【摘 要】
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为有效提升我国温室种植环境监控系统工作的智能化与精准化水平,以农业物联网为应用平台,针对监控系统进行设计研究.以温室种植的功能需求为切入点,采用物联网各层级分别构思、整体融合的方法,建立基于物联网的参数监测数学模型,并从软件设计与硬件配置两大维度构建完整的监控系统.试验结果表明:监控系统的网络数据丢包率可控制在0.70％以下,温室空气温度、相对湿度、种植土壤湿度等关键参数的系统监测值与实地测得值误差不大,可控制2.50％以下,系统监测稳定性可提高至90.00％以上,满足监测功能需求,监控效率得到显著改善,
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为有效提升我国温室种植环境监控系统工作的智能化与精准化水平,以农业物联网为应用平台,针对监控系统进行设计研究.以温室种植的功能需求为切入点,采用物联网各层级分别构思、整体融合的方法,建立基于物联网的参数监测数学模型,并从软件设计与硬件配置两大维度构建完整的监控系统.试验结果表明:监控系统的网络数据丢包率可控制在0.70％以下,温室空气温度、相对湿度、种植土壤湿度等关键参数的系统监测值与实地测得值误差不大,可控制2.50％以下,系统监测稳定性可提高至90.00％以上,满足监测功能需求,监控效率得到显著改善,有利于进一步指导温室种植与设施农业装备的深度优化.
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为了适应作物生长需求,需要对大棚温度进行精确控制.首先,建立包含多种环境因素的大棚温度模型;其次,采用模糊PID控制方法,建立了高精度的温度控制方法.综合考虑温室外环境温度、风速、太阳照射强度和室内湿度等因素,采用ARX方法建立温度模型.采用模糊PID控制方法,以温度变化量及其变化率为输入,PID调节量为系统输出,对温度PID控制器进行调节,响应时间6 s.对温度模型预测精度和温度控制精度进行测试,结果表明:温度模型预测值与真实值误差在7.5％以下,大棚温度理论值20℃,控制变化区间为[18.8,21].
为了提高采摘机器人的智能化水平,基于武术飞脚动作的连续性,参考飞脚动作的前馈特征,在智能化控制系统的设计上引入了神经网络前馈算法和PID控制算法.通过对误差的修正和期望与实际输出结果的反馈,提升了机器人的智能化水平和采摘作业动作的精确性,实现了采摘机器人的类人化设计.为了验证该方法的可行性,模仿生菜采摘机器人的作业环境对机器人的性能进行了仿真,结果表明:采用神经网络PID算法可以提高机器人控制系统的精确性,并可加快收敛速度,对提升机器人的智能化水平具有重要的意义.
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.
履带拖拉机控制液压变量柱塞泵的流量和方向驱动液压马达,液压马达动力和发动机传入变速箱的动力汇合,实现行驶和差速转向.现有技术存在两方面问题:一是倒车时方向盘转向和车辆驾驶习惯相反;二是在停车和行驶时会停不稳、行驶跑偏.为此,通过对液压油路进行设计和増设控制阀等方法,实现了倒车时正常转向功能;设计了双定位精准调节机构,使液压泵阀芯零位偏心量可调±2.0°,并在零排量处锁定.样机试验表明:操控方向盘倒车转向和常规车辆一样正常;停车稳定可靠,测定100m跑偏量≤3.5m,消除了安全隐患.
采摘机器人动作的规范性和准确性不仅关系到果实的采摘效率,还会影响到采摘的效果,特别是易损果实,很容易造成果实的破碎,降低采摘质量.为了提高采摘机器人动作的准确性,基于体育训练项目的多媒体数据库,结合神经网络机器学习训练和图像处理技术,对采摘机器人动作进行了训练和优化,并对动作的准确性进行了仿真模拟.结果表明:优化后的采摘动作误差较小,且随着神经网络训练样本的增加,误差有下降趋势,为采摘机器人采摘末端的设计提供了重要的依据.
为了提高采摘机器人动作的执行效率,提高动作执行的控制精度,将机器学习算法引入到了采摘机器人控制系统的设计上,利用机械学习和归纳学习设计了采摘机器人的机器学习方法,并利用PID反馈调节对学习过程进行了优化,从而得到了效率较高的机器人采摘动作执行系统.以相同时间内果实的采摘量为作业任务,对不同机器学习方法的机器人采摘果实数目进行了仿真模拟,结果表明:采用机械与归纳学习方法和PID反馈调节方式,相同时间内可以采摘更多的果实,有效地提高了采摘机器人动作的执行效率.
随着农业生产规模的扩大,拖拉机在农业生产中的应用逐渐广泛,但传统拖拉机智能化程度低,存在环境适应性差、作业效率低等诸多问题,导致农业生产效率低、产能不足.为克服这一难题、改进农业生产方式,设计了一种自走底盘式拖拉机.通过引入单片机技术,完成了自走底盘式拖拉机的总体结构设计;对控制系统的硬件方案进行了优化设计,完成了拖拉机控制系统的硬件选型、模块设计;通过分析拖拉机控制系统的功能需求,完成了其软件流程设计.最后,通过实验验证了自走底盘式拖拉机的控制系统的安全性和稳定性,结果表明:该控制系统能够对拖拉机的行走
黑龙江省农作物秸秆资源丰富,但长期以来存在利用率低、各地区缺乏适合本地实际的秸秆综合利用模式等问题,形成所谓的“秸秆困境”.为此,在梳理相关文献的基础上,分析了黑龙江省秸秆综合利用现状,指出其中存在的问题,并通过RPR测算的方法把全省各个地区按秸秆资源禀赋的不同分为秸秆资源丰富区、秸秆资源一般区、秸秆资源贫乏区3种类型;最后,结合各种利用方式的特点,构建适合黑龙江省秸秆资源禀赋不同地区的农作物秸秆综合利用产业模式和运行模式.
我国在农业生产中存在水肥过量使用及使用方法不当的现象,导致水肥利用率不高和环境,而水肥一体化技术具有节省水肥和提高其利用率的优点.为此,介绍了水肥一体化系统中灌溉和施肥设备的分类,分析和归纳了影响水肥一体化灌水器和施肥器技术发展的因素,以及水溶肥在水肥一体化中的应用,并总结了不同水肥组合与灌溉水平和智能水肥系统在草莓上的应用,展望了水肥一体化技术在草莓生产上的发展前景.
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