(CO_2)浓度监控系统,该系统由传感器节点、CO_2浓度调控节点、无线通信网络和上位机软件平台构成。采用红外CO_2测量模块S300作为传感器节点的核心模块对温室CO_2浓度进行实时测量,并将采集到的CO_2浓度、温湿度、光照等环境信息通过无线网络传输至上位机软件平台,实现了对温室环境的远程监控。上位机软件平台对采集到的环境参数进行处理、信息网络同步,并通过模糊PID算法对温室内CO_2浓度进行智能调节。在通信过程中,传感器节点实时采集接收信号强度(RSSI),在保证数据传输质量的同时有效调整无线发射功率以延长节点寿命。在实验室条件下配备了标准浓度的CO_2气体样品对设计的传感器节点性能进行了标定和表征,结果显示,该传感器对CO_2体积分数的检测下限小于5×10~(-5);对体积分数为3×10~(-4)和6.5×10~(-4)的CO_2气体样品分别进行了10 h的长期测量,相对波动小于2.6%。将该监测系统在吉林省长春市双阳区奢岭镇国信采摘园进行了现场调控试验,试验温室面积为640 m~2,设定温室中CO_2的目标体积分数为8×10~(-4),经调控后温室中CO_2体积分数的波动范围约为(8±0.42)×10~(-4)。该CO_2监测系统具有小型化、高性价比、高测量精度等优势,实现了信息的智能化管理与远程同步,以及温室内CO_2浓度的智能调控。     

农业设施中二氧化碳测控仪的研制

采用红外二氧化碳气体传感器设计了农业设施专用的二氧化碳浓度测控仪.其软硬件均为模块化结构,能够增强系统的通用性和使用灵活性;借助于功能完善的单片机信号处理控制系统,并配合一系列有效的补偿措施,完成二氧化碳浓度多点多通道远距离测量和准确控制,其相对误差小于2%.该系统可广泛地应用于温室大棚、蔬菜储藏以及其它农业生产和科研领域.     

自校准式NH_3浓度检测装置设计与研究

畜禽舍内氨气的浓度会影响动物的生长健康,目前市面上氨气传感器较广泛采用电化学的方式进行检测,其存在易老化、寿命短、需人工校准等问题,针对该问题本文设计一种基于TDLAS光谱吸收方式进行氨气检测的装置。该装置基于Beer-Lambert定律,选择波长1 512.2nm的DFB激光器作为NH_3气体检测光源,利用分光镜将光源引入两个气室,一个作为测量气室,另一个作为参考气室,通过参考气室的输出信号定时的对设备进行自我校准,保证测量的准确性,避免人工现场校准。该设备通过在猪舍试验,结果表明其无需预采样,直接测量,气体信息不易失真,可定时自动校准,无需手动标定等特点,通过与传统电化学传感器对比试验表明,该种检测原理在稳定性上具有明显优势,在农业气体检测领域中具有广泛的应用前景。     

新型农业大棚CO_2气体远程无线监测系统的设计

针对农业大棚CO2气体的远程实时监测问题,提出一种基于嵌入式系统开发技术和SMS无线通信技术的远程无线监测系统的设计方案。系统由大棚监测节点和用户手机两部分构成,监测节点基于ARM处理器设计实现、采用非色散红外吸收式二氧化碳传感器对CO2进行高精度检测并通过TC35I无线射频电路以SMS消息格式定时将检测数据发送到用户手机。测试结果表明,该系统监测精度高、传输距离远、运行稳定可靠,能够很好地满足农业大棚CO2气体的高性能自动化远程实时监测需求,具有较高的实用和推广价值。     

面向农产品冷链物流监测的无线气体传感器在线校准方法

鲜活农产品冷链保鲜、保活运输过程中需要精确监测和控制运输微环境气体浓度,因此实时精准地监测运输环境中各类气体成分浓度尤为重要。在长期气体浓度监测中,传感器会发生漂移并呈现弱稳定性现象,从而造成监测精准度降低,导致保鲜、保活控制低效。针对该问题,设计基于无线传感器网络的气体传感器在线校准方法,利用融合技术对运输环境中分布式部署的无线气体传感器进行周期性选举,筛选测量准确、稳定的领袖传感器节点组作为参考,动态计算终端传感器漂移特征参数变化,并使用无线通讯技术完成各类气体感知节点输出-浓度映射函数参数的修正调节,以重新计算输出信号与气体浓度的动态映射关系。该方法可非更换地实现在线气体传感器动态校准,从整体上修正了运输微环境中气体传感器输出-浓度映射参数以提高数据获取精度。以鲟鱼低温无水休眠保活运输为试验流程,对重要环境气体CO2、O2、NH3等浓度信息进行了监测与校准试验。利用高精度、已校准的气体浓度记录仪作为运输微环境气体浓度测量标准,进行校准试验评估。试验表明传感输出信号为TTL电平的CO2传感器可提高测量精度3.28%,其精度提高程度低于线性或非线性函数输出的气体传感器;对于输出-浓度映射为非线性信号的NH3气体监测精度可提高4.14%;针对传感输出为线性函数关系的O2传感器校准效果最优,其监测精度可提高4.71%。综合对比运输气体变化监测数据,验证了在不更换传感器进行离线气调校准的情况下,所提方法可较显著地提高气体浓度监测精度,为有效精准调节冷链运输微环境气体浓度提供了调控依据。     

