蜂群箱体关键参数在线监测系统与性能测试

随着信息技术的发展,利用大数据分析、物联网监控、传感器感知、无线通信等技术构建一种蜂箱蜂群实时在线监测系统,是减少因开箱检查造成蜂群应激反应的可行解决方案。本研究针对蜂箱封闭环境进行实时监测困难的现状,利用STM32F103VBT6 32位微控制器,同时融合了温湿度传感器、微麦克风以及激光对射传感器,开发了一套低功耗、可连续工作的蜂群箱体关键参数在线监测系统,实现了养蜂生产过程中多参数信息获取以及蜂箱内蜂群的环境参数和生活状态的实时在线监测。系统主要包括核心处理模块、数据采集模块、数据发送模块以及数据库服务器等。数据采集模块包括蜂箱内部温湿度采集单元、蜂群声音采集单元、蜜蜂进出巢数量计数单元等,通过接入移动通信网络进行数据传输。系统现场部署性能测试结果表明,研制的系统能够实时监测蜂箱内温湿度,有效区别进出蜂箱的蜜蜂并记录进出巢门的蜜蜂数量,且自动获取的蜂群声音与标准的蜂群声音分布相吻合。本系统符合设计要求,采集参数准确可靠,可以作为蜂群相关研究的数据采集方法。     

颗粒肥料离散元仿真摩擦因数标定方法研究

对分体圆筒法、倾斜法、抽板法和斜面法4种颗粒特性测试方法进行Plackett-Burman多因素显著性筛选试验,试验方差分析结果表明,不同的测试方法影响测量结果的显著因素与因素显著程度。根据分体圆筒法、倾斜法和斜面法的方差分析结果,提出一种基于颗粒物料整体特性的摩擦因数标定方法,将仿真试验与真实试验相结合,依次标定出尿素颗粒与PVC材料间静摩擦因数为0. 41,颗粒间静摩擦因数为0. 36,颗粒间滚动摩擦因数为0. 15。将所标定的摩擦因数采用无底圆筒法进行验证试验,休止角仿真试验结果为30. 57°,真实试验结果为31. 74°,相对误差为3. 69%,不同含水率下的实际试验休止角与所标定摩擦因数下的仿真休止角相对误差均不大于4. 59%,仿真试验结果与真实试验结果无显著差异,验证了所标定摩擦因数的有效性。本方法可用于其他颗粒状物料间摩擦因数的标定试验。     

基于物联网的日光温室环境监测在线校准

[目的]温室环境条件特别是温度对于作物生长和发育具有十分显著的影响。日光温室调控的主要环境因子之一是温度。然而,自然环境下的光照对温度产生作用,影响空气温度的监测精度。大多温度传感要求将传感器置于避光处,然而实际应用中难以保证。[方法]采用机器学习中的支持向量机算法(SVM),对日光温室内的温度智能监测算法进行了研究,根据光照情况对实时监测的温度数据进行校准。[结果]通过与实验测量的数据进行对比分析,结果表明,所提出的监测方法可以较为准确地实时监测空气温度,从而无需使用隔热材料或者遮阳处理,就可以基于监测的数据更精确地对相应的环境因素进行调节。[结论]基于该方法,可采用常用的工业设备实现温室大棚内实时温度数据的监测,既可以节约设备和人力成本,又可以为温室控制提供准确的数据。     

基于季节特征的土壤退墒模型建立与率定

利用河南省南阳市2011—2015年12个墒情站的土壤水分监测资料,分析研究了无增墒情况下土壤含水量消退规律,构建出基于不同季节(夏季、春秋季与冬季)的土壤含水量与衰减系数的数学模型,运用规划求解法率定模型参数,并利用2016—2017年资料对模型进行检验。结果表明,不同季节土壤水分衰竭系数模型分别为α=1.023(1-ω~2/4353)~(1/2)(夏季)、α=1.013(1-ω~2/7005)~(1/2)(春秋季)与α=1.008(1-ω~2/9303)~(1/2)(冬季),所建立的数学模型适用于南阳市相应季节壤土与粘壤土小麦、水稻与休闲地土壤旱情预测,但不适用于夏季与春秋季砂土特别是休闲地砂土土壤墒情预测。     

