基于物联网的内河小型渔船动态信息监控系统设计

为规范内河流域渔业生产秩序,保障渔船作业安全,该文设计了基于物联网的内河小型渔船动态信息监控系统。该系统集成了无线传感器网络、远程信息传输、远端后台监控等多种技术方法。其中,无线传感器网络主要用于获取包括渔船位置、电捕鱼违法监测信息和渔船超载检测信息等渔业现场数据。依靠Zig Bee技术,该网络实现了对不同类别传感器数据的汇聚、判断以及远程播发。远程信息传输是利用GPRS/GSM移动通信网络与互联网传输技术,实现了多渔船作业信息向后台监控中心的实时传输。后台渔政监控中心,具有渔船在电子地图上的识别与定位,渔业生产的实时监控以及渔政执法的决策辅助等功能。该系统经测试,可满足内河流域作业渔船在实时监管和安全保障等方面的需求,提高了农业渔政管理的水平。     

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。     

无线数据传输在节水灌溉自动控制中的应用

采用自动控制技术实现节水灌溉是当今的发展方向之一。该文给出了节水灌溉自动化系统中的无线数据采集子系统、节水灌溉自动控制子系统、系统控制软件结构设计和抗干扰措施。利用nRF903收/发芯片实现数据的无线传输,采集端将传感器的输出信号进行模数转换,利用无线数字传输技术将数据发送到接收端,在接收端对数据进行存储和显示。该文从硬件和软件两方面描述了系统的设计及实现方法。实践证明,该系统使用灵活,数据传输可靠,更适合不便连线的测试和控制场合应用。     

种猪数字化养殖平台的构建

目前,虽然中国规模化养猪业快速发展,但是饲养设施和技术手段与发达国家相比仍然相对落后。该文提出数字化种猪养殖平台,利用先进技术和管理方法提高养猪业效益。整个平台从种猪生产过程和个体信息的管理到数字化监管等方面作了详尽的阐述,并逐一给出平台中各组成子系统的构建方法,利用无线射频识别（RFID）、智能控制、网络传输等多项数字化技术和手段,完成平台的建设,包括饲料的自动输送和精细饲喂系统、猪舍环境智能化调控及数字化表达、猪只个体信息的数字化表达和猪舍实况的可视化监视、种猪养殖全过程的网络化监管。该平台作为内蒙古科技园区数字化养殖的具体示范实例,将数字化技术应用到种猪生产,体现了农牧业生产过程科技化的基本理念。     

多环境参数控制的猪养殖箱设计及箱内气流场分析

在规模化养殖中猪舍环境日益重要的背景下,为了便于研究猪舍内不同环境对猪健康的影响,该文设计了基于多环境参数控制的猪养殖箱。养殖箱采用气流自循环的通风模式,通过ANSYS对该养殖试验箱的气流场走向、模式以及风速适宜性进行模拟仿真。该养殖箱利用环境因子检测模块中的传感器集成节点和激光NH_3传感器实时获取养殖箱内的温度、相对湿度、NH_3浓度、CO_2浓度、风速等环境数据,并通过通信中转节点STM32发送至主控制器可编程逻辑控制器(programmable logical controller,PLC),PLC对环境数据进行处理,并根据已处理的环境数据进行环境调控,实现箱内环境的自动控制。与此同时,PLC将环境数据上发至上位机PC,通过WinCC监控软件实现了环境数据动态显示,通过VB脚本实现了历史数据自动定时导出至Excel文件功能。养殖箱气流烟雾试验、空箱试验以及保育猪养殖试验结果表明:养殖箱内气流走向形成大循环,且通风无死角,养殖箱环境控制系统的温度控制精度为±1℃,相对湿度可以控制在50%～80%的适宜范围内,NH_3浓度控制精度小于±3í10-6,CO_2浓度可以控制在1540í10-6以下,养殖箱能够在较长时间稳定运行的同时,实现了箱内温度、相对湿度、NH_3浓度、CO_2浓度等环境因子精确控制,为不同环境的养殖试验提供试验平台。     

