基于阿里云的便携式多功能农田信息采集系统设计

为满足精细农业对适时、准确的田间数据的需求,设计一套便携式农田信息采集系统,实现叶绿素相对含量、温度、湿度、光照强度和地理位置等农田信息的检测和采集,结合GPRS技术和阿里云服务器,将采集数据存储在云端,提高信息的可靠性、适时性,通过农田信息软件系统,实现对农田信息的远程访问、本地存储和处理等。实验结果表明,系统运行稳定,数据可靠。     

基于Android的农田环境监控APP设计

为适应现代农业高效、节能的发展需要，设计了一款基于Android的农田环境监控系统，实施农田作物生长环境的实时监测和远程调控。借助于田间传感器实时采集到的田间信息，通过无线wifi传输到云端；手机APP访问云端数据，用户借助手机APP对农田环境实施远程、智能化调控。测试结果表明，系统数据传输准确率为100%，功能运行可靠，系统具有较好的实用性。      

无线传感器网络农田环境监测管理平台设计

无线传感器网络在现代农业中有着广阔的应用。为此,针对农田环境场景,设计了一个基于无线传感器网络的农田环境信息监测管理平台。采用GPRS网络和Socket通信编程技术,将无线传感器网络节点采集的田间环境参数数据存储于服务器数据库中,由C#编写的网站平台发布监测信息。该平台能够将农作物种植地的关键环境参数准确直观地展示给用户和管理者,高效地实现了农田环境信息监测。     

MINI温室智能种植系统构建

目前,在温室里智能化种植各种植物、花卉成为一种新时代的休闲方式。为此,针对小型温室内植物栽培种植,搭建了一种温室智能种植系统。系统基于家庭与科研用小型温室,利用Mitsubishi FX1N PLC附带Kinco触摸屏及GRM无线通讯模块,实现人机交互、远程控制功能,完成种植穴盘的自动输送、种植对象的自动浇水、长势监测等功能。系统远程控制利用Android手机作为终端,采集的信息可以传到云端及控制器上,并通过云端把当前数据实时上传到APP端和WEB端,同时数据保存在云服务器的微控制器上,实现与云端及UI的通信。运行试验结果表明:系统能够完成自动输送、自动浇水及长势监测等功能,并可通过数据库调取植物长势图片。     

猪舍自动清粪控制系统设计与实现

本文设计了一种猪舍自动清粪控制系统,主要包括刮粪板和保温隔热门、猪舍内外环境数据采集、清粪设备运行状态监测、主控制单元、自动清粪控制APP五个主要部分,并在云服务器的模型对接上传数据以及下达控制指令。通过传感器采集环境数据定时上传云服务器,经模型计算后得到控制指令,发送给舍内主控制单元,进而控制刮粪板及保温门的协同工作,清粪运行状态监测装置反馈运行状态至云服务器,同时APP可以后台监控数据及下达控制指令,最终实现猪舍内粪污的动态化清理。     

联合收割机脱粒状态监测及故障诊断系统设计

针对联合收割机在环境恶劣多变工作条件下关键部件状态不易监测,且系统发生故障无法及时排除的问题,设计了联合收割机状态监测及故障诊断系统。利用数据采集系统获取联合收割机工作参数(包括温度、转速和振动参数),通过云端通信模块实现数据与手机客户端的对接,用户采用Android客户端获取联合收割机实时运行状况,可通过设置相关阈值实现故障预警及报警。试验结果表明：利用WIFI无线通信技术和RS485串口通信技术相结合,通过Socket方式可以实现Android客户端与服务器的数据通信;所监测的温度、转速、振动速度及振动幅度的曲线图及数据能够实时动态更新,数据延迟为100ms,满足监测要求。所提出的联合收割机脱粒系统故障诊断方法,能够准确做出故障预警及报警,具有较高的可靠性。     

农田信息监测与蓝牙无线传输系统设计

通过利用蓝牙技术和传感器构建了农田信息监测系统,从而实现了农田信息的实时监控。设计中对采集到的数据利用蓝牙无线技术传输到PC机中进行实时显示,同时在采集现场利用液晶显示屏显示数据。利用蓝牙的双向通信的功能,系统可方便地通过发送指令来实时发送数据,从而避免系统不停地发送数据。另外,系统还实现了蓝牙多机通信的功能,能获得不同环境下的环境参数。该系统的实现有助于探讨蓝牙技术在"传感器网"领域中应用的可能性。     

