面向设施农业的电动拖拉机结构布局及控制策略研究
这是一篇关于设施农业,电动拖拉机,结构布局,控制策略,仿真,样机试验的论文, 主要内容为设施农业是指通过人工手段在温室、大棚等设施内进行的农业生产方式,目前我国设施农业发展过程中存在机械化与自动化水平不高、缺少专用的无污染动力机械等问题。为此,本文提出一种问题解决方法——开发用于设施农业的电动拖拉机,减少噪声与尾气污染,降低能源补充与维护保养成本,同时开发适用于设施农业电动拖拉机的运动控制策略、整机通讯策略和电量预警策略,提高生产效率与质量。本文针对设施农业电动拖拉机的结构布局与控制策略展开研究。将设施农业园艺要求的正向调研与对成熟大棚王机型参数的逆向分析相结合,初步确定设施农业电动拖拉机样机的功率为20k W,宽度尺寸小于2m等设计参数;通过分析不同类型电动拖拉机的优劣势,最终选定双电机集中驱动式的纯电动拖拉机作为样机的开发类型,设计和搭建纯电动拖拉机的基本框架。针对电动拖拉机不同的驱动与行走方式进行动力学分析,建立相应的数学模型,通过对使用性能的分析为电动拖拉机结构选型与布局设计提供理论依据,选定珠海英博尔公司生产的20k W永磁同步电机作为样机的驱动电机与动力输出电机,选定3并119串的磷酸铁锂动力蓄电池组组成能源系统。对设施农业中的配套充电设备进行研究,提出一种实时跟随电动拖拉机作业的充电模式,并设计基于PID控制器的随动式充电策略,通过Simulink仿真证明其可行性。基于Alias软件完成样机的造型与布局设计,完成三维模型的绘制,使用EDEM软件进行机罩的防尘仿真,验证其可靠性。设计基于CAN总线的整机通讯策略,实现整机的网络化控制;设计一种以PIC单片机为核心的低电量预警策略,对设施农业中电动拖拉机闲置时因电池自放电性导致的低电量情况进行报警提示;设计了电动拖拉机在设施农业中的循迹控制策略,同时针对电动拖拉机在设施农业中的真实作业情况进行路径规划与仿真,通过Simulink仿真结果证明该算法具有收敛速度较快且系统的鲁棒性较强的优点。完成了试制样机的生产,完成了包括牵引功率、续航和CAN通讯等试验项目在内的样机试验,验证了电动拖拉机在设施农业中的先进性与适用性。
基于数据融合的设施农业综合管控系统设计与实现
这是一篇关于设施农业,多传感器数据融合,数据采集系统,数据传输,无线通信的论文, 主要内容为设施农业是实现精细化农业的重要途径,其基本原理是通过调控相对可控的动植物所处环境参数来实现动植物高效生产的一种智能化农业方式,具有智能化程度高、缓解土壤连作障碍、节能、节水、节肥、准确感知动植物生长环境信息等优势,对降低人力成本、提高动植物生产效益、保障高质量农产品供给具有积极意义。目前,我国设施农业产业发展水平参差不齐,尚未形成完整的产业链,对现有的设施和技术缺乏有效的整合分配,导致我国设施农业产业发展长期停留在较低水平。此外,用于感知与融合动植物生长环境特征信息的核心设备长期依赖进口,也很大程度上制约了我国设施农业产业的良性发展。在此背景下,本文分析采用了一种基于多传感器数据融合的动植物生长环境信息感知与融合算法,并开发了对应的管控系统。针对基于多传感器数据融合的设施农业综合管控系统根据需求划分为上位机子系统和下位机子系统。其中,上位机子系统,采用SSH框架以及SQL Server 2012数据库,选用工作流技术为主要技术,利用多传感器数据融合技术和无线传感器网络技术,实现对动植物生长环境信息的感知与融合,从而实现动植物生长效率的最大化,通过测试表明,系统具有较好的界面友好性,运行稳定,易于操作;下位机子系统,采用STM32F103RBT6作为主控芯片,配备免维护高精度电源模块,无线通信模块、动植物生长环境信息采集传感器集群模块,采用多传感器数据融合算法实现多类型动植物生长环境信息的有序存储与传输。此外,系统设有人机交互按键模块,可以实现系统时间、传输周期等参数的设置,从而可以更广泛的适应各种设施农业应用场合。该系统以华东某地为例进行了实际应用测试,实验结果表明:整个系统工作状态稳定,具有较强的鲁棒性,多类型传感器数据传输有序,可以有效监测并管控设施农业中的动植物生长环境信息,对促进我国设施农业良性发展具有积极意义。
面向设施农业的电动拖拉机结构布局及控制策略研究
