基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统开发与试验

为解决目前水产养殖水质自动监测系统存在布线困难、灵活性差和成本高等问题,该文构建了基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统。该系统的传感器节点负责水质数据采集功能,并通过无线传感器网络将数据发送给汇聚节点,汇聚节点通过RS232串口将数据传送给监测中心。传感器节点的处理器模块采用MSP430F149单片机,无线通信模块由nRF905射频芯片及其外围电路组成,传感器模块以PHG-96FS型pH复合电极和DOG-96DS型溶解氧电极为感知元件,电源模块以LT1129-3.3、LT1129-5和Max660组成的电路提供3.3和±5V。设计了传感器输出信号的调理电路,将测量电极输出的微弱信号放大,满足A/D转换的要求。节点软件以IAR Embedded Workbench为开发环境,采用单片机C语言开发,实现节点数据采集与处理、无线传输和串口通信等功能。监测中心软件采用VB6.0开发,为用户提供形象直观的实时数据监测平台。对系统的性能进行了测试,网络平均丢包率为0.77%,pH值、温度和溶解氧的平均相对误差分别为1.40%、0.27%和1.69%,满足水产养殖水质监测的应用要求,并可对大范围水域实现水质环境参数的实时监测。     

油菜精量直播机播种监测系统传感装置改进及通信设计

针对油菜播种作业质量实时监测、播种量计量的问题,设计了油菜精量直播机播种监测系统。该监测系统由多路油菜种子流传感装置和油菜播种监测显示终端装置组成,油菜种子流传感装置安装于油菜精量排种器下方输种管道上,利用MSP430单片机系统的时间捕获中断程序及定时计数程序实时记录油菜种子流的排种时间间隔序列、排种频率、排种总量并根据国家标准计算获得漏播指数、合格指数,采用"多对一"传输方式无线发送至油菜播种监测显示终端装置。监测显示终端实时显示多路播量信息、排种性能指标信息以及每一路的排种频率曲线。设计了应答模式的轮询数据通信协议实现监测系统在数据传输过程中的可靠性、容错性、准确性。播种监测系统台架试验及田间试验结果表明:该播种监测系统工作稳定可靠,播种质量监测准确率达96%以上,在田间较空旷场地传输距离达60 m,满足播种监测的需要,并为油菜播种状态图的生成提供了技术支撑。     

基于近红外光谱的活体植物叶片水分检测仪器

在近红外光谱区,采用超低功耗单片机MSP430及新型的光频转换芯片TSL230,研制快速无损、可现场测定植物叶片水分含量的透射式检测仪器。仪器整体由信号采集系统、单片机系统及相应的软件支撑、校正模型组成。其信号采集系统采用近红外LED光源,890 nm和980 nm的窄带干涉滤光片和光频转换芯片。光频转换芯片的使用简化了信号采集电路,减少了噪声的引入。该文介绍了该仪器的硬件设计、软件设计,对紫荆叶片水分含量的建模及预测。预测结果与水分真实值基本一致,二者相关系数为0.900。仪器具有较高的重复性、稳定性和可靠性,与其他水分测量仪相比,该仪器具有体积小、结构简单、重量轻、超低功耗、抗干扰等特点。试验结果表明本仪器可在田间现场对植物叶片水分含量进行快速无损检测。     

基于浮标原理的原位高频检测电导率变送仪设计

为了实时监测水域盐度的变化及动态分析其盐度值常年分布规律,该文设计了一种基于浮标原理原位高频检测电导率的变送装置。所设计变送器选用低功耗的MSP430F149微处理器,通过SIM300的GPRS通讯模块,在河流、湖泊和水产养殖场等水域实现了GPRS网络覆盖区域内的远程数据采集。系统选用线性插值的方法对其中的温度电导率传感器进行了温度补偿,补偿精度为±5%FSC。该研究成果可为野外水域水质在线监测提供一种有效的解决方法。     

基于微生物燃料电池供能的无线温度传感系统设计

微生物燃料电池(microbial full cell,MFC)是利用微生物作为生物催化剂将碳水化合物转化为电能的装置。针对MFC输出电压低、功率小、内阻大的特点,该文研制了一种具有最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)功能的能量收集电路和两级升压电路;基于MSP430和CC2500芯片设计了环境温度传感系统。测试结果表明,MFC的输出电压维持在316～390 mV范围内,实现了最大输出功率的跟踪,MPPT电路和升压电路分别输出1.1和3.5 V电压;无线温度传感器以每13ms的周期将环境温度无线传输到远程终端,验证了环境温度传感系统在最大功率点处对无线传感器网络节点供电工作的可行性,可为实现MFC主动式能量收集提供参考。     

