基于无线传输的粮仓温湿度远程监测系统

该文设计了一套基于ZigBee无线传输方式的粮仓温湿度远程监测系统,有效地解决了目前粮仓粮情监测系统存在的布线困难、扩展性差和成本高的缺点。该系统采用CC2430芯片搭建ZigBee星型网络,网络中的ZigBee设备以TI公司的Z-Stack为基础进行软件设计。ZigBee终端节点承载了粮仓温湿度数据采集的基本功能,并通过ZigBee网络将数据发送给ZigBee协调器,协调器通过RS232串口将数据传送给服务器。并且系统在服务器机上配置了数据库服务和WEB服务,远程粮仓管理员可以通过http服务访问服务器,查询粮仓的温湿度数据并控制粮仓的温湿度采集,从而取消了对粮仓管理员工作地点的限制。该文采取试验对该系统进行了验证,系统的温度误差在±0.4%范围内,湿度误差在±1.0%范围内。研究结果表明该系统数据传输正确、可靠同时具有实时性好、可靠性高以及耗能低等优点。     

果库温湿度智能调控系统的研制

为了精确地测量与调节果库的温度和湿度、利用自然冷源、提高果库的管理质量，设计了一个温度与湿度调控智能化系统。在主控单元中，采用了MCS-51系列的8031单片机，应用汇编语言；在温度的测量单元中，应用集成电路传感器，多通道巡检、采样，经主控单元处理，使测温误差控制在±0.2℃以内；在湿度测量单元中，应用电容式湿度传感器，并进行串联改造，使其在50%～100%的相对湿度范围内保持良好的线性度。在执行机构中，采用了继电保护，对系统的工作过程实行了数字显示、打印记录。     

基于物联网的农作物生产智能测控系统的研究与应用

运用信息采集技术、近程通讯技术、信息远程传输技术、智能分析与控制技术,结合农业生产技术信息,研究与开发了农作物生产智能测控系统,并开发了农业生产环境测控、农作物叶绿素分析、无线传输等低成本、实用型的系列产品。系统应用于农业生产中将有效提升农技术管理水平,促进农业产业化及现代化的发展。     

一种利用温湿图评价密闭式鸡舍通风系统性能的方法

从控制的角度考虑，可将鸡的适宜生存环境条件物化成由相应的干球温度和相对湿度构成的二维平面。在受控状态下，以满足鸡的生存需求为基本出发点、以追求鸡的最大生产量为优化指标，反推其可忍受的舍外天气条件，然后在温湿图上生成一个反映鸡的生存环境和高产环境能力的控制区域。上述方法可用于有效地评价鸡舍通风系统的性能。     

一种利用温湿图评价密闭式鸡舍通风系统性能的方法

从控制的角度考虑，可将鸡的适宜生存环境条件物化成由相应的干球温度和相对湿度构成的二维平面。在受控状态下，以满足鸡的生存需求为基本出发点、以追求鸡的最大生产量为优化指标，反推其可忍受的舍外天气条件，然后在温湿图上生成一个反映鸡的生存环境和高产环境能力的控制区域。上述方法可用于有效地评价鸡舍通风系统的性能。     

畜禽舍移动式智能监测平台研制

畜禽养殖场内温度、湿度及各种气体构成畜禽生长的外围环境,直接影响畜禽日常行为和生长速度及免疫状态。对这些畜禽养殖场内进行检测并监控畜禽健康状态及寻找二者间的联系,对优化养殖环境,发展健康养殖具有重要意义。该研究以STM32单片机为控制核心,在固定点传感器外设置移动式智能监测平台,通过无线定位系统UWB（Ultra Wide Band）和集成传感器对畜禽养殖场内环境进行监测,利用带图传功能摄像头和红外测温装置实时监控畜禽状态。传感器获取信息后将数据以UART、IIC或模拟量输出方式传递给STM32,STM32处理数据后通过物联网WIFI模块上传至阿里云IoT（The Internet of Things）物联网平台,用户登录网页页面即可对数据进行远程访问,并对畜禽状态进行实时监控。实测结果表明,智能检测平台检测数据与猪场内布置的传感器检测结果相近,二者偏差小于10%,在无遮挡情况下布置无线定位系统,定位误差接近10 cm级。系统检测数据可信,数据传输正常,可持续长时间稳定运行。机动平台还开发了搬运功能,单次运送能力为200 kg左右。移动式智能监测平台为畜禽养殖场内实现全范围环境监控提供了设备基础。     

