嵌入式USB主机接口在温室环境监控中的应用研究

为了满足温室环境监控中大量信息存储的需要,研究了基于嵌入式USB主机接口的数据存储技术。该技术以51系列单片机为核心器件,嵌入了主/从双工作模式USB接口芯片SL811HS,并根据USB1.1协议和U盘文件系统格式,编制了USB接口驱动程序和数据存储应用程序。把该技术集成到自主开发的温室环境监控系统中进行了应用,实现了对目前市面上通用的64M、128M容量U盘的读写操作,解决了海量数据的存储问题。如果对驱动程序和应用程序做适当的修改,还可通过USB主机接口实现对USB接口打印机、USB接口扫描仪等外设的控制。结果表明,该数据存储方案具有成本低、通用性强、可扩展性强、可靠性高等特点,可方便地集成到各种监控系统中,从而满足用户的不同需要。     

鸡粪好氧堆肥过程氨气与温室气体排放特征及协同减排机制

为研究畜禽粪便好氧堆肥过程氨气(NH₃)与温室气体的排放特征及协同减排机制,以鸡粪与蘑菇渣为原料,设置9组不同条件的好氧堆肥正交实验,并进行为期45 d的跟踪监测,了解好氧堆肥过程基本理化参数变化,分析NH₃和温室气体的排放规律及最佳减排条件,探究微生物群落与环境因子、气体排放通量之间的相关性。结果表明：含水率与碳氮比(C/N)变化影响整个堆肥进程,经45 d堆肥后,大多数处理组的堆肥均已经完全腐熟,且添加一定比例的椰壳生物炭与钙镁磷肥可以提高堆肥腐熟度。NH₃和4种温室气体(CH₄、N₂O、CO、CO₂)在堆肥前期(1～22 d)排放通量较高,人工翻堆会增加气体排放通量。NH₃和温室气体排放的影响因子和最佳减排条件各不相同,存在“此消彼长”的关系。对NH₃、CH₄、N₂O排放影响较大的因子是椰壳生物炭占比、钙镁磷肥占比和通风速率,有利于这3种气体协同减排的条件为含水率...     

基于LoRa的温室大棚监控系统云平台应用实现

以温室大棚监控系统为研究对象,利用无线传感网络技术、LoRa通信技术及GPRS通信技术构建出一种温室大棚环境参数监控系统,并进行系统的硬件及软件设计.试验验证表明:系统可有效的进行数据通信,监控过程具有较高的可靠性.     

果菜秸秆生物炭吸附设施土壤硝态氮性能与机制研究

在农业生产中,过量偏施氮肥导致的硝酸盐富集是次生盐渍化、酸化等土壤障碍的重要诱因。生物炭因良好的吸附特性逐渐成为缓解盐渍化的土壤调理剂,但果菜秸秆生物炭对硝酸盐等离子的吸附研究鲜见报道。以甜椒、番茄和茄子3种果菜秸秆为原料热解制备生物炭,进行硝态氮吸附试验。通过扫描电镜（SEM）和傅里叶近红外光谱（FTIR）等技术对生物炭吸附前、后表面形貌、官能团等进行表征分析,利用吸附动力学模型和等温吸附模型等进行拟合分析,综合模型参数和形貌表征解析果菜秸秆生物炭的吸附性能和机制。研究结果表明,3种果菜秸秆生物炭对硝态氮均具有一定吸附能力,茄子秸秆生物炭吸附能力最强,最大理论平衡吸附量为114.788mg/g,其次为番茄（29.736mg/g）和甜椒（9.759mg/g）;茄子和甜椒秸秆生物炭吸附性能优于玉米、稻壳等大田作物秸秆生物炭,吸附过程符合准二级动力学模型,受化学键吸附、表面吸附和内扩散吸附过程的控制,番茄秸秆生物炭吸附过程符合准一级动力学模型,主要为物理吸附;FTIR分析显示,3种生物炭均含有羟基、甲基、亚甲基、羧基和羰基官能团,除此之外,甜椒和茄子秸秆生物炭还含有醚键,番茄秸秆生物炭含有醇羟基。因此,3种果菜秸秆生物炭对硝态氮均具有吸附能力,茄子秸秆生物炭吸附能力最强,受孔隙填充、官能团和络合作用等多种理化机制的影响,具有消减土壤次生盐渍化的潜力。本研究对盐渍化土壤修复和果菜秸秆资源化利用具有理论意义。     