基于RFID读写器网络的粮库温湿度分布式监测

针对粮库粮情参数监测点多、通信距离远、系统扩展和移动性能差的现状,提出一种基于3级读写器网络的粮库温湿度无线监测系统。集成温湿度传感器SHT75、主控器MSP430F149及射频通信模块NRF905设计了一种RFID传感标签,分布在粮库内实时采集标签周围粮食的温湿度信息;前端读写器无线接收传感标签的温湿度信号并将其与时间及地址编码信息打包,中继读写器无线接收前端读写器的粮情信息并无线传输给终端读写器和中央监控计算机。试验表明,系统具有功能扩展方便、传输距离远（有效通信距离≥128?m）、路由选择与定位简单等特点。     

基于时间间隔的多路精量排种器性能检测系统设计与试验

为了能够准确检测出多路精量排种器的合格指数、漏播指数、重播指数等排种性能指标值,确保精量排种器的排种质量,利用检测排种时间间隔间接获得排种粒距的原理,设计了一种多路精量排种器性能检测系统。系统采用工业触控平板电脑以及MSP430单片机系统构建上下位机结构模式,下位机采用光纤及光电传感器感应获得精量排种器排种及转速脉冲序列信号,利用单片机系统时间扑捉中断资源实时记录种子间隔时间和排种盘转速,经串口握手传输协议将编码后的信息传输至计算机系统。上位机从排种性能指标的结构分布以及排种频率指标两方面对排种数据进行分析并得到各路的合格指数、重播指数、漏播指数等性能指标。验证试验测试表明,所设计的带有校验检错功能的串口通信交互协议能够实现上下位机数据的准确传输,在15~300 r/min转速范围内,该检测系统能够对多路不同排种性能指标值的转盘进行准确检测;在油菜精量排种器性能检测试验台上利用高速摄影系统对比试验表明系统时间检测最大误差为0.876 ms,最大相对平均误差为0.192 ms,检测指标综合误差为0.87%,最大综合误差为3.98%。该研究为“一器多行”集排器的排种性能检测及优化排种器设计提供了参考。     

油菜精量排种器变量补种系统设计与试验

针对油菜精量排种器的漏播问题,该文设计了油菜精量排种器变量补种系统。该补种系统由漏播检测装置、排种盘测速装置、变量补种装置及补种监测显示装置组成,各装置间指令和数据采用无线方式进行有序实时传输。漏播检测装置采用压电原理感应排种种子流序列,并利用MSP430单片机时间捕获中断功能实时采集排种种子流时间间隔序列和周期内排种数序列,接收排种盘测速装置测得的理论排种频率并确定检测周期,结合基于时变窗口的漏播实时检测方法计算漏播系数等参数,并根据变量补种策略获得对应补种转速,将其发送至变量补种装置及补种监测显示装置。变量补种装置由螺管式补种器、直流减速电机、单片机控制系统、PWM(pulse-width modulation)电机驱动系统、无线模块和电源组成,接收补种转速指令,并通过对应的占空比驱动电机实现变量补种。补种监测显示装置滚动刷新显示最近10个检测周期的漏播补种参数,便于对变量补种系统调试及监测系统运行状态。变量补种系统试验表明:在正常播种速率范围内,补种装置补种量与排种器当量漏播量比值稳定在1.2~1.4,补种后无漏播存在。该变量补种系统可为油菜等小粒径种子漏播补种技术与装置提供有效支撑。     

基于时间间隔的多路精量排种器性能检测系统设计与试验（英文）

为了能够准确检测出多路精量排种器的合格指数、漏播指数、重播指数等排种性能指标值,确保精量排种器的排种质量,利用检测排种时间间隔间接获得排种粒距的原理,设计了一种多路精量排种器性能检测系统。系统采用工业触控平板电脑以及MSP430单片机系统构建上下位机结构模式,下位机采用光纤及光电传感器感应获得精量排种器排种及转速脉冲序列信号,利用单片机系统时间扑捉中断资源实时记录种子间隔时间和排种盘转速,经串口握手传输协议将编码后的信息传输至计算机系统。上位机从排种性能指标的结构分布以及排种频率指标两方面对排种数据进行分析并得到各路的合格指数、重播指数、漏播指数等性能指标。验证试验测试表明,所设计的带有校验检错功能的串口通信交互协议能够实现上下位机数据的准确传输,在15~300 r/min转速范围内,该检测系统能够对多路不同排种性能指标值的转盘进行准确检测;在油菜精量排种器性能检测试验台上利用高速摄影系统对比试验表明系统时间检测最大误差为0.876 ms,最大相对平均误差为0.192 ms,检测指标综合误差为0.87%,最大综合误差为3.98%。该研究为"一器多行"集排器的排种性能检测及优化排种器设计提供了参考。     

