禽大肠杆菌高密度发酵与溶氧关系的研究

利用GUJS—10C小型发酵罐分批培养禽大肠杆菌，通过平板计数、比浊计数的方法，对大肠杆菌高密度发酵中细菌生长与溶氧的关系进行分析。结果表明：溶氧的规律性变化能够反映大肠杆菌生长的规律，即在细菌生长的适应期细菌数量较少，耗氧量少，溶氧曲线最高；随着发酵时间的增加，细菌不断增多，耗氧量也随之增加，溶氧曲线下降；达到对数生长期，曲线最低；进入稳定期，曲线趋于平稳；到发酵后期，细菌进入衰老期，溶氧曲线略有上升，这时可终止发酵。     

基于无线传感网络的农业无人机航线控制系统

无人机是一个由飞行器、控制站、通讯设备和其它部件形成的系统,在农业领域主要应用于农药喷洒、信息监测和农业保险勘察。农业无人机在飞行过程中的实际航线与规划航路之间会存在偏差,不仅降低了作业质量,还会影响作业效率。无线传感网络是一种与无人机紧密结合的技术,可以用于对无人机的航线进行控制。为此,基于无线传感网络,设计了无人机的航线控制系统。该系统由无人机平台、传感节点、汇聚节点和控制中心4部分组成,对航线的控制通过二维坐标系跟随算法完成。试验结果表明:无线传感网络对直线和曲线航线的跟踪更加稳定,具有较高的航线控制精确度。     

基于无线传感网络的无人机喷药沉积效果检测

农业生产过程面临病虫草害的严重威胁,喷洒农药是较为常用的防治方法。随着农业飞行器的推广,以无人机作为载具的航空喷施发展迅速,成为当前最为理想的农药喷洒方式。无人机喷药的雾滴沉积特性对防治效果有很大影响,是当前研究的重点。为此,设计了一种无人机喷药的雾滴沉积效果检测系统,利用无线传感网络进行航线控制,进行采样点定位以及飞行速度、高度和下方风场的数据采集。结果表明:飞行速度和高度对雾滴沉积量有相似的影响,飞行速度对雾滴沉积量的影响大于飞行高度,而雾滴沉积均匀性主要受到无人机飞行速度的影响。该检测方法具有较高的准确性,可为拓宽无线传感网络的应用范围提供依据。     

奶牛场无线传感器网络设计研究

针对奶牛养殖场数据采集时不易实现检测区域的完全覆盖和铺设线缆繁琐的问题,设计了由高性能、低功耗单片机ATmega32L和无线通信模块CRM2400CNC,建立奶牛养殖场无线传感器网络。同时,重点讨论了系统结构、传感器节点的硬软件设计和通信协议等关键问题,结合奶牛场的实际对系统结构的简化进行了研究,并提出了一种新的适合动态网络的跨层技术。试验结果表明,该系统具有结构简单、成本低、功耗低等特点。     

用多超声波传感器实现障碍物判别系统-以数字农业研究平台车为例

为了解决数字农业平台车的障碍物判别问题,提出了一种基于多个超声波传感器的判别系统。同时,探讨了使用计算机通过数据采集卡控制多个超声波传感器进行探测,传输数据到计算机,进行数据处理的障碍物判别方法。所设计的多超声波传感器系统已成功地应用于数字农业研究平台车的实验研究中。     

基于Kalman滤波的田间导航车辆定位校正方法研究

以装载了RTK-DGPS导航系统的KUBOTASPU-68水田插秧机为试验平台,以姿态测量系统提供载体姿态信息,研究农业机械导航的姿态校正方法。在分析车载GPS倾斜误差产生原因基础上,提出了采用多传感器联合测量载体姿态角以提供校正信息。采用MEMS传感器集成模块ADIS16355作为惯性测量单元,卡尔曼滤波实现传感器信息融合以计算姿态角,设计了姿态测量系统。阐述了两种传感器融合测量实时姿态角的算法,基于ARM7Cotex-M3微处理器设计了姿态测量系统硬件。     

