基于作物蒸散量模型的智能化滴灌控制系统研究

为解决中小规模温室大棚的滴灌问题,设计出一套由作物蒸散量模型计算作物灌溉量的智能化滴灌控制系统。系统采用温湿度传感器测量不同高度上的温湿度差,利用波文比-能量平衡法计算出作物的蒸散量,并将蒸散量换算为灌溉量,通过单片机设定程序控制电磁阀的开关时间即控制灌溉量多少。对比试验证明,该方法方便、可靠,可应用于温室大棚的精确灌溉。

工程管理虚拟实验室应用现状综述

虚拟技术能够有效解决工程技术领域及相关行业由于资源紧张所带来的一系列问题,从单机虚拟仿真和网络虚拟建模两个方面综述国内外虚拟实验室在工程管理领域的应用。研究结果发现,工程管理虚拟实验室主要应用于工程管理专业教学和建筑施工两个领域,其对于革新工程管理教学理念,创新工程管理实践教学与人才培养方式,提升建筑行业管理水平具有重要的意义。然而,在工程管理虚拟实验室建设过程中也存在互动性不强、可扩展性弱、网络化层次低、平台搭建不够完善、工程管理教育领域应用不足等问题。

畜牧信息智能监测研究进展

畜牧信息主要包括养殖环境信息、动物行为信息及健康指标信息。准确高效地采集养殖环境参数是反馈控制养殖环境的基础,是为动物构建良好生存环境的前提。动物行为是动物生理健康状况的外在表现,动物行为监测、分析有利于及早发现疑似发病牲畜个体,降低经济损失。目前国内主要依靠人工观察方式监测畜牧信息,主观性强且精度低。随着现代信息技术的不断发展,智能化畜牧信息监测技术也在快速发展和不断更新。阐述了音频分析技术、机器视觉技术、无线传感器网络技术及射频标识(RFID)技术在畜牧信息监测中的应用研究现状,展望了智能化畜牧信息监测的后续研究方向。

气吸式圆盘白萝卜播种机设计与试验

针对目前白萝卜种子尺寸小、流动性差、形状不规则导致播种机吸种效果差、漏播率和重播率高等情况,设计了一款气吸式圆盘白萝卜播种机。通过对播种机结构组成和工作原理的分析,计算吸附单粒种子的受力情况,建立了力学模型,并得到单粒最小吸附负压值;通过各级链数转动比,确定了播种机地轮与排种器链数关系。通过对吸种过程DEM-CFD耦合仿真单因素试验,计算确定播种机中排种器关键结构参数最优范围,即排种盘转速为1~2 rad/s、风机负压为4~5 kPa、吸孔直径为2.4~2.8 mm;并在此基础上进行田间试验,以排种盘转速、风机负压、吸孔直径为试验因素,以播种间距合格率指标、漏播率指标、重播率指标为评价标准,进行三因素三水平正交试验。利用Design-Expert软件构造数学回归方程和响应曲面模型,分析了各个参数对播种合格率指标的影响变化,并利用软件最优化模块,确定了结构参数最优组合,即排种盘转速为1.3 rad/s、风机负压为4.6 kPa、吸孔直径为2.5 mm。田间试验结果表明:播种行距合格率指标为92.35%,漏播率指标为3.97%,重播率指标为3.68%,满足白萝卜精量播种的农艺要求。

预处理对麦秸/聚丙烯复合材料摩擦磨损性能影响实验

为提高麦秸秆纤维与聚丙烯(PP)基体的界面结合力,采用复合处理法对麦秸秆纤维进行表面处理:先分别用NaOH溶液浸泡、乙酸溶液浸泡、水热处理、蒸汽爆破和微波等方法对麦秸秆纤维进行预处理,再复合偶联剂法处理麦秸秆纤维;用熔融共混、模压成型方法制备麦秸秆/PP复合材料。用体视显微镜观察了不同处理后的麦秸秆纤维微观结构,采用红外光谱技术(FTIR)研究了不同表面处理麦秸秆纤维的红外光谱,用M-2000A型磨损实验机测试了麦秸秆不同表面处理方法制备PP复合材料摩擦磨损性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察分析复合材料磨损表面形貌。结果表明,NaOH、水热和蒸汽爆破处理对麦秸秆纤维表面化学成分有明显的影响;复合处理麦秸秆制备的复合材料摩擦磨损性能均优于单纯使用偶联剂处理麦秸秆制备的复合材料;复合材料的主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损,水热处理和蒸汽爆破的复合材料耐磨性能较好。