生猪养殖业污水排放智慧监管系统的设计与实现

为了对生猪养殖业污水的治理过程进行监控和违规排污预警,该文提出了养殖污水实时监管策略,设计并实现了生猪养殖污水治理智慧监管系统。该系统通过信息采集模块收集养殖污水排放的实时数据,实现养殖污水实时数据监测、预警分析等功能。其中集中治理的监管是根据安装在槽罐车上的GPS数据和污水集中处理厂的信息,判断污水是否被运送到指定地点排放;工业治理的监管是采用模糊推理理论,以监管因子的浓度偏差及偏差变化率为输入量,相应的污水预警等级作为输出量,对监管因子进行模糊化及逻辑推理,建立相应的模糊监管子系统,生成工业治理监管规则及策略;针对生态治理的监管,构建了相应的监管策略和Ecological数学模型,该模型以监管策略为依据,对实时数据进行定性与定量分析预测,实现对偷排漏排、满溢等违规排污现象的判断。试验结果表明,系统预警准确度为96.17%,平均误差时间为33.22 s,违规排污量平均值为15.77 L,能够满足养殖污水排放监管要求,对提高监管效率具有重要意义。     

基于GPS和GPRS的远程玉米排种质量监测系统

为了获取区域内的玉米播种质量信息并对其进行远程监测与管理,提出了基于GPS和GPRS的远程排种监测系统。该系统利用PVDF(polyvinylidene fluoride,聚偏二氟乙烯)压电传感器实时监测指夹式排种器播种质量信息并通过GPS接收器实现了播种质量信息位置的精确定位;同时,系统通过GPRS DTU模块的应用和远程服务器软件的设计,实现了播种质量信息数据的远程传输与管理。试验结果表明,该系统播种量检测精度为97.4%,漏播检测精度为96.1%,重播检测精度为95.9%,该系统能够有效检测玉米播种质量并具有监测数据远程监管的功能。     

基于远程通讯的农田信息管理系统设计与实现

为实现农田信息远程智能化管理,该文按照软件工程思想设计并实现基于远程通讯的农田信息管理系统。远程农田信息管理系统是移动式农业智能服务系统的一个重要组成部分, 是实现农田信息管理的核心。远程农田信息管理系统通过GPRS实时接收来自移动终端（农田PDA）的农田信息数据,将其存放到农田信息数据库中;按照农田处理模型对其进行分析、处理,并进行可视化表达,为农田变量控制提供决策支持。根据系统的主要功能,将系统划分为地图管理、PDA管理、数据管理和系统管理等四大模块。远程农田信息管理系统实现了农田信息的实时采集、处理、可视化和传输,为用户提供全面的决策信息和技术支持。     

基于物联网的荔枝园信息获取与智能灌溉专家决策系统

为实现荔枝园环境的实时远程监控和精准管理,设计基于农业物联网的荔枝园信息获取与智能灌溉专家决策系统,该系统通过信息采集终端模块实时采集荔枝园的土壤含水率、空气温湿度、光照强度、风速和降雨量等环境信息,通过无线传感网将数据包发送到网关上,网关通过通用无线分组网(general packet radio service,GPRS)将处理后的数据包传输到云服务器,专家系统根据采集到的环境数据,结合专家知识,建立多个决策数学模型,实现计算作物需水量、预报灌溉时间、灌溉最佳定量决策、根据灌溉制度决策等决策功能,将决策结果反馈到控制终端模块进行智能监控。经试验,对比系统多参数决策和一般的单参数决策得出的结论,多参数决策的准确性更高;灌溉区域的土壤含水率平均值为17.4%,满足荔枝树生长所需的土壤含水率条件,说明系统的灌溉决策具有比较强的实时性。且系统预测能达到75%的准确率,说明系统的预测实时性比较好。该系统实现了荔枝园的环境信息获取与智能灌溉,能指导用户更好地管理荔枝园。     

智能化土壤侵蚀遥感解译系统

从智能化土壤侵蚀遥感解译系统原理、系统总体结构、系统各模块结构和系统检验 4个方面阐述了智能化土壤侵蚀遥感解译系统的计算机实现过程和精度检验 ,认为通过遥感影像激发土壤侵蚀专家对区域土壤侵蚀因子及其土壤侵蚀信息的认识 ,并记录他们的知识数据 ,建立知识库 ,用于土壤侵蚀信息自动提取是一种新的科学、高效的土壤侵蚀信息提取方法     

