基于物联网的保育猪舍环境监控系统

保育猪舍内部小气候环境对确保仔猪的正常生长关系重大,该文基于物联网技术开发了保育舍环境可视化调控系统。采用Zigbee无线技术将舍内各保育床及周围设备组成无线网络系统,以ARM-LINUX嵌入式服务器为现场控制中心。系统依据分布于各保育床内的传感器获得的环境参数,精确调节各保育床内的小气候环境。通过WIFI无线技术将服务器与INTERNET无缝连接,使用户端延伸并扩展到猪舍及室内设备,实现环境与设备之间,环境与人之间进行信息交换。采用B/S(浏览器/服务器)模式,实现通过浏览器远程实时监控猪舍。试验结果表明,该系统性能稳定,信息无线采集、环境自动调控及远程可视化调控均达到实际需求,适合保育猪舍环境智能化精准管理,可应用于自动化、智能化的牲畜养殖中。     

基于无线和短信环境安全型猪舍监控技术研究

通过无线和短信结合,实现了对环境安全型猪舍的监控。系统由无线智能传感器、无线或短信通信终端、监控中心和执行节点四部分组成,采用集散控制方法。监控中心是整个系统的核心,对数据进行集中管理、分析和处理,其他部分负责数据采集、传输和执行。     

基于辐射供热和个性化送风的分娩猪舍环境保障系统

为解决目前分娩猪舍内环境调控系统能耗大,传染病交叉传染风险高的问题,将人体热舒适理论应用于养殖动物,提出应用辐射供能和局部送风技术进行母猪分娩猪舍的环境调控。该研究结合工程案例,基于CFD软件对安装新型环境调控装置的产房内动物体感温度和空气流动进行了模拟仿真分析,并同常规空调系统的全年能耗指标进行了计算和比较。结果表明,通过辐射供能和上送下排局部送风技术,可以在确保动物所处围栏内空气温度适宜（16～27 ℃）的同时减少排风热损失,系统能耗相较于传统的湿帘风机系统可降低42.04%。该系统可在节约能源的同时优化猪舍内气流组织,减小动物间传染病交叉感染风险。     

密闭式猪舍多环境因子调控系统设计及调控策略

大多数猪舍环境调控是建立在传统控制方法基础上的单一环境变量控制系统,难以对具有多个变量的系统建立精确的数值模型。该文基于模糊控制理论,以温度偏差和温度偏差变化率作为输入量,以通风模式和加热模式为输出控制量建立温度控制器;以相对湿度偏差和氨气浓度偏差为输入量,以通风模式为输出控制量建立通风控制器;并对不同季节多环境因子进行模糊化及逻辑推理,生成不同季节的调控策略及规则,建立2个具有双输入变量的非线性控制系统,加入动态补偿控制,优化猪舍环境调控系统。该文以在美国普渡大学环境研究猪舍监测所得的数据对建立的方法进行了模拟验证。结果表明,舍内温度与设定值最大相对误差为5%,实现了舍内温度稳定控制;舍内相对湿度与设定值最大相对误差为6.3%,充分满足湿度控制要求;猪舍氨气浓度变化范围为2.0~3.7 mg/m~3,远远小于设定值9.1 mg/m~3。因此,该文提出的猪舍多环境因子模糊控制系统及策略,能够很好地满足猪舍环境控制要求,为解决寒冷冬季猪舍温度与通风调控提供可行的思路。     

基于Ecotect的不同墙体材料猪舍光热环境和热性能分析

北方地区冬季寒冷漫长,为探究北方冬季养猪的采光及保温问题,该文基于Ecotect软件,以吉林省内某大型猪场的典型猪舍为对象,等比例建模仿真,研究猪舍的光热环境及猪场生产区光环境,探究猪舍内不同高度的采光系数及猪场生产区采光情况,分析4种形式不同墙体材料猪舍的保温性能。结果表明,试验猪舍各研究高度采光系数均高于2%,满足绿色建筑标准;猪场生产区采光良好,在大寒日的太阳辐射量可达5.38 MJ/(m2·d),日照充足无遮挡;通过对比4种形式不同墙体材料猪舍的逐月能耗值,计算出4种形式猪舍中黏土多孔砖猪舍、泡沫混凝土猪舍、酚醛夹芯板彩钢猪舍和低密度聚乙烯薄膜温室大棚猪舍的保温性能最好,考虑成本后更推荐炉渣砖砌体猪舍、粉煤灰加气砌块猪舍、聚苯夹芯板彩钢猪舍和低密度聚乙烯薄膜温室大棚猪舍;通过将试验实测值与软件模拟值进行数据对比,计算得出相对误差范围为0.74%～8.62%,验证了模型的可靠性。该文可以为探究北方猪舍的光热环境提供理论依据,为建筑设计师在方案实施前提供更多优化设计方案的思路。     