对称传感结构的谷物清选损失监测装置研制

该文设计研制了一种联合收割机清选损失监测装置,采用对称传感器结构补偿干扰信号,带通电荷放大处理激励信号,经带通滤波电路有效提取谷粒损失信号,最后由单片机单元实时监测计数。通过实验室与田间试验分析,设计的监测仪能有效的监测联合收割机清选损失,最大测量误差为2.81%,满足实际设计监测要求。该研究可为谷物联合收割机清选损失测试研究提供参考。     

Supporting wild pollinators in a temperate agricultural landscape: Maintaining mosaics of natural features and production

Pollination has received attention recently due to reported sharp declines of Apis mellifera in several locations, and it has been proposed that diverse native bee communities may be key for continued pollination of economically important crops. However, there is some inconsistency in the literature as to how these communities should best be managed. To address this issue, we collected bees from an intensively managed agricultural region in eastern Australia using blue vane traps. Both linear remnants of vegetation, which form part of a larger corridor network, and adjacent fields of native and exotic pastures, wheat, canola, and lucerne were sampled. A total of 3249 individual bees, representing four families and 36 species were collected. Highly modified environments of nectar-bearing crop supported the most species-rich bee assemblages, and the highest abundance of individual bee species. Distance from the remnants did not limit the body size of species occupying fields (up to 400 m). However, richness of bee assemblages also responded positively to the presence of conservation land in nearby areas, or the number of remnant native trees surrounding traps. Linear remnants of native vegetation contributed to assemblage heterogeneity by adding unique species to the regional pool. Our findings indicate that agricultural industries that currently rely on pollination by A. mellifera should ensure that intensive land use is complemented by untilled areas in the form of conservation land, or farm dams and scattered trees in fields, to support wild pollinators that may act as insurance against further future losses of managed hives.     

智能烟草打顶抑芽机控制系统

为实现烟草打顶抑芽同步进行以及对烟草高度的精确仿形,改善人工打顶抑芽及“一刀切”打顶的状况,研制了智能烟草打顶抑芽机,烟草打顶和抑芽剂精量喷施同步进行,其控制系统中的烟草智能打顶系统由15个红外光电传感器对烟草高度精确仿形,由单片机系统对步进电机的转动方向和转角的大小进行控制,步进电机带动刀架提升或降低,在烟草合适的高度实现烟草打顶;抑芽剂喷施系统由红外光电传感器对烟草进行检测,当检测到烟草时就喷施不少于 15 mL的抑芽剂,反之就不会喷施抑芽剂,从而实现了抑芽剂的准时精量喷施。试验结果表明：烟草高度识别系统识别精度达到98%,抑芽剂喷施系统给每棵烟草的抑芽剂喷施量达到15 mL以上,控制系统能实现烟草打顶高度的精确控制以及打顶后抑芽剂的准时精量喷施。     

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DSP的小型农用无人机导航控制系统设计

为适应农业信息化要求,针对农业用小型无人机要求体积小、质量轻、稳定、可靠、低空低速飞行的特点,该文提出了一种小型无人机导航控制系统,其导航控制与数据采集采用单独DSP芯片进行处理,以降低导航控制系统的复杂度。系统以TMS320F2812芯片为核心,集成了GPS、红外传感器和电子罗盘,并扩展了DSP芯片异步串行通信接口,保证了数据通信的实时性、完整性和可靠性,实现了无人机的自主导航控制。飞行试验表明,该设计方案具有较高的可靠性。该研究可为农业用小型无人机的设计与应用提供参考。     

玉米去雄机去雄作业控制系统设计与试验

为推动中国玉米制种去雄机械化的进程,针对中国农业大学协助研制的去雄机,该文设计了一套包括主控板、显示屏和控制面板的去雄作业控制系统。系统可通过按钮操作实现去雄机构高度的手动调整,也可通过玉米穗高度信息的采集,控制算法的推导实现去雄机构高度的自动调整。系统控制参数由去雄机构的运动分析、车辆的作业车速和液压系统特性获得,并通过显示屏进行设置和显示。田间试验结果表明:去雄机安装本系统进行去雄作业,去雄效率是人工的18倍,去雄率达到96.16%,且去雄误差小于5%,满足去雄作业要求。该系统的设计为玉米去雄机的研制提供参考。     

精密播种机工况自动监控及播量数显系统的研制

为了提高精密播种机的工作质量和自动化水平，研制了工况自动监控报警系统及播量数显系统。该系统利用红外光敏对管作为传感器，采用中规模集成电压比较器、５５５时基电路及４０１１０计数译码驱动电路，实现了对精密播种机工况的自动监控和播量累加数字显示。     