基于机器视觉的松林天牛远程智能监测系统

松墨天牛和褐梗天牛是松树上两种重要蛀干害虫,及时获取松林天牛的数量变化趋势是松林害虫精准防治的重要前提。为此,该研究构建一款基于机器视觉的松林天牛远程智能监测系统。系统主要由诱捕器模块、天牛检测模块和系统Web端三部分组成。诱捕器模块通常放置于松林重点区域来诱捕天牛害虫,并通过摄像头定时采集天牛图像;天牛检测模型部署于边缘端,以深度学习YOLOv5s模型为基础搭建轻量化检测模型,实现边缘端的天牛实时检测统计;检测结果经无线传输在系统Web端进行呈现,实现天牛数据可追溯。试验结果表明,智能监测系统对天牛监测效果良好,模型的准确率为94.4%,召回率为93.6%,IoU阈值为0.5下的平均精度均值(m AP0.5)为96.2%,单张推理耗时为1.40 s,模型大小为9.3 MB;用户可通过系统Web端查看天牛数量变化趋势。该系统可实现诱捕器场景下的天牛远程智能监测,对提高森林害虫防控智能化水平具有重要意义。     

基于温湿度异布的日光温室冬季主动通风策略设计与验证

针对日光温室冬季自然通风热量损失大、降湿效率低的问题,该研究在揭示室内温湿度空间异布特征基础上,提出主动通风策略,提高保温降湿效能。通过搭建包含28个温湿度传感器的日光温室物联网监测平台,深入分析了室内温湿度空间分布规律。结果显示,温室上下区域积温差值可达300 ℃,白天日照时段的相对湿度差值达20个百分点,且呈现温度上高下低、湿度上低下高的空间异布特征,自然通风模式下室内上部高温低湿空气优先与室外干冷空气置换导致其保温降湿效能低下。基于此,该研究提出了主动通风排湿策略,利用安装于温室底部的轴流风机改变气流方向,强迫下部区域低温高湿空气从风机口优先向外排出,使上部区域高温低湿空气逆向沉积保留在室内,有效排湿的同时降低热量损耗。主动通风实地试验结果显示,相比于受室内外气候影响可控性差的自然通风,主动通风率可在0～30 m³/(m²·h)之间无级调节,有利于通风的精准控制;晴朗、多云、阴雨3种典型天气下主动通风的日平均温湿比均高于自然通风,体现出较好的气象适应能力和稳定性;其中,晴朗天气下日均温度可提高2.0～2.7 ℃,日均相对湿度可降低15～17个百分点,日均温湿比可提高31.1%～32.9%,保温排湿效能改善明显。同时,主动通风策略的投入产出比为2.62,能够以较低的投入获得理想的经济收益,经济可行性较好。该研究所提出的主动通风排湿策略可以有效提高保温排湿效能,技术合理性和经济可行性良好,可为日光温室冬季微气候调控提供理论参考和解决方案。     

基于LabVIEW平台的蛋鸡舍环境舒适度实时监测系统设计与实现

蛋鸡的环境舒适度是多种因素相互作用的结果,其状况的好坏难以用数值来描述。该研究以蛋鸡为主体,通过文献资料确定影响蛋鸡舍舒适度的各环境因素的阈值,利用模糊数学理论对各环境因素数据进行融合,得到蛋鸡环境舒适评价结果,采用LabVIEW搭建蛋鸡舍环境舒适度实时监测系统,输出实时的环境舒适度评价结果,利用舒适度时间占比法对饲养周期内的数据进行分析。在实验室畜禽物联网平台的基础上,选取黄山德青源种禽有限公司试验鸡舍和中国农业大学上庄实验站试验鸡舍作为系统环境数据获取节点,对系统进行验证。结果显示:采用层次分析法得到冬季鸡舍环境因素(温度、湿度、风速、二氧化碳浓度和氨气浓度)的权重集W冬={0.4286,0.1511,0.0495,0.2828,0.0879},夏季为W夏={0.4326,0.2418,0.1029,0.0813,0.1414};与采用单一环境因素对舍内环境进行评价相比,系统能较全面的反映出舍内的舒适程度;冬季黄山德青源种禽有限公司试验鸡舍环境舒适度要好于中国农业大学上庄实验站试验鸡舍。该研究为蛋鸡舍内综合环境评价提供了一种新的方法,同时也为畜禽物联网实时监测数据的应用提供了一种新的思路。     

