基于CORS技术的农业机械差分定位系统设计

为满足精细农业中农业机械自动导航对高精度定位数据的需求,阐述了GPS差分定位技术在精细农业中存在的问题,并介绍了CORS技术在精细农业中的重要地位。根据分析,采用低成本的GPS板卡和4G无线通讯网络模块,设计开发了一套基于CORS技术的低成本农业机械差分定位系统,并进行了系统静态内符合精度测试和动态误差测试。试验结果表明:该系统性能稳定,在晴天和阴天2种天气情况下,其静态定位内符合精度为7~8 cm(9 5%);通过多次测量求平均值,其动态定位数据与真实值的误差不超过1 0 cm,动态符合度高,可作为高精度的位置传感器用于农业机械自动导航。     

联合收割机车载动态旋转秤系统研究

精细农业是实现农业可持续发展的技术支持,测产系统在推动精细农业发展的过程中占有十分重要的地位。本系统设计的电子车载动态旋转秤应用于联合收割机上,能够实现在其作业时实时测量产量,并将数据上传到测产上位机。机械部分采用新颖的旋转结构;电子系统主要由信号检测、A/D采样、旋转装置测速、单片机系统和CAN通信等几部分组成。经试验验证,系统硬件可靠,算法滤波能够减少振动干扰;静态测量精度可以达到±3%以内,动态测量可达到±5%以内,基本上满足了联合收割机测产的要求。     

通用处方农作嵌入式GIS信息处理系统的研制

针对精细处方农作系统田间作业机组对车载嵌入式GIS信息处理的需要,以ARM工控系统和嵌入式GIS为核心,研制了一套通用处方农作嵌入式GIS信息处理系统。该系统通过嵌入式GIS二次开发平台e Supermap 6.0对FieldMapper软件进行开发,并加载运行于ARM工控系统的Windows CE 5.0操作系统;可通过网格划分和属性编辑实现GPS定位信息与农田信息的融合,生成农田信息分布图;还可通过坐标匹配进行机组当前作业位置在工作空间图中的网格识别,实现处方图的解译。模拟测试试验结果表明:该平台能够实现农田信息的定位采集、信息的传输和格式转换、农田信息分布图的生成以及处方图的解译,GPS定位误差≤±0.5 m,能够满足精细农作系统的信息处理需求。     

精细农业中非差GPS信号处理探讨

为了满足精细农业高精度、低成本的GPS定位导航应用,在对自适应卡尔曼滤波器分析的基础上,参考测量学中的数据处理方法,提出了一种带修正因子的改进卡尔曼滤波算法。实验结果表明,该算法运算量小,比普通的卡尔曼滤波算法的动态性能好,可显著提高精细农业中非差GPS导航系统的定位精度。     

农田信息快速采集处理系统的开发与应用-基于袖珍计算机

为了解决精细农业中空间信息的快速获取与分析处理问题,提出并实现了基于袖珍计算机的农田信息采集处理系统。作为一种实时系统,该系统可结合全球定位系统和各种传感器,快速地测量和分析农田信息,为精细农业田间信息快速采集提供了高效的技术和手段。     

基于UWB定位的智能温室三维温湿度检测系统研究

为解决现有无线检测系统无法精准有效反映温室内立体空间的环境变化情况，以及传感器节点定位误差大、硬件成本高等问题，设计了一种基于UWB(Ultra wide band)定位的智能温室三维温湿度检测系统。系统通过一款自主设计的集成UWB定位模块的STM32F系统板对各传感器节点进行定位，并搭载AHT25型高精度传感器对环境数据进行采集。UWB主基站使用4G网络通信模块将各传感器数据及位置信息发送到上位机，并在Web端根据HTML5技术实现温室三维温湿度场可视化，完成温室三维温湿度远程检测。系统定位测试试验证明，各传感器节点精度主要集中在10～30 cm范围内，部分节点测量位置误差大于50 cm,各节点最大丢包率为2.5%,平均丢包率为1.9%,满足温室测量基本需求，对检测温室热工缺陷区域以及研究植物生长适宜环境有重要意义。     

基于GNSS的平地控制系统优化设计与试验

农田土地平整技术能够提高农田灌溉质量和改善土壤矿物质均匀度,以达到节水增产的目的,随着全球导航卫星系统（GNSS）的建立与完善,基于GNSS的农田土地精细平整技术得到广泛应用。针对当前使用GNSS定位数据进行高程闭环控制,容易产生平地铲超调问题,设计了一种基于GNSS的土地精平机电控制系统,提出一种可控制时长的滞环控制算法,通过控制电磁阀的通电时间,精确控制平地铲升降,以减少超调。试验结果表明:在低速作业状态下,平地铲可减少15%的振荡,高速作业状态下可减少23%的振荡;有效降低了平地铲高程的突变,在低速作业时减少30%,在高速作业时减少8%;无论是低速作业还是高速作业,完成作业后均能保证90%以上的点在±2 cm以内,满足土地平整的精度要求。      