基于无线传感器网络的设施农业环境智能监测系统设计

在移动互联网快速发展与广泛应用时代,为高效实现对设施农业环境数据的监控与管理,鉴于农业设施环境布线复杂,研究以ZigBee无线传感器网络为基础,应用STM32F429ZGT6微处理器体系,实时采集环境的图像、温度、湿度、光照强度以及二氧化碳等传感器数据,并通过MC35i GPRS无线通信模块将采集的数据传输到云端管理服务器。试验结果表明:移动终端应用软件管理系统能够实时监测无线传感器网络采集的数据,无线数据传输丢包率小于0.86%,数据传输响应时间小于1 s,系统运行稳定可靠,能够精准感知设施农业环境数据,具有相对较好的推广应用价值。     

基于LabVIEW开发环境下的农田智能精准灌溉系统设计

设计采用功耗低、响应快的数字土壤湿度传感器SM2801B进行湿度信号的采集,由STC12C5A为核心的节点进行土壤湿度数据筛选处理,通过TTL转485模块将数据上传至以STM3为核心的主控制器,记录主控开关状态并将数据上传至上位机。上位机结合虚拟仪器技术的设计思想,利用LabVIEW开发环境,开发了包括串口匹配、数据处理、校验、显示、报警、存储及历史数据查询等模块在内的农田土壤湿度采集系统,实现虚拟仪器开发环境下土壤湿度的实时检测的农田智能灌溉系统。     

农田环境信息采集与远程监测系统

为实现大面积区域农田环境的实时远程连续监测,对比保护性耕作和传统耕作技术的农田环境信息,开发农田环境信息采集与远程监测系统。该系统利用STC12C5A60S2单片机为核心控制器,通过GSM(Global System for Mobile Communications)无线传输网络进行SMS(Short Messaging Service)信息发送,利用太阳能电池板对采集节点进行供电,通过GIS(Geographic Information System)软件进行农田环境的实时监测。实验结果表明:远程监测系统能够连续准确地传送实时数据,监测时间分别为播种期,生长期,收获期,系统在传统耕作模式下检测精度为97.30%,95.18%,96.64%,在保护性耕作模式下检测精度为96.39%,95.11%,95.34%;在中国北方玉米生长季节,保护性耕作土壤含水量明显高于传统耕作土壤含水量,并且当降雨量减少时,采用保护性耕作的土壤水分利用率较传统耕作技术有明显的提高。     

鱼菜共生环境中多参数监测系统设计与试验

实时监测鱼菜共生系统中的关键环境信息对整个系统的水质调控具有重要意义。设计一种基于GPRS的多参数环境信息监测系统，系统可对水产养殖区与蔬菜栽培区中共11项环境参数进行远程监测，并将数据上传至云端服务器，再通过PC端以及移动端实现实时监测、历史数据查询、远程调控等功能，联合多种环境信息对氨氮的组成以及水质状况进行分析，同时将获取的环境数据通过多元线性回归的方法建立离子氨浓度预测模型。试验结果表明，设计的系统运行平稳，数据采集成功率约为99.53%；建立的离子氨多元线性回归方程决定系数R2为0.817，预测结果平均绝对百分比误差MAPE为4.68%，可以有效预测养殖环境的离子氨浓度，实现预警。     

农田环境信息采集机器人设计与试验

农业信息采集主要收集农作物的生长状况和所处的环境特征,作为农艺操作的依据。传统的信息采集主要依靠人工观察记载或仪器测量记录,获得的数据量有限,参考价值不高。为此,设计了一种以铝合金框架车体为平台的轮式机器人,具有行走控制、路径识别和信息采集的功能,且在农田环境中行走平稳,能够识别田间的空行和作物并规划行走路径。试验结果表明:机器人采集的信息数据与人工测量数据之间差异很小,符合农田环境的实际情况,可以为农业的信息化和智能化提供技术支撑。     

基于GIS的农田小气候环境可视监测系统

根据农田小气候环境监测的特点,分析了利用多传感器采集的小气候环境参数的时间、空间分布特性。针对小气候环境监测环节中对地理空间分析和数据可视化的具体需求,研究了农业物联网信息感知、物联网资源与地理信息系统(GIS)融合、感知数据可视化等技术,建立了物联网资源与GIS融合的统一接口规范,并以GIS为基础,设计了多种可视化方法对采集到的多维小气候环境数据进行同步展示和可视分析。在此基础上,研发了Web GIS平台,集成了地理空间分析组件、可视化监测服务组件和基于地理位置的智能移动端应用。实现了基于GIS的农田小气候环境可视监测系统,通过不同终端设备提供可视监测服务,方便农业参与者随时随地掌握农田的小气候环境。     

