基于微型自动导引运输车的盆栽作物数据采集系统

为了满足作物育/选种过程中高频次获取样本植株个体的生理指标及生长环境数据的需求,该文以微型自动导引运输车(automated guided vehicle,AGV)为基础结合ARM(advanced RISC machines)嵌入式技术设计了一套温室盆栽作物数据采集系统。该文介绍了温室盆栽作物数据采集系统的工作原理,组成结构和功能测试。系统由微型AGV、车载数据采集系统、通讯与控制系统等部分组成,微型AGV携带数据采集系统按照作业指令依次对样本植株个体的图像信息以及环境参数信息进行采集,解决了育/选种过程中需要人工方式对培育的样本植株个体数据进行采集的问题。随机选取160盆大豆样本进行数据采集试验,试验结果表明,采集的大豆植株图像完整、清晰,生长环境数据精确度高,平均误差不大于2%,对160个样本点的图像数据进行采集用时约9 min,数据采集效率大幅提高。试验过程中系统运行稳定,定位准确,误差为±6 mm,且无脱轨现象。该研究为温室盆栽作物个体的数据自动化采集提供了参考。     

寒地塑料大棚环境信息采集终端设计

针对黑龙江地区以塑料大棚为主的设施农业基本停留在"无人看守"或人工观察阶段的现象,设计了以寒地塑料大棚为研究对象的环境信息采集终端。该终端具有测量精度高、操作简单、便于携带、现场直读等优点。基于ARM对该终端进行软件和硬件设计,该终端在东北农业大学温室基地测试了6个月。试验结果表明,该终端实现了对塑料大棚环境信息快速有效的采集。     

PV-PCM-TE系统设计及电热性能分析

光伏温差混合发电系统（Photovoltaic-Thermoelectric,PV-TE）温度随辐照度变化而波动,对系统的太阳能利用率产生较大的影响。将相变材料（Phase Change Material,PCM）加入PV-TE系统,设计基于相变材料的光伏温差混合发电系统（Photovoltaic-Phase ChangeMaterials-Thermoelectric,PV-PCM-TE）,通过相变材料的相变潜热特性提高系统在辐照度变化下的稳定性。该文分析了系统内部能量传递与转换过程建立数学模型,搭建试验平台测试PV-PCM-TE系统性能。试验结果表明,在辐照度最高的11:00-14:00期间,光伏电池的最高温度基本维持在相变材料的相变温度,使系统在适宜的工作温度下运行;冷却系统采用水冷,冷却效果优于自然风冷,系统接触面选用高导热率材料减小接触热阻提高系统发电效率;PV-PCM-TE系统相比PV-TE系统,电效率与电功率分别增加了1.05%和16.21%,全年测试期间PV-PCM-TE系统最大电效率为22.28%,最大热效率为32.55%,最大?效率为27.32%。系统所获电能可为现代农业温室环境监控系统、照明系统供电,并为植物生长提供部分热能。     

太阳能温差发电片底部阴影区的补偿设计与性能测试

在利用聚光器进行温差发电时,光线由于受发电部分遮挡,底部会产生一定的阴影区,阴影区域的存在使整体的输出功率不能达到最佳,因此,为进一步提高整体输出功率,该文以抛物式聚光板为例进行2种类型的补偿设计,即平面板式和抛物式。通过一定的数学模型,在获得阴影区域的相关参数基础上进行分析,得到2种补偿类型的最优补偿尺寸、放置位置及角度参数。并以平面板式补偿参数为例,采用Tracepro软件获取相关数据由MATLAB运行,分析了当补偿尺寸、放置角度等参数有偏差时对补偿效果的影响,验证了通过模型分析建立的最优补偿参数的正确性。在2种不同类型的补偿方式模拟中,抛物式补偿效果较优。最后,试验结果表明经过补偿后温差发电片热端温度有所提高,经抛物式补偿热端温度的变化范围为315.14~357.46 K,平面板式补偿后热端温度的变化范围为312.6~453.407 5 K,而无补偿时热端温度变化范围为309.78~448.89 K,而冷端温度在补偿前后三者基本保持不变,在285.12~290.47 K范围内变化。在09:00-14:00测试时间段内,没有补偿时系统输出的功率范围为20.05~28.94 W,经平面板式补偿后输出功率提高至20.36~29.78 W的范围,经抛物式补偿后输出功率提高至21.04~30.35 W的范围。试验结果表明相较于平面板式补偿抛物式补偿的效果较优,且对阴影区域补偿后可以进一步的提高整体输出功率。     