农业种植养殖传感器产业发展分析

传感器技术是智慧农业建设中的一项关键技术,目前我国农业传感器的应用存在诸多问题,严重制约着农业产业化的进一步发展。本文对比了国内外农业物联网技术应用与集成的现状,并提出了相应的发展策略,最终提出了关于农业种植养殖产业的未来研究重点与发展方向的观点。     

四端法土壤电导率传感器恒流源设计与试验

土壤信息对于指导农业生产有着极为重要的作用,土壤电导率反映了土壤含水量、盐分、粘粒含量和类型等土壤信息,准确获取土壤电导率对于实现农业精细化生产意义重大。在各种土壤电导率测量方法中,四端法因其成本低、精度高、测量快速和操作简便而大量应用于实际测量;恒流源是四端法测量仪器的重要组成部分,其性能直接决定着测量仪器的精度以及测量范围。本文对比了3种恒流源对测量仪器测量性能的影响,发现采用Howland恒流源的四端法测量仪器高电导率测量能力强而低电导率测量范围较小,测量精度最高;采用改进型Howland恒流源的四端法测量仪器低电导率测量范围有所扩大,测量精度良好;采用基于差动放大器的恒流源的电导率仪低电导率测量范围最大,高电导率测量范围较优,测量精度良好。     

农田环境中农药残留比例型荧光传感系统研究

为监测农业环境中有机磷农药的残留,从种养源头管控农产品安全,基于锆离子和1,2,4,5-四（4-羧苯基）苯（H-4-TCPB）合成了蓝色荧光金属-有机框架材料（MOFs）Zr-TCPB,并与红色荧光量子点QDs组装成双荧光QDs@MOFs复合物,基于Zr-TCPB对有机磷农药特异性荧光淬灭效应,构建比例型荧光化学传感器系统,实现了有机磷农药的快速、灵敏、可视化检测。甲基对硫磷与对硫磷的检测限（LOD）分别为1.9μg/L和4.9μg/L,线性检测范围为0.005~2mg/L。研究表明,该荧光分析法能有效用于农业环境水样中甲基对硫磷及对硫磷的现场快速测定,甲基对硫磷回收率为93.23%~116.46%,平均相对标准偏差（RSD）为5.29%,对硫磷回收率为92.52%~107.83%,平均RSD为5.74%。该方法在环境样品农药残留快速监测方面具有巨大的应用价值。     

EOS-MODIS卫星数据的农业应用现状及前景分析

农业是遥感技术应用的一个重要领域。EOS -MODIS卫星的发射为农业遥感提供了又一个重要的信息源。本文详细地分析了MODIS的数据特点及适用领域 ,回顾和评价了MODIS数据在农作物分类、长势和灾害监测、土地利用等领域的应用状况 ,并对MODIS数据在农业中的应用前景进行了分析和展望     

基于USB通讯的控制系统设计方案

本研究设计了一个基于通用串行总线(USB)的通讯控制系统。介绍了USB控制模块与单片机、PC机之间进行数据通讯的原理、特点及硬件的实现方法;阐述了通过USB接口实现对外界参数的数据采集分析及对多种外部设备控制的原理;对USB通讯软件的设计思想及编程方法进行了详细分析,并给出了USB接口驱动程序的开发工具及流程。     

水稻籽粒直链淀粉含量非破坏性活体测定方法研究

对533份杂交稻和常规稻材料的糙米和精米直链淀粉含量进行化学分析,并结合近红外透射光谱数据,采用改进偏最小二乘法（MPLS）分别建立糙米、精米的直链淀粉含量（AC）预测定标模型,并对其进行内部和外部验证.结果表明,杂交稻糙米及精米模型的定标相关系数（RSQ）分别为0.873和0.922,常规稻糙米及精米模型的RSQ则分别为0.924和0.939,定标标准偏差（SEC）分别为1.100,0.956,1.537,1.547;内部交叉验证预测值和真实值之间的RSQ分别为0.866,0.901,0.892和0.921,外部验证的RSQ分别为0.9506,0.9352,0.9116,0.9180,所建模型的相关性较高,预测值与真实值之间的误差小.常规稻模型可应用于大量育种材料快速、无损的早代筛选,杂交稻模型可用于新组合直链淀粉含量的快速鉴定,促进稻米品质改良,提高育种效率.