马铃薯贮藏库调控系统设计与试验

针对目前马铃薯贮藏方式、管理方式不当和贮藏效果不佳的问题,根据马铃薯贮藏工艺条件,设计了一套马铃薯贮藏环境调控系统。该调控系统利用温度传感器、湿度传感器和CO_2浓度传感器对环境参数进行实时检测,通过调节进出气窗、风机、压缩机组以及加湿装置,对马铃薯贮藏环境的温度、相对湿度以及CO_2体积分数等参数进行调控,使贮藏环境中的温度、相对湿度以及CO_2体积分数等参数满足马铃薯的贮藏要求。各测点的温度误差在-0. 3～0. 3℃范围内,各测点温度极差为0. 6℃,检测温度与真实温度基本一致;调控试验中,库内温度处在系统设定的允许范围内,库外温度对于库内温度影响较小,相对湿度和CO_2体积分数均可控制在合理范围内。该调控系统能够较好地改善马铃薯的贮藏环境。     

设施农业无线传感器网络系统设计与实现

结合无线传感器网络自身特点,针对设施农业的具体需求和特点,提出在温室大棚、节水灌溉等农业领域应用无线传感器网络的方案与思路,设计并实现了基于设施农业的无线传感器网络系统.文章介绍了设施农业传感器网络系统的整体设计,设计与实现了传感器节点硬件、网络支撑软件、信息决策技术、终端用户监控平台等功能,并通过在温室大棚中试验,验证了系统的有效性.系统的成功设计与实现,对于发展我国设施农业自动化、提高农业生产水平具有重要意义.     

在线多参数水质智能化检测装置的设计

针对水质传感器因长时间浸泡在水质环境中,受环境因素影响而造成测量准确度和可靠性下降等问题,为提高水质参数检测的准确性,在传统检测工艺基础上革新,将"清洗""吹干""校准"融合进来,提出基于云平台的多参数水质智能化检测、传感器校准与值补偿系统设计方案,着重介绍叠加式水质多参数传感器智能化检测、传感器校准系统方案结构设计、组成及特点。     

可燃性气体泄漏报警器设计

以STC12C5A60S2单片机为核心,用气敏传感器（MQ-7）设计一可燃气体泄漏报警器。主要由可燃气体传感器、信号处理电路、单片机系统、显示及报警等组成。信号由气敏传感器检测,经过放大电路处理,由单片机内部AD转换器读入单片机,单片机对检测到的信号进行判断并将实测浓度值显示。若气体浓度超过预定数值时,将发出声光报警,同时切断气源,启动排气扇。实现了可燃气体的检测、报警、显示和相应处理功能,具有广泛的应用价值。     

基于LabVIEW平台物理农业测控系统的研究与设计

针对物理技术与物理装备在设施农业中的应用现状,研究设计了物理农业测控系统。采用美国NILabVIEW平台为测控核心,modbus协议为数据总线,北京聚英翱翔DAM为智能终端,结合二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器、光照传感器等,构成具有数据采集与运算、数据统计与分析、输出控制、数据显示储存等功能的新型农业测控系统。解决了物理农业技术与装备在设施农业中的科学选用等问题,满足了物理装备在设施农业中的定性、定量考核要求,为物理装备与技术在设施农业中的进一步推广应用提供了技术与科学支撑。     

基于WSN的温室大棚信息采集智能化监测系统研究

针对农业现代化中信息采集智能化监测的问题,提出以无线传感网络技术为基础的大棚监测系统。以CC2530为核心芯片,选取光照传感器、温湿度传感器、CO_2传感器设计系统的硬件;以Z-Stack协议栈为基础搭建无线传感网络,并实现相应的控制策略;以光伏发电为监测装置提供电源;以RS485实现对监测数据的上位机传输;以GSM实现对非正常数据的信息告警。试验结果表明,所设计的系统能够有效完成对相关数据的监测。     

传感器技术在农业领域中的应用

简要介绍了传感器的概念及技术特点,并举例阐述了在农业生产中各关键环节对传感器技术的需求和应用现状,同时分析预测了未来农业领域中传感器技术的发展趋势,认为微机电系统（MEMS）微传感器、光电传感器、仿生传感器、无线网络传感器等新型传感器及新兴检测技术将成为未来农业传感器技术的主流发展方向。      

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.     