农田水分监测与决策支持系统的实现

农田水分的实时采集、传输与处理是精细农业中实现节水灌溉的重要环节，而长期困扰该环节的一个技术瓶颈是实时数据的分布式采集与联动式决策的一体化处理。该文提出了一种基于GSM和FSK技术的农田水分监测与决策支持系统解决方案。该系统采用AT89C51单片机、嵌入式MCU结合TC35T模块、FSK模块和传感器组成数据采集终端，通过FSK调制技术实现不同采集单元间的分布式数据通讯。采集到的数据通过GSM网络传至PC监控机，经水分决策支持系统将决策结果以SMS短信形式发送到用户手机上。该系统在新疆兵团111农场70 hm²滴灌棉田得到应用，实现了农田水分实时监测、数据无线远程传输与灌溉科学决策的智能化管理。该系统的实现为大范围、多测点无人值守农田进行数据采集、传输和处理提供了一套可行的技术框架。     

集成GPRS、GPS、ZigBee的土壤水分移动监测系统

为了实现土壤水分数据的实时采集、处理、可视化与上传,开发了移动式土壤水分监测系统。系统由集成ZigBee协调器、GPS模块、GPRS模块的PDA和基于ZigBee的土壤水分传感器移动节点组成。ZigBee模块主要用于PDA和移动传感器节点间的无线通信,使PDA能无线获取土壤水分传感器信息,并能控制传感器供电电源的通断。GPS模块用来实时获取传感器的位置信息,为绘制土壤水分时间和空间分布图以及为精细灌溉决策系统提供支持。GPRS模块用来将绑定的节点号、经纬度信息、土壤水分信息通过TCP/IP协议上传至互联网远程上位机,以实现土壤水分时空变异的远程监测。系统既能在PDA内存储信息又能上传互联网,具有良好的便携性和可视性。性能试验结果表明,系统可实时准确远程传输测量数据,内嵌软件根据测量结果绘制的土壤水分空间变异分布图可有效指导精细灌溉。     

基于无线信号传输的喷头水量分布测试系统

现有喷头水量分布测试中存在雨量筒移动难,雨量传感器寿命低,水量分布软件无法展现水量分布图全貌的问题。该文提出了一套基于无线信号传输的喷头水量分布测试系统的解决方案。该系统采用Zig Bee无线技术和霍尔无触点开关改进了传统的双翻斗雨量筒。试验时按照水量分布测试要求将雨量筒以方格或径向布置在整个试验场,每个雨量筒都被编号并作为终端设备于整个网络中发送雨量信号,信号经路由器转送给Zig Bee协调器节点接收数据,最后通过串口由上位机接收。上位机采用Matlab的GUI编写水量分布测试软件,可以实时接收并绘图,计算相关参数、调整水量分布图观察角度和预测组合喷头喷洒情况。通过雨量筒试验,测试了雨量筒的精度和接收灵敏度,雨量筒精度误差不超过0.1 mm/h,接收无遗漏。最后该文对S800型喷头进行了水量分布测试并计算相关参数和绘制水量分布图,测试表明该文的喷头水量分布测试系统满足试验需求。     

基于无线传感网络的改碱暗管排盐监控系统

针对目前盐碱地暗管改碱技术应用过程中存在的有效评测数据缺乏、无法准确对实施效果进行科学评价的问题,设计了一种基于无线传感网络的改碱暗管排盐监控系统,以实现对管道内地下水的水质监测、流量统计以及蓄水池水位控制等。监测节点实时采集各路暗管的p H值、电导率和流量信息传输到中心节点,监控中心计算机通过RS232接口获取各采集信息并进行处理显示;同时,液位传感器实时获取蓄水池的水位信息并通过无线传输模块将水位信息发送至中心节点,中心计算机根据实际水位和设定水位信息进行控制决策,并通过中心节点向水位控制节点发送控制指令,实现蓄水池的水位远程自动控制。为验证系统整体性能,对监控系统开展了水位控制、传感器检测精度、通讯距离与丢包率试验测试。试验结果表明:系统p H值和电导率的平均测量误差分别为1.81%、1.89%,各节点的最大丢包率为2.6%,整体运行稳定,数据传输可靠,能够满足实际生产需要。该系统能够准确获取改碱暗管内的水质信息及迁移变化情况,为暗管改碱技术的效果评价提供有利的数据支撑。     