不同类型猪舍建筑的环境评价

该文对山东省主要类型猪舍在春、夏、冬季节环境下的使用效果进行了研究，测定了舍内外温度、湿度、气流速度、光照度、舍内空气中氨气浓度及大气落菌数等指标，以便为合理的猪舍设计和环境控制提供科学依据。结果表明半开放式猪舍冬季在运动场部分用塑料薄膜覆盖，可以显著提高舍内温度(P＜0.01)(2.1℃)，但其温度状况仍较封闭式猪舍差(P＜0.01)，且湿度偏高；在夏季半开放式猪舍内气流速度较低，舍内温度仍显著高于舍外(P＜0.01)。对于封闭式有窗猪舍，有吊顶及密封效果较好的猪舍冬季的保温效果较好。夏季猪舍内气温高于     

分娩猪舍滴水降温系统的试验研究

为了满足母猪和新生仔猪对环境温度要求的不同,研制了一种新型的滴水降温系统。滴头和正压风道安装高度离饲养面１．２ｍ,平面位置在猪栏头端,距栏０．３ｍ,水滴以２Ｌ／ｈ的速度滴到母猪的头颈部,同时正压风管将风送到猪头的周围。试验结果表明,当舍内温度为３２．５℃时,母猪体温为３９．９～４０．２℃,滴水降温系统运行后,母猪体温可降低０．５℃,母猪头部的平均风速为０．６～０．８ｍ／ｓ。这种新型的局部降温系统不仅能同时给母猪和新生仔猪提供舒适的环境,而且比传统降温系统节约投资３０％。     

防暑、保温、防蝇猪舍的建筑设计

采用砖瓦水泥钢筋和塑料薄膜或遮阳网建造冬保暖、夏防暑防蝇、造价低廉的双列育肥猪舍和单列繁殖猪舍，冬天不加热源，舍温可达１０℃以上，夏季比舍外低３～５℃。在气温高达３５℃以上时，采取喷雾或滴水降温，可在这种简易舍中实行常年配种繁殖，育肥舍年出栏肥猪三批以上。育肥猪舍造价８０～１００元／ｍ^２，母猪舍１００～１５０元／ｍ^２，是山东省广为选用的规模养猪场建筑模式，十分适用于广大农村规模养猪企业。     

防暑、保温、防蝇猪舍的建筑设计

采用砖瓦水泥钢筋和塑料薄膜或遮阳网建造冬保暖、夏防暑防蝇、造价低廉的双列育肥猪舍和单列繁殖猪舍，冬天不加热源，舍温可达１０℃以上，夏季比舍外低３～５℃。在气温高达３５℃以上时，采取喷雾或滴水降温，可在这种简易舍中实行常年配种繁殖，育肥舍年出栏肥猪三批以上。育肥猪舍造价８０～１００元／ｍ２，母猪舍１００～１５０元／ｍ２，是山东省广为选用的规模养猪场建筑模式，十分适用于广大农村规模养猪企业。     

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。     

基于模糊控制的精确灌溉系统

设计了基于模糊控制的节水灌溉系统,由作物蒸腾量和土壤水势为输入,以作物需水量为输出,通过对输入变量的模糊化、模糊推理和反模糊化,获得了作物的需水量,采用三星单片机为核心,由作物蒸腾和水势变送器分别测量作物蒸腾量和土壤水势,使用分段模糊控制策略构成灌溉系统。试验结果表明：该系统能快速准确地计算出作物的需水量,有效地实现了节水灌溉。     

基于Matlab和模糊PID的汽车巡航控制系统设计

该文设计了一种基于Matlab和模糊比例积分微分PID(proportional-integral-derivative)的汽车定速巡航控制系统,该巡航控制系统由模拟数字信号输入装置、定速巡航控制电子控制单元和节气门执行器等器件组成。为提高汽车巡航的精度和稳定性,提出了一种基于Matlab和模糊PID的自适应模糊控制方法,该控制算法在线优化模糊控制规则以及输出比例因子,既保留了传统模糊控制的优点,又有效改善了系统的控制品质,实车试验结果表明,试验车(上海大众帕萨特1.8MT)在40、60、80、100km/h定速巡航控制系统稳定时间分别在38、53、65、80s,超调量分别是0.5、0.4、1.2、1.0km/h。该系统稳定速度快,超调量小,系统工作稳定,可以较好地满足汽车巡航系统中控制需求。     