聚光太阳能光伏/温差热复合发电系统设计与性能测试

针对现代温室用电成本高、太阳能利用效率低及余热能量浪费的问题。论文探究了光伏温差混合发电的机理,设计了一种聚光太阳能光伏/温差复合发电系统,该系统利用抛物型聚光器进行聚光,采用三角形热管对光伏电池热量进行传递,完成了以下目标:光伏电池的一部分热量通过温差电池实现二次发电;另一部分通过热管内水对流将多余热量传递到储热箱进行热利用。为测试该复合发电系统电/热性能,建立了电/热数学的模型对系统的能量转换进行分析,并进行试验,得出全年四季不同光辐射强度、冷却水流量对系统的影响。冬季测试期间电效率最高达到20.98%,热效率达到39.81%,?效率达到32.5%。结果表明,该系统与无聚光光伏温差混合发电系统相比效率较高且稳定。所获电能可为温室内环境监控、照明系统供电,并能为作物生长提供部分热能。     

农业温室太阳能供电系统最大功率点跟踪算法设计

在温室中引入可再生能源,能够极大地促进温室的节能减排。针对温室室顶安装的太阳能电池板,可能出现的局部遮阴或光强分布不均而造成的光伏阵列失配及热斑现象等问题,采取了一种新型的两阶段光伏最大功率点跟踪(MPPT)控制方法。该方法将光伏系统产生的阻抗偏差以及偏差的变化率作为模糊控制的输入,输出量为下一时刻的占空比调整步长,从而控制负载大小,实现最大功率点的跟踪控制。此外,基于系统初次寻优时间、环境改变后的二次寻优时间,以及功率的振幅为MPPT的性能指标,在仿真环境和试验平台下对提出的控制方法进行分析对比,结果表明:所提出的模糊优化等效阻抗匹配法具有较快的寻优速度和较高的稳态精度。     

直流伺服电动机运用PC104总线控制

在PC104总线控制下,应用运动控制芯片LM629和电动机驱动芯片LMD18200实现了直流伺服电动机的控制。文章介绍了电动机控制系统的组成、电机控制板和系统控制软件。该控制系统具有体积小、功能强、反应速度快和控制简单等特点,可以应用在小型移动机器人的运动控制系统上。     

光伏温差界面热耦合特性及混合发电效率

光伏温差混合发电系统实际应用中因为温差电池布线及存在尺寸误差等原因,部分光伏电池背板与外界进行自然对流及自然辐射换热,光伏温差界面热耦合特性较为复杂,对混合发电效率的影响规律有待探索。该研究通过有限元软件模拟混合发电系统热场分布,研究接触热阻与辐照度在4种温差电池与光伏电池面积比情况下对混合发电系统的影响规律。结果表明:混合发电系统中对光伏电池的降温效果随着温差电池与光伏电池面积比增大而提高,标况条件下面积比为0.25、0.50、0.75与1.00的系统分别降低光伏电池温度11.02%、13.34%、13.80%与23.12%。增大温差电池与光伏电池面积比可以提升混合系统发电效率,降低接触热阻能提升同一面积比系统发电效率,通过仿真分析与试验验证,面积比为1.00的混合发电系统采用高热导率界面材料时具有最高的发电效率。该研究采用市场化电池研究混合发电系统温度及混合发电效率影响规律,为光伏电池与温差电池联合使用提供参考依据。     

我国设施农业的现状及发展对策研究

介绍了国内外设施农业的发展概况,指出我国设施农业和外国设施农业的主要差距。对目前我国设施农业发展的现状和特点,根据实际条件,对我国设施农业的发展提出了相关发展对策。     

剪枝技术在奶牛疾病诊断专家系统语音服务平台中的应用

随着农业专家系统的不断完善,农业专家系统已经逐渐成为现代农业生产中一个良好的辅助工具。针对目前我国网络铺设农村覆盖率较低以及农民的实际知识水平不高的情况设计开发了农业专家系统语音服务平台。采用剪枝技术解决了知识库中的数据量大、推理速度慢的问题。设计的剪枝技术,"剪掉"了用户在查询过程中那些与用户无关的知识,从而在推理机对用户请求的知识进行推理之前,精简了决策树的结构,加快了推理速度。