玉米籽粒变温变湿干燥后不饱和脂肪酸与干燥系统的耦合关系

为了研究变温变湿干燥工艺中玉米籽粒的不饱和脂肪酸含量与干燥系统的耦合关系,根据实际烘干塔的干燥参数将整个干燥过程分成3个等时的干燥段,将每个干燥段的热风温度和相对湿度设为因素,每个因素设置3个水平,即为6因素3水平的正交试验进行探究。结果表明不饱和脂肪酸含量在3段热风温度为35℃-50℃-50℃,相对湿度为30%-45%-30%时含量最高,为6.553%。不饱和脂肪酸含量在干燥系统的所有耦合因子中与粮食绝对水势和的耦合关系最大,其次是绝对水势和差,该结论对分析和预测干燥工艺对玉米籽粒中不饱和脂肪酸含量提供了新思路,为深入研究水势理论与谷物干燥品质的关系打下基础。     

基于窄带物联网的养殖塘水质监测系统研制

为了促进水产养殖信息化的发展,更加准确、便捷地对水产养殖塘进行监测,该文研发了一种基于窄带物联网(narrow band Internet of Things,NB-IoT)技术的养殖塘水质监测系统,实现了对多传感器节点信息(温度、pH值、溶解氧等环境参数)的远程采集和数据存储功能,以及对养殖塘的智能控制和集中管理。系统利用STM32L151C8单片机和传感器终端实时采集温度、pH值、溶解氧等水质信息,通过NB-IoT技术实现数据汇总和远距离传输至IoT电信云平台,Keil工具实现NB无线通信模组数据格式的设计以及数据的发送,Java用于开发访问云平台、控制底层设备和本地数据处理的后台监测应用,其既能够发送HTTP请求对云平台数据进行监测,也可以向底层控制模块下发命令,控制增氧机等设备的启动和关闭。试验结果表明:该系统可实时获取温度、pH值、溶解氧等水质参数信息,温度控制精度保持在?0.12℃,平均相对误差为0.15%,溶解氧控制精度保持在?0.55mg/L以内,平均相对误差为2.48%,pH值控制精度保持在?0.09,平均相对误差为0.21%。系统整体运行稳定,数据传输实时、准确,能够满足实际生产需要,为进一步水质调节和水产养殖生产管理提供了有力的数据和技术支持。     

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。     

基于物联网的日光温室低温灾害监测预警技术及应用

为减少冬春季由于大风强降温、连阴天造成的低温灾害对日光温室生产造成的影响,该文介绍利用物联网技术,集成开发一套包括日光温室小气候与生态环境监测网络、数据实时采集与无线传输、低温灾害监测与预警发布、远程加温控制于一体的技术方法。该方法通过构建具有统一入口的分布式信息管理系统,实现对不同传感器生产厂家设备的兼容及多个监测站的组网;以嵌入式GIS组件库作为开发平台,使数据接收软件有较强的空间显示与分析功能。基于对典型日光温室小气候观测数据与作物生长临界指标,利用逐步回归及神经网络建模,获得土围护和砖维护结构日光温室低温预警指标。利用手机短信、电子显示屏、网站等多媒体发布低温预警服务,并采用远程智能控制方式实现对温室定时加温。该项技术有效地解决了天津地区日光温室低温灾害监测和预警需要,提高设施农业园区管理水平和应对灾害能力。     