农业机器人避障算法的研究

为了保证农业自主移动机器人能够在非结构的农田环境下灵活自主的行走,一个关键的技术就是能够准确地判断农田中障碍物的方位以及机器人与障碍物之间的相对位置,从而选择正确的路径。为此,提出了一种距离传感器结合图像边缘检测技术的避障算法,通过超声波测距传感器与PSD(位置敏感传感器)红外测距传感器对农田中的障碍物进行检测,利用CCD摄像头采集机器人所处农田环境中的图像信息并在Linux系统中利用OpenCV函数库进行图像处理,得到图像的边缘信息,从而判断出可行的路径。     

基于冠层温度和土壤墒情的实时监测与灌溉决策系统

设计了一个可以在线连续监测田间作物冠层温度、环境信息和土壤墒情的实时灌溉决策系统,并将其安装于农田进行了1 a实际运行和观测。系统采用太阳能供电和微处理器进行数据采集和管理,为野外的实际应用提供了保障。系统配置了红外温度、空气温/湿度、土壤水分/水势等传感器,能够及时采集田间全面的同步数据,排除了异地观测所形成的数据误差。采用悬臂式多点采集下垫面红外温度检测方法,可以快速采集更多和更高精度的数据,避免单点测量的人为误差。系统配备的快速锁紧装置,能够根据下垫面作物的生长情况进行传感器位置高度调节,使检测数据更符合田间实际情况。通过运行管理和监测数据分析可见,所监测数据能够很精细的刻画田间作物实际生长状况,可以用于灌区综合灌溉决策,实现田间精量灌溉管理和控制,为灌溉管理的精量化和智能化提供数据支持。     

农情监测多旋翼无人机系统开发及性能评估

现代农业要求农业生产者实时、准确、全面地了解农作物的生长环境和生长状态。与传统的人工田间调查方式相比,无人机是一种高效的农田信息获取平台。本研究将自主研发的八旋翼无人机与农田信息采集设备进行整合,形成了一套用于农情监测的无人机系统,实现了无人机按照预设航线自动巡航并采集农田遥感图像、地理位置信息以及环境照度信息。经测试,在飞行中,图像采集设备能够稳定维持垂直对地的姿态并进行拍摄,采集的数据能够拼接成完整的农田正射影遥感图像。测试结果表明研发的无人机系统能够满足低空农情监测作业要求。与商业化产品相比,该系统避免了因任务设备与飞机独立工作而导致重拍、漏拍的情况,实现了无人机与任务设备高效协同作业。     

基于嵌入式技术的农田信息远程采集系统

根据农田信息远程监测的特点, 提出了一种基于嵌入式系统和无线远程通信技术相结合的系统解决方案.该系统以ARM7 CPU 为硬件核心, 通过μC/ OS-Ⅱ嵌入式操作系统的调度与管理, 实现农业信息的实时采集与处理, 然后经由GPRS 无线移动通信模块发送至数据中心服务器.服务器接受数据,并采用ASP.NET技术实现动态WEB 发布.该系统的实现满足了农田信息远程监测的各种需要,为农田信息现代化提供了重要支持.     

基于云平台设施种植监测系统设计

在"互联网+农业"的背景下,为有效的对温室内植物生长环境进行监测与管理,实现"一个中心、一个平台"的管理模式。通过物联网、移动互联网、云计算等信息技术与传统农业生产相结合,搭建农业智能化、标准化生产服务平台。本系统硬件微处理器模块采用MSP430,无线射频模块采用CC1101对数据进行传输与接收,采用多传感器自适应融合算法对环境数据进行处理,通过阿里云(ECS)技术将中间件部署在云端作为信号传输中介。系统能够实时监测环境信息、温室画面,并且能够依赖网络从云服务器下发指令远程控制温室内机构,达到适宜作物生长的环境。该系统稳定可靠,数据传输误差小于8%,保证数据不丢失。     

基于物联网的农林环境长期监测系统

针对农林环境中复杂的实际情况,设计一种基于物联网的农林环境长期监测系统。系统采用基于CC2530芯片的Zigbee无线传感器网络节点、电源控制硬件电路和基于ARM11的现场服务器,利用太阳能电池供能,通过对IEEE802．15．4和IEEE802．11协议进行转换,将数据通过无线网桥远程传输给管理服务器。该系统能够监测农林环境中的温度、湿度、光照强度、pH值等,可长期对农林环境因素进行采集、监测和分析。     

GPS组合模糊控制的农田机器人导航系统设计

设计了一种GPS组合模糊控制的农田机器人导航系统,采用GPS对田间Ι坐标定位;模糊控制对田间Ⅱ坐标定位。根据GPS信号接收机能够确定农田机器人所在田间行;根据导航角、导航距建立模糊控制规则及数据库,确定农田机器人在行间的行走路线。通过Matlab Simulink软件对输入、输出信号及误差反馈量E模拟仿真显示:GPS组合模糊控制对农田机器人导航易于实现、系统响应快、鲁棒性好。