农业车辆电控液压转向系统的设计

以茂源250型拖拉机为试验平台,设计一种用于农业车辆自主导航的电控液压转向系统。该系统使用电控比例液压阀、换向阀和溢流阀,改造拖拉机的液压转向油路;采用STC12C5A60S2作为比例阀的控制器,同时加装角度传感器作为系统的反馈。将带有死区的PD控制算法在SimHydraulics建立的液压转向系统模型上进行仿真,并实车试验验证。在左、右极限转向和4种特定目标角度转向试验中,该系统比原有系统响应时间快0.2 s,超调量在5%以内。

农业机器人果蔬抓取中滑觉检测研究

利用压敏电阻作为敏感材料制作了一种灵敏的滑觉传感器,构建了滑觉信号观测系统。用短时傅里叶变换方法分析了滑觉信号的频谱特征,并运用离散小波变换结果来区分法向抓取力变化与实际发生的滑动信号,以使滑动信号检测结果不受法向抓取力变化的影响,试验结果表明滑觉检测的稳定性。运用二指平行手爪进行了实际的果蔬抓取试验,验证了基于滑觉检测的抓取力调节效果。

基于FPGA的智能温室控制系统的研制

提出一种基于VerilogHDL语言描述,FPGA实现的智能温室测控系统的软硬件设计方法。FPGA主控芯片采用Altera公司的EP2C8Q208C8芯片,结合ADC0809芯片完成数据采集,并在LCD图形液晶上显示采集到的信息,上位机界面采用VC++进行编程实现,上位机界面显示温室环境信息的实时值及其变化曲线。在温室控制方面,使用分段式控制,并且借助于串口继电器的无线模块实现无线控制。此种基于硬件电路的设计方法时钟频率高,响应及时,能够完成对温室内温湿度的采集、显示,以及对温室的控制。

高速齿轮箱传动效率理论计算与实验研究

为研究高速齿轮箱的传动效率与功率损失途径,针对压缩机增速齿轮箱,建立了齿轮箱传动效率的理论计算模型。通过MATLAB对各工况下的传动效率进行了理论计算,并与实验结果进行了对比,结果表明建立的计算模型正确、有效,可为高速齿轮箱传动效率的研究与提高提供理论基础。

基于元胞蚁群优化算法的农业无线传感器网络路由研究

无线传感器网络(WSNs)进行农业信息采集时,针对传感器节点数量多,能量消耗不均衡的特点,提出基于元胞蚁群优化(CACO)的WSNs路由算法。算法将网络中的节点映射成CACO算法中的元胞,通过改进蚂蚁信息素更新模型,引入睡眠唤醒机制,有效地减少了节点间的通信,从而改善能量消耗不均衡。仿真结果表明:该算法有效地减少了网络耗能、节点消亡数量,延长了网络生命期。

基于CCS的边缘检测算子实验

边缘检测是图像处理的第一个阶段,是机器视觉领域内经典的研究课题之一,本实验设计了基于CCS3.3的边缘检测实验,在Sobel算子实验的基础上,进一步采用小波变换提取边缘,实验结果可以发现改进的小波变换边缘检测比传统的Sobel算子等算法效果要好,该实验为进一步图像分析实验打下基础。

基于博弈论的农业无线传感器网络数据传输模型

针对农业应用中无线传感器网络电源续航能力不足的问题,提出一种基于博弈论的数据传输模型,该模型中,将参与博弈的节点和潜在中继节点的剩余能量、父子节点间通信链路损耗和此次博弈结果对上游通信链路造成的额外开销等因素纳入效益函数中,从而综合衡量博弈结果的优劣,建立一种多约束条件下的均衡点。结合NS—2仿真软件将本模型与AODV协议的端端延时、数据效率和能量损耗对比,并通过实验结果表明:该模型与AODV协议相比,可以在保证通信质量的前提下节约能量。

植被固坡实验设计及固坡效果分析

植被在不同的坡度上生长的情况都是不同的,在控制土壤含根量相同的情况下进行不同坡度土壤的直剪试验得出土壤的抗剪强度,通过对比得出不同坡度下植被固坡效果的优劣,再通过三轴实验得到土壤的应力应变曲线,得到土壤在饱和情况下的剪切破坏曲线,从而得出不同坡度下植被的固坡效果,得出植被固坡的最优坡度范围。结果发现其坡角在23°左右时,坡体稳定性最好,且具有最优承载性能,坡角在30°-40°区间时,植被固坡效果稳定。

农业机械液压油的污染与控制

农业机械设备液压油的污染是液压系统运行不稳定、出现故障的主要原因。本文对农业机械液压系统中液压油污染的原因及危害进行了详细的分析,提出了控制液压油污染的具体措施,对正确使用农业机械液压油,保证农业机械液压设备的稳定运行有一定的参考价值。