种鹅舍环境智能监控系统的研制和试验

针对种鹅反季节繁殖生产中硬件设备功能低下、难以实施舍内环境操作的适时精细调控、难以获取记录舍内环境数据进行问题溯源等问题,提出一种专门应用于种鹅反季节繁殖生产舍的环境智能监控系统。该系统通过BP神经网络建立温湿度智能调控模型,取代人工手动操作以满足舍内环境要求。通过GPRS模块无线传输舍内环境参数,并利用其GSM功能通过移动终端远程控制风机、照明、水泵等设备。以EXT、Hibernate和Spring为基本框架技术,构建了轻量级、强壮的多级缓存的J2EE企业级Web应用程序,实现鹅舍环境参数的远程监控,并与现有商用人工控制器进行了现场试验和性能对比。试验结果表明:该智能监控系统长期运行稳定、可靠,能够满足鹅反季节繁殖对光照和温湿度的环境调控要求。与人工粗略控制、上海梵龙的畜禽控制器相比,控制精度分别提高5.49%和2.83%。在夏季风机湿帘负压通风降温时测定的舍内温度相对于设定值的均方根误差分别为0.202、0.494、0.372℃,相对湿度相对于设定值的均方根误差分别为1.745%、3.166%、2.621%,控制效果显著优于人工粗略控制和现有控制器(P0.05)。在精准的光照调控下,种鹅均能按预期的时间开产,并在高峰期长期维持产蛋率35%~45%,表现出稳定、良好的产蛋性能。     

采用交叉补偿解耦的乌龙茶自动烘焙机温湿度模糊控制

清香型乌龙茶烘焙机温湿度控制存在严重交叉耦合及大滞后特性,其模型参数不确定,难以获取精确的温湿度控制精度。利用模糊推理合成规则,提出了一种有效的交叉解耦手段,获取较精确的温湿度控制结果,较好解决了控制对象的交叉耦合和滞后问题。MATLAB(matrix laboratory)软件仿真结果表明该方法响应速度快,控制精度高、超调量小,无需建立精确的系统模型,能够满足茶叶烘焙机温湿度精密控制的要求。实际运行表明,温湿度误差可控制在理想的精度范围,温度控制误差不大于1℃,相对湿度误差不大于2.5%。     

基于无线传感网络与模糊控制的精细灌溉系统设计

为准确判断作物需水量并确立合适的灌溉控制策略,实现作物的自动、定位、实时与适量灌溉,设计了基于ZigBee无线传感网络与模糊控制方法的精细灌溉系统。该系统通过ZigBee无线传感器网络采集土壤水势与微气象信息（包括环境温度、湿度、太阳辐射与风速等）,并传输灌溉控制指令;结合FAO56 Penman-Monteith公式计算农田蒸散量,并将农田蒸散量和土壤水势作为模糊控制器的输入量,建立了多因素控制规则库,实现了作物灌溉需水量的模糊控制。试验结果表明该系统经济实用、通信可靠、控制准确性高,特别适用于中小型灌溉区域的精细灌溉。     

基于模糊控制的流量控制阀仿真

采用小型针阀、直流电动机及减速器设计了机电流量控制阀,解决了变量喷雾过程中药液微小流量的控制问题。构建了机电流量控制阀传递函数的数学模型,并为之设计了模糊控制算法。对该流量控制阀进行了模糊控制和PID控制的MATLAB仿真,结果表明：模糊控制在响应速度和超调量方面优于PID控制,稳态误差两者均在±3.0%以内。     

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。     

设施环境无线监控系统的设计与实现

针对设施农业生产环境监控过程中信息监测点和设备控制点分散的情况,设计了一种具有自组织跳转数据传输功能的通用性无线监控系统.以具有ZigBee无线数据传输功能的JN5121模块为核心,设计传感器输入接口和设备控制输出接口,研制实现现场信息的获取和设备控制的前端无线节点;以ARM9为核心扩展多种资源接口作为监控系统主机硬件,在Linux操作系统平台下使用MiniGUI编制监控功能和人机交互界面,通过对前端无线节点的统一协调指挥,完成对环境信息的采集分析和对设备的综合控制.结果表明,系统具有成本低、通用性强、可扩展性强、可靠性高等特点,可方便地应用于温室、大田、养殖等到各种场合的环境监控,从而满足用户的不同需要.