Landscape irrigation scheduling efficiency and adequacy by various control technologies

Automated residential irrigation systems tend to result in higher water use than non-automated systems. Increasing the scheduling efficiency of an automated irrigation system provides the opportunity to conserve water resources while maintaining good landscape quality. Control technologies available for reducing over-irrigation include evapotranspiration (ET) based controllers, soil moisture sensor (SMS) controllers, and rain sensors (RS). The purpose of this research was to evaluate the capability of these control technologies to schedule irrigation compared to a soil water balance model based on the Irrigation Association (IA) Smart Water Application Technologies (SWAT) testing protocol. Irrigation adequacy and scheduling efficiency were calculated in 30-day running totals to determine the amount of over- or under-irrigation for each control technology based on the IA SWAT testing protocol. A time-based treatment with irrigation 2 days/week and no rain sensor (NRS) was established as a comparison. In general, the irrigation adequacy ratings (measure of under-irrigation) for the treatments were higher during the fall months of testing than the spring months due to lower ET resulting in lower irrigation demand. Scheduling efficiency values (measure of over-irrigation) decreased for all treatments when rainfall increased. During the rainy period of this testing, total rainfall was almost double reference evapotranspiration (ET_o) while in the remaining three testing periods the opposite was true. The 30-day irrigation adequacy values, considering all treatments, varied during the testing periods by 0-68 percentile points. Looking at only one 30-day testing period, as is done in the IA SWAT testing protocol, will not fully capture the performance of an irrigation controller. Scheduling efficiency alone was not a good indicator of controller performance. The amount of water applied and the timing of application were both important to maintaining acceptable turfgrass quality and receiving good irrigation adequacy and scheduling efficiency scores.     

果树栽植机光电定株距装置的设计与试验

针对果树栽植过程中株距难以控制的问题,考虑到现有的果树栽植机定株距存在结构复杂、制造成本高及受土壤滑移率影响较大等问题,设计了一种光电定株距装置,可以避免土壤滑移率对株距的影响,保证栽植果树株距的一致性,且可实现株距连续可调,满足不同果树栽植时对株距选择的要求。针对试验中出现的部分株距较设计值有所偏差的问题,分析了原因并提出了优化方案。试验结果表明:果树栽植机光电定株距装置栽植合格率92.5%,平均栽植深度合格率为92.9%,在1.7m栽植株距下,株距变异系数为5.9%,满足现代标准果园机械化生产要求。     

基于MESH架构的工厂化育苗环境无线监控系统研发

针对蔬菜工厂化育苗过程中对环境监测与调控的实际需求,基于ZigBee,ARM和VC++等技术研发构建了基于MESH架构的无线传感器网络监控系统,实现对育苗温室群内环境信息的精确采集、实时监测和远程调控等功能。测试结果证明,系统具有可扩展性强、测量结果准确、操作简单和运行稳定等优点。该系统的研发对提高工厂化蔬菜育苗的管理效率具有重要意义。     

水产养殖水质环境无线监测系统设计与实现

针对目前水产养殖环境监测手段及监测设备基础薄弱、相对落后的现状,应用无线传感技术、嵌入式计算技术、微机电技术(MEMS)、分布式信息处理技术及无线通信网络技术于一体的无线传感器网络,为水产养殖环境提供数字化、网络化、智能化的实时动态监测系统。该系统不仅能够对水产养殖环境的主要检测指标(水温、PH值、溶氧量、浊度、氨氮等)进行实时监测,还能够对检测指标进行数据融合和挖掘,以建立水产养殖环境检测指标历史数据库,实现监测数据的本地或远程、实时、动态显示和分析,为水产养殖过程中有效提高水资源利用率、改善养殖环境质量、降低污染物的排放等提供了一种重要技术手段和科学依据。