Evaluation of a combined penetrometer for simultaneous measurement of penetration resistance and soil water content

A combined penetrometer is an appropriate tool to measure the soil cone resistance and the water‐content profile. As a relatively new technique, a combined capacitance‐penetrometer for the simultaneous measurement of cone index and soil water content was developed at the Department of Agricultural Engineering of Bonn University in 2002. The objective of this study was the evaluation of the effectiveness and applicability of the innovated penetrometer with a focus on three aspects: (1) A capacitance sensor with two electrode configurations was calibrated for silt loam, sandy loam, and sand. The calibration results show that both electrode configurations have sufficient water‐content sensitivity, but soil‐specific calibrations seem necessary. (2) Under laboratory conditions, the dynamic resolution and response of the capacitance‐penetrometer were validated, and its radius of influence was determined. (3) The field measurement results demonstrate that this measurement technique can be used to improve the interpretation quality of soil cone index data.     

电容式水流泥沙含量传感器温度补偿技术的研究

采用自行研制的电容传感器测量了水流中泥沙含量与传感器输出电压，研究了测量水流泥沙含量的温度补偿技术。结果表明，水流泥沙含量与传感器的输出电压呈线性关系，传感器的输出随温度的升高而逐渐增大；通过对温度的监测并由软件实现补偿的方法，可大大提高测量的精度；该方法能得到工作温度范围非标定条件下任一温度状态的输入－输出特性，可显著提高其温度稳定性。     

虚拟仪器技术在温室测控系统中的研究

利用虚拟仪器软件开发平台LabVIEW，对温室测控系统进行了虚拟化设计。此系统由温度传感器和土壤湿度传感器将温室的空气温度、土壤含水量变化转化为电压变化，然后用虚拟仪器对输入到数据采集控制卡的电压信号进行实时采集。数据以spreadsheet类型文件格式存储起来，同时进行初步统计分析，最后通过数据采集控制卡输出开关信号，控制电动机实现温室天窗的开启，以调节空气温度和控制电磁阀，实现喷水的控制，调节土壤湿度，同时将反馈信号显示在操作平台上。     

平行梁冲量式谷物质量流量传感器田间实验

设计了平行梁冲量式谷物质量流量传感器,以该传感器为核心部件构建了测产系统。针对小麦、水稻两种不同谷物品种,不同联合收获机机型以及不同田间地面状况,于2004年夏秋两季分别在中国科学院栾城农业生态系统实验站和上海五四农场做了精准收获实验。实验结果表明,测产系统可以在正常农田地面状况下可靠地工作,单产和总产测量误差均小于10%,且对联合收获机机型以及谷物品种不敏感。     

机器视觉排种试验台的研制

系统介绍了黑龙江省农机院研制的新型排种器试验台。该试验台包括可模拟机械和气力两种精密排种器高速作业,并具有实现稳定承种的机械装置和控制系统。基于试验台的工作原理,给出了机械结构简图、监控系统电气原理图,并简述了机器视觉方法测量排种粒距的原理和程序流程。该方法具有精确、直观、实时的优点。     

基于传感器技术的环卫养猪场模型设计与实现

从工厂化养猪的重要意义出发,结合我国实际情况和生产力发展水平对养猪场进行新概念设计。为此,基于传感器技术设计并制作了环卫养猪场模型。该模型主要采用了光电晶体管与接触传感器接收信号,将"感应"变换为电信号输入控制系统。用编程语言ROBOPRO编写模型的控制程序,使模型的投食喂料、粪便清理、猪舍恒温等机构实现了全自动化控制。本研究反映了现代畜牧业高度智能化的发展趋势,能够较好地满足环保型畜牧业的发展要求,为自动化养猪场的进一步理论研究提供了新的思路以及研究方向。     

基于时空双序列分析的温室WSN故障诊断

根据温室无线传感器网络(WSN)所采集数据在时间和空间上具有很强的相关性,从温室无线传感器网络基本结构出发,在分析WSN原始数据的基础上,通过对时空序列样本信息的预处理,分别建立了时间和空间故障诊断数学模型,据此分析传感节点的工作状态,给出了温室WSN故障诊断的综合算法.研究结果表明,该故障诊断方法能够及时、有效地发现温室WSN的异常并诊断出故障节点,提高了WSN工作的可靠性.     

双板差分冲量式谷物流量传感器设

设计了一种双板冲量式谷物流量传感器及其差分消振电路,以消除车身振动对测产精度的影响.振动试验表明,在没有谷物输入时联合收获机车身振动导致前后2个检测板产生的2个振动信号是一对共模信号,可通过电路差分的方法消除;差分后传感器的输出电压的信噪比由2.5dB提高到62dB.在零喂入量情况下,振动产生的零点误差小于0.01g/s;在联合收获机正常作业的喂入量范围内(0.5～2kg/s),实验室测量误差小于3%.田间实际测量误差不大于5%.     

基于激光反射的土壤表面粗糙度测量装置设计与试验

为了实时获取土壤表面粗糙度数据,设计了一种基于激光三角测距原理的土壤表面粗糙度专用测量装置.采用激光扫描测距仪测量微位移,其精度高、响应速度快,测距分辨力高达0.1 mm,显著提高了土壤表面粗糙度的测量精度;借助于光电编码盘和螺杆组合实现高精度扫描定位;PDA作为上位机,农田环境下具有方便携带,大容量存储数据和智能化实时处理功能等优点.     

农田信息采集单多跳共存LEACH算法

针对农田环境信息量丰富的特点,提出一种基于LEACH算法的改进型无线传感器网络路由算法--LEACH-SMC.在LEACH-SMC算法的稳态阶段,簇头节点到基站间通信采用临界距离来判断和选择多跳或单跳方式,在多跳方式中采用基于最小能量消耗的路由方式.应用Matlab对LEACH-SMC算法和LEACH算法进行仿真对比分析,结果表明, LEACH-SMC算法能提高网络有效覆盖面积并延长整个网络的寿命.