果园开沟深度宽度监测装备设计与试验

针对开沟作业过程中作业深度、宽度依靠人工监测,存在人工工作量大、实时性低等问题,研制果园开沟深度宽度监测装备。通过设计果园开沟深度宽度监测平台,结合LabVIEW上位机人机交互系统与Arduino单片机下位机数据测量系统,最终完成果园开沟深度宽度监测装备的研制,实现开沟作业过程中开沟宽度、开沟深度、作业时间等参数的实时监测、计算、显示与保存等功能。试验结果表明,开沟深度为25 cm时,装备测量误差最大为3.1 cm;开沟深度为30 cm时,装备测量误差最大为2.7 cm;开沟深度为35 cm时,装备测量误差最大为3.7 cm;开沟宽度的测量误差最大为3.1 cm,能够满足实际应用需求,数据实时性较好,能够满足作业监测需求,为智能化果园开沟作业质量实时监测奠定一定的基础。     

精细农业田间信息采集关键技术的研究进展

快速、有效地采集和描述影响作物生长的田间信息,是开展精细农业实践的重要基础.随着现代信息技术的不断发展,田间信息采集技术也在快速发展和不断更新.阐述了GPS定位技术、传感技术、多传感信息融合技术、无线通讯技术等在田间定位信息、土壤属性信息、作物生长信息、环境信息和作物产量信息获取中应用的研究现状,指出现有采集技术存在的优缺点,并提出开发集各种先进技术为一体.低成本、多通道、高精度、定位快速的动态农田信息数字化智能测量装备是今后田间信息采集技术的研究方向.     

基于电机驱动的定位施肥控制系统设计与试验

在准确的位置投入适量的肥料是满足农田精细施肥作业的基本需求。为了实现以玉米苗期根部位置为依据的定位施肥作业,设计了一种基于电机驱动的定位施肥控制系统,该系统硬件部分主要由上位机、下位机处理器、电机和驱动器组成。分析了定位施肥过程中的迟滞现象,建立了施肥位置滞后模型;将滞后距离作为提前量,实时置入控制系统,提出了阈值控制算法;最后,通过试验平台对该控制系统稳定性和准确性进行验证。试验结果表明,该控制系统在电机转速50～201 r/min的范围内运行稳定,平均系统响应时间为0. 8 s。     

农业气象智能咨询系统的设计

针对我国农业气象领域信息技术的发展现状,利用农业气象信息和农业专家知识,以玉米、小麦、棉花、大豆、桃、葡萄、西瓜、大白菜、黄瓜以及西红柿为对象,研究推理机、数据库、知识库以及模型库等,开发了10种区域性农业气象智能咨询系统,实现了向用户提供相应的生产管理、病虫害预报及防治等方面的科学决策方案,有效地降低气象条件对农业生产管理的影响,从而提高农业生产管理全过程的信息化水平,加快农业现代化建设步伐。     

羌活籽粒和珍珠岩的离散元参数标定及排种验证

为确定羌活种子排种器离散元仿真所需的物性参数，对羌活籽粒和珍珠岩进行物性参数测量及标定。采用斜面法测量静摩擦系数，用自由跌落法测量碰撞恢复系数，用圆筒提升法测量堆积角，通过EDEM仿真对比堆积角大小，确定滚动摩擦系数，通过对比仿真试验与田间试验的结果，确定测定参数的准确性。羌活籽粒的密度为160 kg/m3，珍珠岩密度为150 kg/m3；羌活籽粒的泊松比为0.32，珍珠岩的泊松比为0.2；羌活籽粒的剪切模量为30 MPa，珍珠岩的剪切模量为38.5 MPa；羌活籽粒与ABS塑料板的静摩擦系数为0.62，珍珠岩与ABS塑料板的静摩擦系数为0.78，羌活籽粒间的静摩擦系数为0.51，珍珠岩间的静摩擦系数0.91，羌活籽粒对珍珠岩的静摩擦系数为0.72；羌活籽粒与ABS塑料板的碰撞恢复系数为0.39，珍珠岩与ABS塑料板的碰撞恢复系数为0.28，羌活籽粒间的碰撞恢复系数为0.31，珍珠岩间的碰撞恢复系数为0.14，羌活籽粒对珍珠岩的碰撞恢复系数为0.32，珍珠岩对羌活籽粒的碰撞恢复系数为0.26；羌活籽粒的滚动摩擦系数为0.043，珍珠岩的滚动摩擦系数为0.097，珍珠岩与羌活籽粒之间的滚动摩擦系数为0.037；仿真试验与田间试验的排种结果曲线基本一致，平均相对误差分别为5.6%和3.8%，表明测定的物性参数具有可靠性。本研究为羌活籽粒和珍珠岩的离散元仿真提供理论参考，为羌活播种机的设计优化提供理论参考。     

