阳台农业立体栽培自动控制系统设计与实现

从解决阳台农业立体栽培系统的自动补水、补光问题出发,针对人工定时补给和传感器自动感应补给的不同操作需求,设计开发了基于STM32F103微控制器作为嵌入式芯片的立体栽培架自动补给控制系统,实现了硬件和软件结合的自动补水与补光控制。测试结果表明,该控制系统可较好地实现通过时钟进行人工定时准确精量补水、补光控制,也可有效获取基质湿度传感器及光照传感器的实时数据,根据浇水及光照设置阈值,开启或关闭补光补水控制,达到栽培架中基质水分及植物需光有效补给的目的。通过多次运行,该系统性能稳定、可靠,可满足阳台农业立体栽培系统自动补水、补光要求。     

风光互补移动式探测喂鱼系统设计

随着我国养鱼业的迅速发展,自动化养鱼已成为淡水养鱼重要趋势。设计一种风光互补、可移动式的智能探测喂鱼系统,在养殖水面上架设光伏电池组件和风力发电机组件,通过互补发电给整套喂鱼系统装置供电,风光互补式自行发电即使在偏远地区也不受影响;利用振动传感器自动探测鱼群并发出报警提示,采用无线发射接收模块控制电机,实现投饵小车灵活移动至喂鱼点;通过时钟芯片和存储器,定时开启和断开投饵装置,从而实现自动投饵喂食。整套系统设计比原来人工喂养节约能源,减少大量人工操作,保护自然资源,对促进农业经济发展有着重要意义。     

基于自循环水的红枣清洗装置设计与优化控制

针对我国新疆南部地区浮尘天气较多、红枣的清洗工作量比较大,以及覆盖在红枣表面的灰尘、泥土等不易被清洗等问题,设计开发了红枣清洗装置。该装置采用自循环水的自动清洗和红枣表面风干的一体化机构,一次完成清洗、水循环和过滤及表面风干等作业。该红枣清洗装置主要由升降系统、水循环系统、水温控制系统和转速控制系统组成。试验结果表明:在水槽水温T、滚筒转速W和红枣加载量M3因素下,对产地红枣进行清洗作业,红枣的清洗率为93%~97%,破损率为3%~5%;清洗效果符合红枣初加工的要求;装置设计合理,效果良好,为红枣清洗作业提供了参考。     

基于专家规则的温室智能补光系统设计

由于现有温室补光系统未针对专家规则考虑植物不同阶段补光量的差异和自动实现分阶段按需定量补光,因此设计了基于专家规则的智能补光系统。系统以51单片机为核心,采用模块化设计,主要包括控制模块、电源模块、时钟模块、人机交互模块和检测模块。系统利用DS1302时钟芯片模块模拟阶段补光累积时间,根据用户设置的各阶段光强阈值和阶段信息,当植物生长进入下一阶段时,系统会依据用户的相关设置计算对应PWM 控制信号的占空比,并输出 PWM 控制信号,控制植物的补光量。实验证明,系统可对植物各阶段进行按需补光,避免了不同阶段补光不足和过量的问题,从而提高了能源利用率,也为研究光强对植物的影响提供参考。     

基于嵌入式的植物生长补光灯设计

在植物补光过程中,针对单一色源LED灯无法提供充足光源以满足植物特定生长的问题,本研究基于嵌入式设计了一款植物生长补光灯。该补光灯选用STM32单片机作为中心控制模块,可以对检测到的光源信息进行处理,计算补光值,并根据补光值自动选取相适应的驱动电路,实现对补光模块的精准控制。测试结果表明,该设计可实现光质、光强及工作方式的动态调节,操作简单、功耗低、性价比高,能有效实现精准定量补光,应用前景广阔。     

智能农业温室环境远程监控系统在蔬菜基地的实践应用

精细蔬菜园区温室大棚是借助电脑或手机通过网络远程控制自动通风系统、自动微喷灌溉系统、自动遮阳网的农机装备,其全自动微喷灌溉系统由自动控制系统和自动微喷系统组成,把基于物联网设计的传感网水分管理控制系统与微喷系统结合起来,实现土壤湿度数据信息采集、传输、分析,按照蔬菜的需水要求,通过启动或关闭自动控制阀门控制微喷头,适时适量的进行田间灌溉。     

汤勺自动分拣机器人系统设计研究

针对消毒餐具中汤勺的结构特点,设计一种汤勺自动分拣机器人系统.该分拣系统包括输送装置、筛选装置、机器视觉系统、工业机器人、翻转机构和控制系统等6个子系统,采用PLC控制.筛选装置基于漏网过滤的设计将汤勺从餐具中分离,利用机器视觉系统检测输送线上汤勺的位置和姿态,设计汤勺专用的末端执行器,翻转机构带动盛物口正面朝上的汤勺...     