基于作物茎流和FPGA的智能温室测控系统的设计

采用FPGA设计了一种温室环境智能控制系统。系统主要由FPGA芯片EP2C8Q208、电源电路、人机交互单元及其驱动电路组成。按照模块化设计思路,将系统硬件部分分为数据采集模块、LCD显示模块、蜂鸣器报警模块、串口通信模块和控制输出模块,软件部分为基于VC6.0的上位机监控界面。实现了温室作物生长参数和环境信息的采集,并对温室环境进行控制,在此基础上分析了作物茎流速率与温室环境因子之间的关系,得出作物茎流速率与温室环境因子之间的回归方程。结果表明,作物茎流速率受多个环境因子的影响,其中太阳辐射为其主要影响因素;基于FPGA的温室环境智能控制器,时序验证方便,控制响应快,系统集成度高,是实现温室智能控制策略的有效思路。

白背飞虱智能识别技术研究

[目的]为了实现水稻白背飞虱的自动监测,提出一种利用昆虫背部图像特征的白背飞虱自动识别方法。[方法]用自制的野外昆虫图像采集装置,在野外环境下,采集131张白背飞虱昆虫图像,通过颜色（蓝色分量B=130）阈值分割、滤波处理后,获取所采集昆虫图像二值化图,然后提取出单个昆虫背部区域二值化图和背部区域灰度图。通过对白背飞虱的大小统计分析的方法,剔去明显非白背飞虱的单个昆虫图像,再运用不变矩和二维傅里叶频谱数据提取昆虫几何形态、颜色和纹理共88个特征值,将7个不变矩和l×l（l=1,2,…,9）二维傅里叶频谱特征进行组合后作为输入变量,建立基于支持向量机的白背飞虱识别模型。[结果]自动采集装置在野外环境下采集的单个白背飞虱大小为1 000~2 600个像素点。当使用1~5不变矩特征值和5×5频谱特征值建立识别模型,训练集准确率达到95.71%,测试集准确率达到95.00%。[结论]使用不变矩和二维傅里叶频谱提取白背飞虱的几何形态、颜色和纹理特征,并建立支持向量机的识别模型,可以实现田间白背飞虱的自动识别。

基于BIM的虚拟校园漫游实验平台搭建及实现

为解决传统地形模型占存储量大而导致漫游系统运行阻塞的问题,提出利用可扩展标记语言编写地形数据建立地形模型技术。针对基于建筑信息模型(Building Information Modeling)虚拟校园漫游系统的开发和实现进行研究,以南京农业大学作为虚拟空间,利用3ds Max和UC-Win/Road作为系统建模和虚拟开发平台,基于样条插值法实现可选择路径的飞行漫游,最终建立了完整的室内外虚拟校园漫游系统。结果表明该系统甚至在低端配置的普通PC机上都能运行流畅。

基于CCS3.3的稻飞虱轮廓提取实验设计

针对DSP课程结合科研的实验要求,设计了基于CCS3.3的稻飞虱轮廓提取实验。该实验以TI公司6000系列DSP为实验硬件平台,再设计实验算法,通过CCS3.3建立工程,实现对稻飞虱轮廓的提取。实验结果表明可以通过轮廓形状识别稻飞虱,也为基于CCS软件的系统开发打下基础。

基于CAN-Bus的农业车辆电动转向系统研究

为实现农业车辆精准快速地自动转向,建立了转向系统模型并设计了转向控制算法。试验平台以车载计算机为CAN主节点,采用CAN-Bus通信网络与各个监测控制从节点相通信,CAN从节点包括前轮转角测量节点、行驶速度测量节点,转向电机控制节点与车辆行驶速度控制节点。根据输入量与输出量之间的物理关系建立了转向系统的二阶模型,通过稳定性分析,设计了基于ITAE性能指标的最优PD控制器。试验结果表明,对系统施加±20°的阶跃输入信号,车辆在农田路面与水泥路面下分别以0.3、0.5、0.7 m/s的速度行驶时,最优PD控制器均能使系统平稳地跟踪期望的前轮转角,调节时间均在0.35 s以内,稳态误差小于0.5°。

基于Penman-Monteith方程的温室智能滴灌控制系统研究

应用Penman-Monteith(缩写为P-M)方程计算作物灌溉量,设计出一套温室智能滴灌控制系统。系统采用温湿度传感器采集温室内空气的温湿度,利用Penman-Monteith方程计算作物腾发量,通过单片机设定程序控制滴灌时间,控制部分采用上下位机形式,通过无线串行通信进行数据的双向传输。试验证明,该方法方便、可靠,可应用于温室的精确灌溉。