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。     

电容式植物含水监测传感器的数学建模及电路设计

国内目前的农业灌溉过程中,主要利用土壤和环境湿度来判断作物缺水状况。在研究平行板电容传感器工作原理的基础上,提出了用电容传感器测量植物含水情况,并提出在测量中将电容极板间被测物质和间隙空气抽象为固、液、气三相的方法,理论上分别建立了用于植物水分测量的三相介质的并联、串联数学建模,并做了数值模拟分析。分析认为在一定的激励信号作用下,平板电容的电容值与极板间被测介质含水率呈对应关系,得出了平行板电容传感器可以实现直接针对植物含水情况测量的结论,解决了间接测量的滞后性和准确性差的问题,确定了三相介质并联的建模方法可以作为传感器系统理论分析的最佳方案。在理论分析可行的基础上对传感器电路结构设计做了初步分析、介绍。     

基于CAN总线的智能化节水灌溉系统的研究

随着我国农业的迅速发展,农业的用水量日益增多。在灌溉系统中合理地利用自动化控制,大力发展节水技术,可以提高水资源利用率。针对我国农业生产中灌溉所存在的问题,设计出基于CAN总线智能化节水灌溉系统。该控制系统是通过PC客户端、传感器节点、下位机、阀门控制节点等几个部分,实现多点远距离参数检测、数据通讯和驱动执行机构,是一种经济性好、体积小、工作稳定性强、易于推广的智能节水灌溉控制系统。     

基于STM32微处理器的播种机工况故障采集系统设计

随着我国信息化水平的不断提高,机械自动化、计算机控制系统和测试计量行业的不断发展,使得智能控制被广泛的应用到农业生产、工业生产和高等研究等各个领域。为此,基于STM32微处理器设计和研发了播种机工况故障采集系统。系统以STM32微处理器为核心,硬件部分主要包括信息采集、人机交互、智能控制、报警、自动补偿和电机驱动等模块,主要作用是完成对传感器节点的数据采集、分析、处理和控制功能;软件部分主要包括速度信息、播种量信息、漏播判断、开沟器堵塞和种箱空检测4个子程序。试验结果表明:所选用的TAP-4 0 LS4 0 N1-D3传感器能够精准检测到种子流、种箱排空、输种管堵塞等信号;在一定干扰环境下,系统漏播报警的准确率均在97%以上,实现了播种机工况故障精确采集功能,且该系统稳定性高,错误率低,具有十分宽广的应用前景。     

基于无线传感器网络的水质监测系统研究

针对国内外水质环境研究中水质样品异地监测分析存在的巨大缺陷,研究了水质自动监测系统。文章介绍了基于无线通讯传感器网络的简易水质自动监测系统,实现水质数据自动采集和实时上传,可以实现对钱塘江源头水质（衢州水质）进行更好的监测及保护。