日光温室作物冠层夏季光照强度与空气温湿度

针对温室内不同时间、位置的环境参数存在变异性,且随天气与季节变化,日光温室冠层光照强度、空气温度和空气相对湿度的分布差异性问题,构建了基于无线传感器网络的环境监测系统。环境感知节点部署在作物冠层位置,集成了光照强度、空气温湿度等传感器。首先,基于实时采集的温室环境数据,采用反距离加权算法进行插值分析,得到环境参数的离散曲面;其次,通过基于质心坐标的K-means聚类算法,得到了温室内连通及非连通区域的代表性特征点;最后,采用半变异函数与变异系数方法对温室环境的空间变异性与时间变异性进行分析。实验结果表明,夏季日光温室在下午表现为高温与高光照,08:00、16:00的光照强度分别为12:00的24.2%、72.9%,08:00的空气温度（27.7℃）较12:00、16:00低约6.0℃,对应的空气湿度（90%）高约30%。晴天最大光照强度分别为阴天、雨天的1.4倍和4.6倍,晴天、阴天最高空气温度高于雨天（29.5℃）约6℃,最小空气相对湿度远低于雨天（84%）。夏季日光温室晴天与阴天表现为高温和低湿,雨天表现为高湿和低光照。各环境参数中,光照强度的空间变异性最强,变程为10.34m。空气温湿度的空间变异性较弱,整体分布均匀。光照强度、空气温度和空气相对湿度的时间变异性均为中等变异程度。环境参数的特征点及时空变化规律有助于日光温室传感器的高效部署,为揭示作物与环境的交互作用提供了基础。     

温室电动拖拉机旋耕稳定性时序分析与前馈PID控制方法研究

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业中因机具俯仰而出现的响应性差、耕深不稳定和功率突变的问题。建立了温室电动拖拉机旋耕作业的功率模型,并建立了俯仰角-耕深的转换矩阵,得到了旋耕系统实际耕深的转换值;采用时间序列分析预测机身俯仰角,并作为旋耕系统的扰动输入;结合耕深的转换值和预测得到的扰动,采用APF-PID控制器调节旋耕系统的提升机构,将旋耕机维持在目标耕深;在温室内未旋耕和已旋耕的两种地块进行实车试验。结果表明：俯仰角时序预测模型的相关系数可达0.983 2;APF-PID控制的控制性能优于PID控制,在目标耕深6 cm的测试路面中,APF-PID在两种试验地块上的平均耕深分别为6.47 cm和6.44 cm,均方根误差为0.80 cm和0.72 cm,绝对平均误差为0.67 cm和0.58 cm,耕深稳定性系数为89.95%和91.30%,消耗的总能量较...     

基于GPRS和GPS的嵌入式蔬菜大棚温度监控系统

提出了基于GPRS和GPS的嵌入式蔬菜大棚温度控制系统的硬件结构以及软件设计方法。硬件采用ARM7内核嵌入式处理器LPC2103,软件采用uC/OS-II操作系统。使用AD590温度传感器检测蔬菜大棚内的温度,设计了GPS,GPRS,温度检测以及控制硬件电路。使用uC/OS-II操作系统进行系统软件多任务管理,设计了4个任务实现系统初始化、GPS数据获取、GPRS发送信息、温度检测以及控制功能,给出了每个任务的实现方法。制作样机并进行实验,实现了系统要求的各项功能。     

我国温室的研究现状与发展趋势

温室作为设施农业产业中的主体,在解决我国蔬菜供应、增加农民收入、促进农业产业结构调整、提高城乡居民的生活水平等方面发挥着重要作用,具有广阔的市场空间与发展前景.目前我国温室行业在理论研究、调控技术、装备水平及产业规模等方面都取得了突飞猛进的发展,初步形成了具有中国特色的温室产业与技术体系.但在设备配套能力、环境调控与节能技术、机械化与自动化程度、作物栽培与管理等方面的科技含量与技术水平还有待于进一步提高.应加大新技术、新材料、新产品的研究开发与应用力度,加强基础理论与标准体系研究,提高温室设备与技术的系统性、可靠性、配套性和先进性,推动温室产业向高效、低能耗、环保、多功能、智能化、标准化、区域化等方向发展.     

日光温室滴灌条件下不同灌水下限对青椒生长的影响

青椒是温室中常见的一种蔬菜,为探求青椒灌溉制度,进行日光温室滴灌条件下灌水下限对青椒生长影响试验。结果表明:土壤含水率变化幅度随深度增加而减少,表层波动剧烈,深层变化平缓。对于不同层土壤含水率的变化规律:处理1处理2处理3CK。处理1、2、3和CK全生育期耗水量为228.3、271.7、345.2和440.1 mm,青椒苗期日均耗水量0.3~1.0 mm/d,初花初果期0.7~2.2 mm/d,盛果期2.4~5.3 mm/d。在整个生育期内株高、茎粗的变化为:处理2处理3CK处理1。滴灌处理1、2、3和对照沟灌青椒产量分别为60.0、106.413、103.062和78.07 t/hm2。对应灌溉水分生产率分别为29.77、35.94、31.481、7.73 kg/m3。综合因素分析,日光温室青椒在滴灌条件下,处理2为最佳灌溉方案,可得到高产、省水的效果。     

太阳能温室滴灌系统设计

设计了一种太阳能温室滴灌系统,该系统主要由供电和供水两部分组成:供电部分采用太阳能电池阵列,将太阳能转换成直流电驱动水泵工作;供水部分采用电动直流隔膜泵。系统中太阳能电池无需逆变器,直接驱动水泵工作,降低了系统成本;水泵体积小、重量轻、使用寿命长,在太阳辐照度低的情况下也能实现供水。该系统工作效率高、成本低,有利于节约水资源和充分利用太阳能。