鱼菜共生耦合智能控制系统设计与试验

为研究鱼菜共生系统鱼菜耦合关系,采用传感器技术、物联网技术和自动控制技术设计一套含数据自动采集、记录、分析和控制于一体的鱼菜共生耦合智能控制系统。该系统能实现鱼池和生化池溶氧、温度及水位自动控制,水肥自动配比、旋转立体栽培架自动灌溉及温室环境自动控制功能,数据自动采集、存储和分析功能,以及设备远程控制、状态远程查看等功能。      

智能鱼菜共生装置的设计与试验研究——基于物联网远程控制

针对室内养殖花卉果蔬和观赏鱼占地面积较大、不卫生及鱼类清洗换水麻烦等问题,设计了一款基于物联网远程控制的鱼菜共生装置。装置由水循环过滤系统、自动供氧系统、自动补光系统、自动加热系统、水质检测系统、电路保护系统、水温水位检测系统、自动喂食系统,以及远程控制系统构成。该装置采用的潮汐式水循环过滤系统减少了水资源的浪费,自动补光、供氧、喂食系统能够保证动植物在无人的状态下能够正常生存,且控制系统的稳定性及测量模块的准确性保证控制系统能够准确输出信号。该设计减少了养鱼时换水次数,同时可利用养鱼产生的废水种植绿色蔬菜。蔬菜无土栽培对比试验表明:植物在生长期的形态指标要优于传统土培和普通水培的植物,研究结果为物联网智能栽培、养殖系统提供技术支持。     

麦饭石对鱼菜共生系统的影响试验

分别采用麦饭石和陶粒颗粒处理作为鱼菜共生系统无土栽培及养殖水过滤基质,对生菜株高、根长、地上部鲜质量及叶绿素含量等指标测定,以及对乌鳢鱼养殖过程中存活率、增重率和水体pH值、溶解氧含量等水质指标测定。试验结果表明,在鱼菜共生系统中投放麦饭石可有效提高生菜和乌鳢生长发育水平,试验组比对照组根长、株高、单株质量、叶绿素含量分别增加18-4%、15-0%、21-9%、45-8%;乌鳢鱼养殖过程中试验组比对照组的pH值高0-42,溶解氧高0-69 mg/L,死亡率降低7-6%,增加质量提高23-68%。试验证明麦饭石在鱼菜共生系统中性质稳定,对蔬菜、乌鳢的生长发育及水体保持具有较好的效果。      

鱼菜共生池塘生态养殖技术——以重庆市九龙坡区为例

鱼菜共生池塘养鱼技术是一种生态养鱼技术,它是依据鱼类和植物的生长环境、营养生理和理化知识等特点,结合水产养殖与蔬菜养殖这两种不同的农业养殖技艺,进行科学的生态规划,实现和谐共生。通过对重庆市九龙坡鱼菜共生项目的研究,说明这种养殖技术存在巨大的经济效益,值得推广。      

鱼菜共生水体溶解氧时空变化规律及其影响因素研究

为明确鱼菜共生系统中水体溶解氧分布特征,采用室内搭建的鱼菜共生系统,利用多点采样装置以及物联网传感系统对系统中水质参数、气象数据和生物量信息进行提取,通过相关性分析对该鱼菜共生系统中溶解氧时空变化规律以及光照强度与喂食量对其时空变化的影响进行了研究。结果表明,溶解氧在鱼池中随垂直深度增加而减小,相关系数范围为-0.9～-0.7时,鱼池溶解氧空间变化量与喂食量呈显著线性关系,相关系数为0.9294,方差分析中F值为126.94。溶解氧在水培槽中随水平距离增加而减小,相关性范围为-0.9～-0.8时,水培槽溶解氧空间变化量与光照强度呈显著线性关系,相关系数为0.8158,方差分析中F值为39.7954。溶解氧日变化受到各环节空间变化影响,白天波动下降,夜间平缓上升。研究结果为鱼菜共生系统溶解氧研究提供了一定理论依据。     

蜂群多特征长期监测系统设计与试验研究

目前,针对蜂群发生崩溃式消失的现象还缺乏有效的观测和分析手段。本研究在分析蜂群行为与检测特征的基础上,设计了一种基于物联网技术的蜂群多特征长期监测系统。该系统采用太阳能供电,融合了多种传感器,能够检测蜂群的多个特征（蜂箱内部的温度、湿度、蜂群重量、声音和蜜蜂的进出量）,并利用无线数据同步传输技术将这些数据上传到远程云服务器中。基于该系统,本研究还进行了针对意大利蜜蜂从2018年秋季到2020年春季为期235天的长期连续监测试验,记录了蜂群在秋衰期、越冬期和春繁期蜂箱内部温度、湿度、蜂群重量、声音和进出量的逐小时的细致变化。试验结果表明,在此期间,蜂箱内的平均温度呈现从25℃下降到-5℃再回升至15℃的抛物线变化,相应的进出巢次数也由大约8万次/天减少至0次/天再增加至5万次/天。在越冬期中,蜂群的重量呈现出大约25 g/天的线性下降趋势,同时蜂箱内也更为安静,声音的频率集中于0~64 Hz。由此表明,在不干扰蜂群的情况下,该监测系统获得的特征数据能够有效地揭示蜂群的日常活动和趋势变化,可用来研究蜂群的行为生物学、探索崩溃式的蜂群消失成因以及发展精确化蜜蜂养殖业。     