水果品质智能化实时检测分级生产线的研究

一种用于水果动态、实时检测的水果品质智能化实时检测分级生产线,由水果输送翻转系统、计算机视觉识别系统、分级系统组成。水果输送翻转系统的双锥式滚筒水果输送翻转装置,使水果以一定速度向前输送,并使水果绕水平轴自由转动,保证检测系统能检测到水果整个表面,获得足够的水果图像信息。通过计算机视觉系统的视觉智能识别,综合判断每一水果的等级,并确定每个水果的位置信息,由计算机识别系统的控制模块将指令传输给分级系统,完成水果的分级     

基于ZigBee技术的粮库监测系统设计

针对大型粮库设施粮食存储环境相关参数监测点分散的现状,设计出了一种层次型网络拓扑结构的无线传感器网络中央监测系统。以承载ZigBee技术的CC2430芯片为无线节点的检测与信息处理核心,结合温度、湿度传感器模块,构成无线传感器网络终端检测子节点,对现场环境实时检测,并通过路由节点将数据上传;路由节点模块设计,采用无线或RS-485标准的方式与中心节点进行信息通讯,使现场循环检测数据能实时传送给中央监控计算机,实现深入粮仓内部的多点检测、实时监测。结果表明,系统功能扩展方便、布网灵活、施工成本低,为大型粮库设施现代化管理奠定了基础。     

基于北斗/GPS的谷物收割机作业综合管理系统

针对在谷物产量测量作业中收割机采用单一的全球定位系统(global positioning system,GPS)进行定位时定位信息不稳定的问题,提出利用具有定位和双向通信功能的北斗/GPS双模用户机,其内部采用北斗(BJ-54)和GPS(WGS-84)2种混合定位方式,将这2种定位方式互补使用,可以解决当使用单一定位情况下定位信息不稳定的问题。利用北斗/GPS双模用户机的定位信息实现谷物收割机行走线路图的测绘;利用北斗卫星的报文通信功能代替全球移动通信系统短信息服务,实现谷物收割机作业数据的远程传输功能。谷物收割机作业综合管理系统包括作业管理中心和车载子系统两部分。车载子系统实现收割机的地理位置、收割面积和谷物质量等数据的采集,然后将采集的数据通过北斗卫星传输给作业管理中心。作业管理中心利用这些数据可以绘制出收割机作业轨迹图和产量分布图,同时作业管理中心也可以向收割机发送作业指令,并通过文本语音转换模块将文本内容转换成语音信号输出,实现作业的综合管理与调度。田间产量测量试验表明,系统测量谷物收割面积相对误差为2.9%,谷物产量相对误差为3.47%,系统运行稳定、可靠。该系统可为南方丘陵山区谷物收割机跨区作业的产量测量、管理提供参考。     

互联网时代农产品质量安全智能化监管模式研究

互联网时代农产品质量安全监管架构将重组升级,其中主体架构将向多元主体监管即"社会共治"转型;数据链架构将包括数据采集、数据传输、数据存储和数据挖掘等全数据链条;产业链架构将涵盖农产品生产、流通、消费等全产业链条。在新型监管架构下,农产品质量安全智能化监管机制主要包括信息共享机制、责任交接机制和问题预警机制,从而在统一的信息支撑下,完成责任的智能交接,实现问题的智能发现和精准预警。     

温室环境信息语音提示系统的设计与实现

为解决温室内测量数据的及时获取问题，研究了温室数据实时语音提示及报警系统，该系统能够实时地将传感器采集的温室环境信息以语音的方式播放出来。该系统采用MSC51系列单片机作为主控芯片，控制保存在ISD系列语音芯片内的语音数据的输入及输出，同时给出了将数据信息按人的阅读习惯正确朗读出来的控制算法。通过实践应用证明，该系统实现了实时语音提示功能，并具有控制灵活，接口简单，扩展性强等特点。     

食品安全信息预警系统的研究与设计

为了实现计算机系统对食品安全风险的自动报警与智能决策,该文以国家食品安全标准为安全指标,研究了食品安全信息风险的量化算法和计算机软件实现方法。针对可能出现的不同食品安全风险,提出了依据检测数据和其它监管信息,将食品安全信息风险分为5个等级的数据模型。并结合牛奶检测实例,探讨了将此数学模型编程实现计算机软件系统的关键步骤和技术。实际应用结果表明该系统的可操作性和科学性,可以对不同的食品安全事件发出预警,实现预警的系统性和连贯性。