基于嵌入式的水产养殖环境监控系统设计

随着物联网技术、嵌入式技术和农业技术的进步,我国水产养殖模式逐渐向着工业化、集约化方向发展,其中水质监控是实现水产养殖现代化的关键。本文设计并实现一种基于嵌入式技术的水产养殖远程监控系统。该系统采用嵌入式技术、GPRS技术和无线传感技术实现对养殖水质的关键参数:温度、pH值、溶解氧含量的实时采集、实地监控以及远程监控。远程监控是通过PC或手机终端浏览器远程控制投饵机、增氧机和加热棒,实现智能化远程养鱼。该系统运行稳定、数据采集准确、控制响应迅速,可在水产养殖环境智能化监控广泛推广。     

基于PSO-SVR模型的温室智能补光系统研究

为解决目前设施农业中传统补光系统智能化、自动化不足和能耗较高的问题,设计一种基于PSO-SVR的智能补光系统。该系统通过采集温室现场环境信息,将温度和CO_2浓度作为输入值,光饱和点作为输出值,建立支持向量回归模型,模型建立时利用粒子群算法进行参数寻优,保证模型的鲁棒性和准确度。通过训练测试,粒子群优化算法结果为惩罚参数c=44、核函数参数g=0.93,建立支持向量回归模型时,选用RBF核函数时模型相关系数最大为0.991,回归准确率达97.6%,可以作为补光策略执导。系统使用搭载Android平台的嵌入式设备为核心控制器,结合农业物联网技术,实现数据可视化、远程控制等功能,试验证明整个系统可以稳定高效地运行。通过对比传统补光系统策略,本系统节能效果达10%。该系统为解决目前设施农业中的光环境智能调控、补光系统的节能减排等问题提供了一种途径。     

温室环境监测控制器的开发和设计

温室环境监测控制器主要用于监测温室的空气温湿度、光照强度和土壤湿度等。传感器连接到控制器,控制器连接到执行机构,利用传感器检测,并把检测的信息传到控制器,由控制器控制执行机构工作。当土壤湿度不足时,单片机控制一个插座通电,该插座可以连接洒水装置,实现自动浇水;在规定的时间内,光照不足时,另外一个插座通电,可以和补光装置连接,实现自动补光;空气温湿度显示在液晶屏上,同时利用超声波传感器检测植物与补光灯的距离,通过步进电机调节植物与补光灯之间的距离,使补光灯与植物间保持合适的距离。该装置应用于辣椒育苗、种植,草莓的种植,效果良好,降低了劳动强度,提高了经济效益。     

基于叶绿素荧光参数的LED动态补光方法的研究

通过分析现有的自动调光方式,研究一种新的补光方法—双线间接调光法,并以完成此方法为基础设计了动态补光系统。该系统分上下两个控制系统:下级以单片机为核心,PWM为控制方法,通过传感器测量光照强度直接调节LED输出光强;上级以上位机为控制核心,通过MINI-PAM测量植物的叶绿素荧光参数来调节下级单片机中的光照阈值,从而间接控制LED输出光强。应用该系统对番茄苗期的生长状态进行测试和对照实验,取得了良好的效果。     

基于叶绿素荧光传感器的植物LED补光测控系统

针对目前温室植物补光无法针对植物生长状况实时反馈控制的问题,以LED补光系统为基础,设计了基于FluorMonitor叶绿素荧光传感器的植物补光测控系统。通过SDI-12和MODBUS通信协议实现对叶绿素荧光参数和光温参数的采集;并根据叶绿素荧光参数F_t、F_m、光化学量子效率Yield的测量流程和采集周期,设计了自动采集模式和手动采集模式;通过PWM调光模块的设计,完成对LED发光强度的精确调控;通过设计人机接口,实现了对光温参数和叶绿素荧光参数的显示和人机交互操作。以生菜为研究对象,进行了不同调光方式的补光调控试验,试验结果表明,基于叶绿素荧光的LED补光控制系统可以实现对光强、ETR和Yield的稳定控制,增加生菜对光能的利用效率,实现了基于作物生理信息的反馈控制。     

基于物联网的智能防雨晾衣架设计与试验

为了实现晾衣架智能防雨功能,研究小组设计了一种基于物联网技术的智能防雨晾衣架,该装置可通过手机远程控制或者遇水自动打开防雨篷,实现智能防雨,并进行了淋雨测试.测试结果表明:基于物联网系统智能防雨系统设计方案具有可行性,当雨滴传感器模拟量通道数值AINO<90,防雨篷打开,实现防雨功能;当雨滴传感器模拟量通道数值AINO...     