基于物联网的水肥一体化系统设计与试验

为实现温室水肥一体化系统的监控和管理,设计基于物联网的水肥一体化系统.系统设计采用物联网架构,采集控制层通过STM32单片机采集温室环境参数,通过PLC采集执行模块的工作参数并控制水泵和阀门完成施肥灌溉,通过GPRS将数据传输到应用层.Web应用层采用B/S架构设计开发,以MySQL为数据库管理系统,以Java语言开发...     

猪舍环境无线多点多源远程监测系统设计与试验

为及时掌握猪舍内主要环境参数的时空分布特性,设计了猪舍环境无线多点多源远程监测系统。采用ZigBee网状拓扑结构进行无线分布式组网,节点设备以一主多从的形式实现多点监测。从节点以STM32嵌入式控制芯片为核心,搭载温度、相对湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度等多种传感器。各从节点将实时采集的数据通过主节点上传至服务器,最终在Web端实现系统远程监测的功能。在广东省某规模化种猪场进行系统测试,并分析了分娩舍内各环境参数的时空分布特性。试验结果表明:分娩舍各区域温湿度变化呈负相关性,相对湿度较高;舍内氨气浓度及二氧化碳浓度变化差异性极显著(P 0. 01);系统运行稳定,锂电池可持续工作170 h,平均丢包率2. 39%,各环境参数监测量准确可靠,区域性差别显著。该系统有利于快速感知猪舍环境参数分布特性,可为猪舍环境控制优化提供参考。     

基于多元线性回归的水稻产量与各生理参数关系研究

多元线性回归是处理变量与变量之间统计相关关系的一种数理统计方法,影响因子越多,越能体现它的优势,方法简单,精度较高。水稻的产量受到多种因素的影响,利用多元线性回归方法研究了水稻产量与其成熟期的株高、株径、叶长和叶宽之间的关系。结果表明,4个生理参数与水稻产量之间的回归关系明显,由此建立了水稻产量预测模型,为以后在水稻收割之前预测其产量提供了方便。     

园林移动施药实时监测系统设计与试验

由于园林作物复杂,对不同植物病虫害需要的施药量以及药品类型不同,为实现实时监测,做好园林植保作业,本文以STM32F103VCT6单片机为信息处理控制器,设计园林移动施药实时监测系统,并通过车体结构设计,构建监测施药作业体系.系统由移动车体、药箱、微控制器、GPS定位系统、GSM无线通信模块、液位传感器、流量传感器、显...     

中小规模禽舍适用的无线环境监控系统设计

针对已有监控系统存在设计冗余、部署复杂、成本较高难以在生产规模较小的禽舍推广使用的缺点,设计并实现一种适用于中小规模禽舍使用的环境监控系统。系统中的无线监测器采用低功耗Wi-Fi技术实现,可为系统提供较为精准的数据采集功能。监测器通过不同的子任务流程,实现周期性的低功耗控制策略。业务服务器基于树莓派单板电脑,采用基于Java的Spring Boot框架,可在实现用户接口的同时,使用底层硬件接口对环控设备实施自动化控制。长期对比测试表明,该系统可降低禽舍用电量约7.71%,使禽类淘汰率降低0.8%。系统所具有的硬件实现成本低、部署简便、环境监控准确可靠等特点,使该系统在中小规模禽舍中具有较高的推广应用价值。     

基于传感标签技术的粮仓多参数监测系统设计

文章提出一种基于RFID传感标签技术实现粮情主要参数无线跟踪监测的新方法,设计一种由有源电子标签和温湿度传感器单元组成的RFID传感标签,集温湿度信号探测和无线发送功能于一体;然后通过多级读写器构建网络通信系统,将传感标签采集到的数据逐级传送给控制中心,控制命令亦通过多级读写器逐级发送给传感标签,实现对粮仓主要参数的无线跟踪监测。     