基于纸基微流控芯片的农药残留光电检测方法

针对当前农药检测设备所存在的造价高、自动化程度低、试剂耗材量大等问题,提出一种基于纸基微流控芯片的农药光电检测方法。设计一种简单、便携、廉价的纸基微流控芯片。构造桥式复合结构提升微流控酶抑制显色反应的均匀度,设计适用于光吸收反射检测的光路及电路结构,最终创建集化学反应、光吸收反射效应及环境参数控制于一体的便携化农药检测系统试验平台,并对试验平台最佳工艺参数进行测定与优化。试验结果表明:在达到国家检测标准的前提下,所述检测法分辨率可达0.002 mg/L,高于农药速测卡法;在农药检测浓度范围内,所述方法与yps-1 168型便携式农药检测仪检出限相当,但试剂消耗价格降低了94.79%,且检测时间缩短23%。因此设计的纸基微流控芯片农药光电检测系统,为农残检测的便携化研制发展奠定理论基础。     

Plant-pollinator biodiversity and pollination services in a complex Mediterranean landscape

Mediterranean landscapes comprise a complex mosaic of different habitats that vary in the diversity of their floral communities, pollinator communities and pollination services. Using the Greek Island of Lesvos as a model system, we assess the biodiversity value of six common habitats and measure ecosystemic ‘health’ using pollen grain deposition in three core flowering plants as a measure of pollination services. Three fire-driven habitats were assessed: freshly burnt areas, fully regenerated pine forests and intermediate age scrub; in addition we examined oak woodlands, actively managed olive groves and groves that had been abandoned from agriculture. Oak woodlands, pine forests and managed olive groves had the highest diversity of bees. The habitat characteristics responsible for structuring bee communities were: floral diversity, floral abundance, nectar energy availability and the variety of nectar resources present. Pollination services in two of our plant species, which were pollinated by a limited sub-set of the pollinator community, indicated that pollination levels were highest in the burnt and mature pine habitats. The third species, which was open to all flower visitors, indicated that oak woodlands had the highest levels of pollination from generalist species. Pollination was always more effective in managed olive groves than in abandoned groves. However, the two most common species of bee, the honeybee and a bumblebee, were not the primary pollinators within these habitats. We conclude that the three habitats of greatest overall value for plant-pollinator communities and provision of the healthiest pollination services are pine forests, oak woodland and managed olive groves. We indicate how the highest value habitats may be maintained in a complex landscape to safeguard and enhance pollination function within these habitats and potentially in adjoining agricultural areas.     

永靖县草莓产业现状及发展建议

草莓产业是永靖县特色农业的优质名片。通过对永靖县草莓产业发展提出新思路和新理念,为永靖县草莓产业进一步高质量发展提供决策支持。在概述永靖县草莓产业发展现状的基础上,分析了目前永靖县草莓产业发展存在的问题,提出了加强草莓产业规划引导;进一步提升草莓产业科技支撑能力;健全草莓种苗繁育技术体系;加快实施草莓规范化生产;大力推动草莓品牌化建设;创新草莓产业发展壮大的机制等发展建议,并提出了今后永靖县草莓产业的发展重点。     

北京昌平区农业景观野生蜂多样性的时空动态分布

近年来,由于生境质量的下降和生境丧失,野生蜂多样性急剧下降,严重威胁传粉服务和农业的可持续发展。为揭示野生蜂在农业景观镶嵌体中的时空分布格局及不同生境对野生蜂保护的重要性,本研究于2016年4—9月采用网捕法调查了北京昌平农业景观4种主要生境类型(人工林、自然灌木林、荒草地和桃园)中的野生蜂,分析不同生境类型中野生蜂多样性及其时间动态变化特征。结果表明:野生蜂及其中的大体长蜂和独居蜂的物种数和个体数,以及中体长蜂的个体数均在自然灌木林中最高,人工林中小体长蜂个体数最多,野生蜂总个体数和总物种数均在桃园中最低。在不同月份,所有功能群野生蜂均在自然或半自然生境中最高,5月桃园中最低,原因可能与桃园中对地表杂草的集约化管理有关。多度最大的4个优势物种依次为黄胸彩带蜂、铜色隧蜂、黄芦蜂和隧淡脉隧蜂,其在生境间的时间动态特征不同。调查的4种生境均为野生蜂提供了可利用资源,但自然生境和半自然生境的作用更大;其中,自然灌木林维持了较多具有较高潜在传粉效率的中体长和大体长野生蜂,具有更高的保护价值。为了促进该地区农业景观中不同功能群野生蜂多样性及传粉服务,需提高生境类型的多样性,同时在野生蜂活动高峰季节采取低集约化的生境管理方式。