基于嵌入式系统的温室大棚管控系统设计

温室大棚能够克服不同地理环境对农作物生长的限制,减轻自然条件对农作物种植的影响,目前已被广泛使用。但大多温室大棚的管理仍采用人工管理,存在人工管理效率低、成本高、管控不精准、风险无法预估等问题。基于此,笔者设计研究了一种集移动互联网、云计算、物联网等技术于一体,基于ARM嵌入式系统,以STM32F103C8T6芯片为核心的大棚智能管控系统。仿真结果表明,该系统可以实现对温室大棚环境数据的采集、存储以及对大棚卷帘、通风、补光等设备的远程控制,减少种植的人力成本,降低生产风险,提高温室种植大户及育苗大户的人力资源管理水平,切实推进乡村振兴,助力农业农村现代化。     

基于太阳能的LED食用菌补光控制系统设计

针对光照影响食用菌产量及品质的特点,利用太阳能LED节能技术设计了一款食用菌补光控制系统。该系统由太阳能电池板组件、太阳能充电管理模块、锂电池、LED补光灯、单片机控制器、定时器模块、键盘、LCD显示器和光照传感器组成,补光强度和补光时间可设置。测试结果表明,该系统工作稳定且满足设计要求。      

层流炉二维PIV自动控制系统

在层流炉冷态粒子图像测速(PIV)系统中,相机与测量管的相对位置是保证试验数据精确的重要条件。为使试验过程中整个PIV系统操作起来更加方便、准确、快捷,设计了二维PIV自动控制系统,并在层流炉冷态模拟装置上对该系统的可靠性进行了试验验证。与没有使用二维PIV自动控制系统之前的试验结果相比:各测量段颗粒的轴向中心速度相互之间的衔接实现了平滑过渡,消除了跳跃性变化;收集距离为350 mm,主气流流量为1.5 m3/h时,层流炉内颗粒停留时间的相对误差为9.218%。说明该二维PIV自动控制系统能够满足层流炉冷态试验需要,实现了均匀、连续拍摄,减少了人为误差,提高了试验数据的准确性。     

鱼菜共生耦合智能控制系统设计与试验

为研究鱼菜共生系统鱼菜耦合关系,采用传感器技术、物联网技术和自动控制技术设计一套含数据自动采集、记录、分析和控制于一体的鱼菜共生耦合智能控制系统。该系统能实现鱼池和生化池溶氧、温度及水位自动控制,水肥自动配比、旋转立体栽培架自动灌溉及温室环境自动控制功能,数据自动采集、存储和分析功能,以及设备远程控制、状态远程查看等功能。      

基于模糊控制的温室大棚光照度测控系统设计

光照度是温室大棚作物生长发育的核心要素,其直接影响植物光合作用的速率与效率。文章以温室大棚常见作物——西红柿的光照需求为例,在充分研究光照强度对西红柿生长特性影响的基础上,设计了一种基于模糊控制的温室大棚光照度测控系统。该系统可以实现对温室大棚光照度信息的实时监测和无线传输,并利用模糊控制算法对信息进行运算处理,实现对遮阳装置或者补光装置的智能控制,从而达到自动调光目的。     

基于物联网的农业生产过程智能控制架构研究

随着物联网的快速发展,其在农业领域的应用越来越广泛,逐渐形成了基于物联网的农业应用。其中,基于物联网的农业生产过程智能控制是重点研究内容之一。为此,阐述了物联网、农业物联网、生产过程智能控制的基本概念;依据物联网架构模型,提出了基于物联网架构的农业生产过程架构模型,并进行了基于物联网的畜禽养殖环境控制系统的搭建与开发。实践表明,该控制系统可为畜禽营造相对独立的养殖环境,是降低养殖成本、保证质量和品质、减少污染和病害发生的有力手段。     

基于物联网的规模化畜禽养殖环境监控系统

规模化畜禽养殖已经成为畜禽养殖的趋势,其对环境的要求比较严格。为此,基于物联网技术对规模化畜禽养殖环境监控系统进行了设计。该系统采用簇型无线传感器网络结构,进行了智能管理模型设计。系统以MSP430单片机为现场控制中心,采用RFID技术,组建猪只智能群养管理系统;依据分布在养殖环境的传感器获得的环境参数,精确调整猪舍环境;采用B/S(浏览器/服务器)模式,通过远程控制系统,实现远程实时监控。试验结果表明:该系统性能稳定,对信息的无线采集、环境自动调控及远程可视化调控均达到实际需求,适合畜禽养殖智能化精准管理,可应用于规模化、智能化畜禽养殖业。