农业拖拉机关键技术发展现状与展望

拖拉机作为农业装备的核心,其技术发展水平体现着国家农业机械化程度和农业现代化发展水平。近年来,拖拉机在广泛应用新技术的同时,不断涌现出新结构和新产品,技术含量不断提高,产品性能持续增强。本文分析了当前国内外拖拉机产品的技术发展情况,以及农业拖拉机实现自动化、智能化和信息化的紧迫性和必要性;归纳了拖拉机在发动机排放控制、新能源应用、动力换挡、无级变速、悬浮前桥、驾驶室、电液悬挂、电子控制、总线网络以及整机信息化等关键技术方面的最新研究进展,结合产品应用阐明了各系统相关技术的基本原理和特点;最后,纵观拖拉机技术发展历程,结合我国国情,对农业拖拉机技术的未来发展方向进行了总结和展望,提出在互联网高速发展的时代,云计算、大数据、物联网开始与农机装备制造业相结合,集高效、节能、环保、智能为一体的精准农业系统代表了未来农业生产的新型模式,智能拖拉机作为精准农业系统中的重要节点,其智能感知、智能决策、高效驱动以及远程管控技术将成为技术发展的未来方向。     

计算机控制技术在自动修剪机中的应用

随着果园种植规模的扩大,果树修剪工作也越来越繁重,但传统修剪机智能化程度低,修剪质量不高,作业强度大,且工作效率低,导致果树修剪进度滞后,严重时会影响果蔬的产量。为克服这一难题、提高果蔬修剪效率,在自动修剪机中引入计算机控制技术、PLC技术等,对自动修剪机运行过程中的各类参数进行实时监控、实时共享和在线监测,完成了自动修剪机控制系统总体方案的设计。同时,对自动修剪机控制系统硬件进行了模块设计,完成了控制系统的I/O分配表设计,并对控制系统的软件运行流程进行优化设计。试验结果表明:基于计算机控制技术的自动修剪机具有远程控制和参数监控功能,能够实时掌握修剪机的运行状态,修剪效率高,果蔬修剪质量好,系统安全性和稳定性高,从而降低了劳动生产成本及生产强度,具有较大的推广价值。     

气吸滚筒式棉花精密排种器流场分析

为分析气吸滚筒式精密排种器充种性能的影响因素和负压腔流场分布规律,建立了充种过程种子在气流场中的力学模型,利用Gambit软件建立滚筒负压腔仿真简化模型,运用Fluent软件对影响充种性能的吸孔形状、吸孔直径及滚筒负压腔流场分布进行了数值模拟。采用正交试验的方法设计试验方案,研究滚筒转速、吸孔直径及气室负压对排种性能指标的影响,结果表明:滚筒转速为12r/min、吸孔直径为3.5mm、气室负压为4.8k Pa时,排种效果最佳,合格指数为9 3%,漏播指数为2%,重播指数为5%,满足棉花种植农艺要求。     

机械加工误差的统计性分析

实际生产中,为了分析影响某一零件加工精度的因素,我们可以待一批零件加工完了以后,会出它的尺寸分布曲线,如果零件是在正常的加工状态下进行,没有特殊或意外的因素影响,如加工中刀具突然崩刃等,则这个分布曲线将接近正态分布曲线,然后对分布曲线的形状、位置、有关参数进行分析,找出产生误差的原因,进而采取相应的解决措施.     

粉质仪和拉伸仪在面粉生产中的应用

在介绍粉质仪和拉伸仪结构和原理的基础上,探讨了粉质曲线中吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度和评价值等指标与面粉品质的关系,以及如何根据拉伸曲线中面团最大拉伸阻力、延伸度和拉伸曲线面积等指标来评价面团品质,并结合生产实际,概述了粉质仪和拉伸仪在面粉生产中的作用。     

翻转式双轴浆叶式饲料混合机

饲料混合机作为饲料加工过程中的主要设备,其性能的好坏将直接影响饲料产品的质量和生产效率.传统的饲料混合机不仅效率不高,而且配料精度低,能耗比较大,已经不能满足饲料业的发展要求.翻转式双轴浆叶式混合机具有混合周期短、混合效果好、能耗低、出料干净和对不同物料混合的适应性强等优点,它把入料口和出料口合二为一,卸料速度快,残留量小,可使物料进行多方位的复合运动和在失重区域内的自由运动,避免了比重和颗粒度差异较大的物料组分在混合中产生偏析与再度分级现象,确保了混合均匀度.     

微型泵专用电动机的改进设计

针对微型水泵的工作要求，讨论了其配用电动机在冲片槽形、定转子槽数、绕组型式、温升、电容器端电压、起动力矩等方面的设计特点；在通用标准电机设计方法的基础上，提出了改进设计方法。经多规格电机的设计验证，方法实用，效果明显。     

玉米免耕深松播种机的设计与试验

针对小麦收割后残茬覆盖表面影响玉米播种以及由于旋耕深度不够导致土壤形成坚硬犁底层的问题,设计了玉米免耕深松播种机。该玉米免耕深松播种机主要由机架、防堵装置、S弹齿型振动深松铲、圆盘开沟器、排种装置、排肥装置、种肥箱,以及镇压轮等组成,可一次性完成清除残茬杂草、深松土壤、开沟播种、覆土施肥和种后镇压等工序。田间试验表明:该玉米免耕深松播种机可实现8km/h高速作业,播种质量、苗带清理质量、深松质量完全满足免耕深松播种的农艺要求,作业效果良好,特别适合我国小块土地作业,且省工省时,具有很大的经济效益。