基于农机CAN总线的OneNet远程监测系统研究

针对CAN总线技术在农业机械上已大规模应用,但缺少将CAN总线技术与物联网技术结合的农机远程监测系统,存在专用服务器租金过高、相关软件开发周期长等问题,研究一种基于OneNet开放平台的玉米中耕变量施肥机远程监测系统。通过STM32103主控制器进行数据的处理与转化,BC20无线通信模块负责数据传输,借助OneNet平台实现PC端和移动端对于施肥机的速度、坐标、排肥轴转速等状态参数的实时远程监测。试验结果表明,整套系统数据传输延时低,性能稳定,数据传输成功率在95%以上,满足复杂田间环境工作要求。实现对于玉米中耕变量施肥机状态参数的远程实时监测。     

基于PLC和物联网感应的智能灌溉节水系统设计

为了减少水资源浪费,实现高精准农业灌溉,基于PLC和物联网技术,结合ZigBee与GPRS通讯技术,研究并设计了一种智能灌溉节水系统。系统通过无线传感器网络节点采集土壤湿度信息,以湿度偏差及偏差变化率作为输入量,建立模糊控制规则库,搭建了实验平台。试验结果表明:该智能灌溉节水系统具有设计合理、运行可靠、实用性强的优点,很好地满足了无线灌溉控制的要求,解决了传统灌溉水资源浪费大、稳定性差的问题,实现了节水灌溉的目的,在农业灌溉方面有很高的实际生产应用价值。     

竹叶片氮含量高光谱估测方法对比研究

为实现快速无损检测竹叶片氮含量,采用波长范围为350~2500nm的地物光谱仪获取竹叶片光谱数据,以金镶玉竹叶片为样本,对其进行高光谱分析。将高光谱原始反射率及其一阶微分、对数一阶微分和二阶微分值,与化学法测量的竹叶片氮含量值进行了相关性分析,分别获得了不同微分变化下的特征波段;基于微分变换后的高光谱反射率数据,分别采用二元线性回归、多元逐步回归、偏最小二乘回归和基于主成分分析的BP神经网络方法,建立了4种金镶玉竹叶片的氮含量高光谱估测模型。对比4种估测模型的校验结果表明,在光谱反射率的对数一阶微分变换下,采用拓扑结构为6-10-1的基于主成分分析的BP神经网络估测模型,校验环节决定系数为0.838,均方根误差RMSE为0.0452,具备较好的竹叶片氮含量估测效果。     

基于改进PSO算法的多温室物联网群控终端变量协调控制研究

为解决目前温室群测控难、智能化程度低的问题,基于改进PSO算法提出一种多温室物联网群控终端变量协调控制方法.通过构建基于大数据的多温室分层分布式物联网群控集成系统,有效融合大数据技术、物联网技术、传感器技术以及智能控制技术,采用单个温室的多参数多变量协调控制方法,实现单温室智能化协调控制;通过加设总控制器,根据记录下的...     

基于云服务的棚室蔬菜智能终端系统设计与实现——以黑龙江省为研究案例

棚室蔬菜产业在黑龙江省农业转方式、调结构和供给侧改革中占有重要的战略地位。黑龙江省棚室蔬菜生产规模近年来发展较快,技术支撑需求也与日俱增。本研究针对黑龙江省棚室蔬菜发展规模与技术服务支撑能力不匹配的现状,提出了基于云服务的棚室蔬菜智能终端系统及关键技术的实现方法。本研究以专家服务为主、数据挖掘技术为辅,以物联网设备为感知手段、以智能手机为用户终端,利用云服务对知识、资源、物联网数据的整合配置能力,提供蔬菜专家及棚室蔬菜用户对信息获取、存储、分析和决策的高效解决方案。本研究的部分内容已在黑龙江省农业科研部门、企业、蔬菜合作社、农户等不同用户群体中实验应用,能够为专家提供棚室蔬菜生产环境的远程问诊手段,适用于各类棚室蔬菜应用场景。本研究还提出了对大规模应用场景下的技术解决方案建议,可在全国的棚室蔬菜生产中推广应用,实现更广泛高效的专家技术服务支撑。     

基于DSP和模糊神经网络种蛋识别系统

针对传统的无线传感器网络监测农田范围小、采样频率不足和能耗高等问题,本文设计了基于簇状结构的无线传感器网络监控系统.能实现对玉米田环境参数的测量.该网络拓扑结构是簇状结构,分为2个簇,8个终端采集节点,2个簇首节点和1个汇聚节点.为延长生存期、降低能耗,节点采用定时休眠,依据节点功能采用不同供电模块,简化协议固定簇内终端节点和簇首的位置.设计WSN-CFM (Corn Field Monitoring)系统能实现近端计算机控制信息采集、处理、传输和存储农田参数变化状况.试验节点部署在玉米田,8个终端节点有7个终端节点数据的传输正确率均超过85%,正确率较低的节点更换电池后可正常工作.系统是能实现稳定传输,适合对玉米田环境参数实时监测.