基于水质监测技术的水产养殖安全保障系统及应用

为解决水产养殖中的风险问题,设计了基于水质监测技术的水产养殖安全保障系统。系统由水质监测与信息处理系统、电路控制系统、增氧和投饲设备组成,系统根据养殖水体的溶氧变化调控增氧、水层交换和投饲。常规淡水鱼池塘养殖情况下,安全增氧时间不低于6.2 h/W·d·kg,机械增氧下限为3 mg/L,上限为5 mg/L,上限运行时滞为0.5～1 h,水层交换时滞为1～2 h。应用表明,系统比传统增氧方式节约运行时间33.4%,平均降低饲料系数21.6%,系统具有节能、节饲和保障养殖安全的效果。     

WebGIS在农业环境物联网监测系统中的设计与实现

近年来物联网技术在农业环境监测领域得到了广泛的应用。物联网能够及时获取监测点上时间连续的数据,但在进行较大尺度的区域监测时,因空间变异性影响,基于节点的物联网监测技术面临着监测点分布设计、数据空间连续表达等诸多难题。针对农业环境监测对象的特点,提出了由点到面的区域模拟与评估方法,设计了一套将物联网基于"点"的监测数据与WebGIS基于"面"的空间数据融合分析的解决方案。在已建立的物联网监控中心系统平台基础上,优化集成WebGIS图形化空间分析技术,建立了物联网监测数据与WebGIS空间数据点面融合的农业环境监测系统。系统实现了数据位置地图显示、由点到面的区域模拟与评估、区域监测专题图管理3个功能。以河南省小麦灾情监测为案例对系统进行了应用分析,结果表明系统能有效地实现农业环境由点到面的区域动态监测,提高了作物长势与灾害的综合诊断能力,并能够为农业生产管理提供更为便捷的应用服务。     

pH值与温度智能控制系统在生物肥发酵中的应用

发展生物肥是实施农业可持续发展战略的重要举措。发酵是生物肥生产的关键工序。但目前绝大部分企业仍使用简单仪表检测,人工操作,波动大,质量不稳定。为此山东省科学院生物研究所研制了SBA-P1发酵在线pH值与温度智能控制系统。在山东百奥公司生物肥发酵使用过程中,通过该系统分析pH值的变化曲线,研究发酵规律,控制发酵周期,及时处理异常发酵;同时温度实现自动控制,为菌种的生长繁殖提供了稳定适宜的生长环境,提高了菌种的生长繁殖速度,缩短了发酵周期。因此,非常适合在生物肥生产企业中应用。     

基于智能检测的发酵过程测控系统集成及应用

发酵测控系统是发酵过程参数智能检测与优化调控的基础,直接影响着发酵过程的控制性能。该文针对L-乳酸发酵过程的智能检测,提出了一种基于智能检测的发酵过程测控系统集成方法,给出了系统的体系结构及实现方法,集成了基于虚拟仪器技术的PXI总线发酵过程智能测控系统,给出了系统的软、硬件设计。该系统通过建立软测量模型,有效地实现了发酵过程不易测量参量的在线估计与控制,为发酵过程提供了一种新的测控系统。试验研究表明,将该系统应用到L-乳酸发酵过程中,通过在线估计葡萄糖液消耗量,实现了L-乳酸发酵过程补料优化控制,乳酸产量提高23%,提高了发酵产物得率。     

水分胁迫对金露梅叶片水势、光合特性和水分利用效率的影响

为解决青海高寒区绿化植物的栽培驯化问题,并为金露梅栽植的科学管理及高寒区水资源有效利用提供理论基础,以2年生金露梅幼苗为研究对象,通过盆栽方法人为控制土壤水分条件,测定不同土壤水分条件下金露梅苗木的光合生理特征,研究金露梅光合生理特性及其与土壤水分的相互关系.结果显示:1)金露梅凋萎系数为4.02％左右;2)土壤水分对金露梅叶水势及光合作用的影响具有阈值现象,净光合速率最大时土壤含水量为20.83％,水合补偿点为4.38％,水分利用效率最大时土壤含水量为13.82％;3)在砂壤土条件下,金露梅生长最适宜的土壤水分环境为8.33％ ～12.71％,此范围内既可以维持植物基本的生长所需,又可以最大程度提高水分利用效率;4)青海地区在金露梅盛花期(7月),在无降雨的情况下,每2～3周补充一次水分能维持金露梅较好生长.2～3周的持续干旱所造成的伤害在灌水后可逐渐恢复,但连续1个月无任何供水会使金露梅死亡.