基于物联网的农业温室大棚监管系统设计

笔者设计了一种基于物联网的农业温室大棚监管系统,该系统通过一系列传感器实现对温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等数据的实时采集。将数据发送至STM32F103C单片机控制系统中进行处理分析,同时利用WiFi通信模块配合MQTT协议接入OneNET云平台,完成与客户端的数据交换,用户可通过移动终端作为人机界面进行监控,发送远程命令控制执行设备调节棚内农业生产参数。试验结果表明,该系统具有稳定可靠、监控效果好、成本低等优点,能有效提高农业大棚种植的科学化和智能化控制水平。     

LiDAR传感器及技术在农业场景的应用进展综述

农业传感器是实现农业现代化发展的关键支撑技术,先进成熟的工业传感器向农业领域拓展应用有效补充了农业传感器的体量。LiDAR传感器由于其较强的抗干扰能力,在复杂多变的农业场景中应用越来越广泛、深入。首先,介绍LiDAR传感器的性能特点,工作原理与分类,市场应用与新技术;然后,基于国内外大量相关研究,系统介绍LiDAR传感器及技术在森林参数测量、果树靶标几何特征探测、作物几何表型特征检测、农业车辆自主导航定位以及农药雾滴飘移检测这5个农业场景的应用进展;同时,针对农业场景中探测对象的特殊性,讨论分析LiDAR传感器及技术在上述5类农业场景应用中的发展趋势;最后,展望LiDAR新技术在农业场景应用中的发展方向,即通过集成自动化采集系统装备与数据智能分析方法进一步提升LiDAR数据精准性、全面性、丰富性和实时性。     

基于PLC的农业温室大棚智能监测设备应用

传统温室大棚种植手段单一,对农作物生长信息和温室内环境信息的监测仍需要依靠人工进行,导致农业生产效率低下、数据监测不准确、实时性不强,对产量影响较大。为此,设计了基于PLC的农业温室大棚监测设备,将PLC技术、传感器技术与监测设备相结合,完成了温室大棚监测设备的总体结构设计,并通过硬件选型和硬件设计,完成硬件模块电路设计、PLC控制系统的I/O地址分配表设计和外部接线设计、软件流程设计。实验结果表明:智能监测设备能够实时检测温室大棚内的环境温湿度、CO_2浓度、光照度等参数,并能够通过PLC控制器完成对相关参数的智能控制。该智能监测设备监测参数全面,控制精度高,能够在较大程度上节约水资源和农业生产成本,提高了温室大棚种植效率。     

基于单片机的防酒驾系统设计

采用AT89S52作为系统的中央处理单元,用于接收气体传感器的输入信号,以及控制继电器动作.选择MQ-3型气体传感器作为检测呼出气体中酒精含量的传感器,检测结果输入到单片机内.继电器的两个输出控制端一路连接酒驾报警灯,另一路连接发动机的打火装置.当呼出气体正常时继电器连接发动机打火装置,汽车可以启动;当呼出气体酒精含量超标时继电器则连接酒驾报警灯,车辆无法启动.文章进行了电路原理图设计及软件程序设计,最后通过Proteus软件的ISIS模块进行了电路仿真,验证了本设计合理,功能完备.     

简易水情检测系统的设计分析

本设计实现的简易水情检测系统以STC15F2K60S2单片机为核心,外接PH传感器、LWP5000GD压力传感器、TM7705A/D转换器等进行信号采集,其中HP传感器用来检测水的酸碱度,LWP5010GD压力传感器通过检测水压变化检测水位的高低,12864液晶显示屏显示水情测量结果。     

一种新型湿度传感器校准系统的设计

湿度传感器校准装置,主要由中央自动控制系统、密闭试验箱系统、散热和加温系统、信息采集与显示系统等4部分构成。通过7种饱和盐溶液构建标准湿度环境,同时采用干湿球温度传感器作为标准环境湿度辅助测量工具,对待校准湿度传感器的测量的结果进行标定,测算其精度。     

基于情景感知数据融合的农业物联网监测模型研究

在传统农业逐步向智能农业发展的过程中,需要对农作物生长的各种环境数据进行监测。为此,设计一种能够监测农作物生长环境数据的系统。该系统采用无线传感器网络,基于ZigBee技术实现传感器节点间的数据传输。利用LEACH算法进行网络数据融合,提高无线传感器网络的存活时间。通过卡尔曼滤波完成节点间的数据融合,提升系统的数据采集精确度。试验结果表明,当网络传输300帧后,系统大部分节点仍然是存活的,与实际人工采集结果基本相同,温度误差小于0.2℃,二氧化碳浓度误差小于4 ppm,光照强度误差小于1 Lux。