这是一篇关于设施农业,电动拖拉机,结构布局,控制策略,仿真,样机试验的论文, 主要内容为设施农业是指通过人工手段在温室、大棚等设施内进行的农业生产方式,目前我国设施农业发展过程中存在机械化与自动化水平不高、缺少专用的无污染动力机械等问题。为此,本文提出一种问题解决方法——开发用于设施农业的电动拖拉机,减少噪声与尾气污染,降低能源补充与维护保养成本,同时开发适用于设施农业电动拖拉机的运动控制策略、整机通讯策略和电量预警策略,提高生产效率与质量。本文针对设施农业电动拖拉机的结构布局与控制策略展开研究。将设施农业园艺要求的正向调研与对成熟大棚王机型参数的逆向分析相结合,初步确定设施农业电动拖拉机样机的功率为20k W,宽度尺寸小于2m等设计参数;通过分析不同类型电动拖拉机的优劣势,最终选定双电机集中驱动式的纯电动拖拉机作为样机的开发类型,设计和搭建纯电动拖拉机的基本框架。针对电动拖拉机不同的驱动与行走方式进行动力学分析,建立相应的数学模型,通过对使用性能的分析为电动拖拉机结构选型与布局设计提供理论依据,选定珠海英博尔公司生产的20k W永磁同步电机作为样机的驱动电机与动力输出电机,选定3并119串的磷酸铁锂动力蓄电池组组成能源系统。对设施农业中的配套充电设备进行研究,提出一种实时跟随电动拖拉机作业的充电模式,并设计基于PID控制器的随动式充电策略,通过Simulink仿真证明其可行性。基于Alias软件完成样机的造型与布局设计,完成三维模型的绘制,使用EDEM软件进行机罩的防尘仿真,验证其可靠性。设计基于CAN总线的整机通讯策略,实现整机的网络化控制;设计一种以PIC单片机为核心的低电量预警策略,对设施农业中电动拖拉机闲置时因电池自放电性导致的低电量情况进行报警提示;设计了电动拖拉机在设施农业中的循迹控制策略,同时针对电动拖拉机在设施农业中的真实作业情况进行路径规划与仿真,通过Simulink仿真结果证明该算法具有收敛速度较快且系统的鲁棒性较强的优点。完成了试制样机的生产,完成了包括牵引功率、续航和CAN通讯等试验项目在内的样机试验,验证了电动拖拉机在设施农业中的先进性与适用性。
基于设施农业的气象服务平台研究
这是一篇关于设施农业,物联技术,智能调控,气象服务,JAVA EE框架的论文, 主要内容为我国现阶段农业正处在由粗放、低效、低质的传统农业向高产、优质、生态、安全的现代农业转变的关键期,需要科学化、集约化、产业化和商品化引领传统农业,而设施农业的建设代表了现代农业发展的趋势和方向,开展多维度、精准化、个性化和全过程的设施农业气象服务将大大增强农业生产的能力。现有的设施农业的气象服务存在移动网络利用少、传感器设施精度低、覆盖区域小,系统运行效率差等问题,不能充分满足现代农业发展需求。本文通过对厦门地区设施农业气象服务现状进行调查,分析了本地区设施农业的气象需求,利用现在发达的Web服务、移动互联和物联网等先进技术,构建了JAVA EE框架的设施农业智慧气象服务平台,系统采用Apache Tomcat7.0为Web服务器,前端开发为DIV+CSS+JQuery语言组合,Spring MVC作为Web服务器框架完成本次设计与开发。在调查用户实际需求和可行性分析的基础上,给出系统用例图和用例规约、功能模块分析、包和类的划分、时序设计和接口设计,数据库表设计,前台和后台的功能与界面设计,最终实现了设施农业气象服务平台系统。通过实际运行表明,该系统克服传统的设施农业气象服务的各种缺点,更好的为本地区农业发展服务。设施农业气象服务平台系统用户前台查看和使用的服务主要有基地概况、实时监测、预警预报、专家智囊、气象服务、设施管理、智能调控、账户管理和LED发布等功能;管理员查看和使用的服务主要有管理员登录和系统管理、监测区域概况管理、查看气象监测数据、查看气象预报预警、专家智囊和设施管理。同时系统具有衍生服务功能,为移动端应用提供“知天气”和“农气宝”气象信息查询APP服务,强化了大众气象服务职能,做到了气象服务于民生,提升了气象服务质量,具有显著社会和经济效益。
基于数据融合的设施农业综合管控系统设计与实现
这是一篇关于设施农业,多传感器数据融合,数据采集系统,数据传输,无线通信的论文, 主要内容为设施农业是实现精细化农业的重要途径,其基本原理是通过调控相对可控的动植物所处环境参数来实现动植物高效生产的一种智能化农业方式,具有智能化程度高、缓解土壤连作障碍、节能、节水、节肥、准确感知动植物生长环境信息等优势,对降低人力成本、提高动植物生产效益、保障高质量农产品供给具有积极意义。目前,我国设施农业产业发展水平参差不齐,尚未形成完整的产业链,对现有的设施和技术缺乏有效的整合分配,导致我国设施农业产业发展长期停留在较低水平。此外,用于感知与融合动植物生长环境特征信息的核心设备长期依赖进口,也很大程度上制约了我国设施农业产业的良性发展。在此背景下,本文分析采用了一种基于多传感器数据融合的动植物生长环境信息感知与融合算法,并开发了对应的管控系统。针对基于多传感器数据融合的设施农业综合管控系统根据需求划分为上位机子系统和下位机子系统。其中,上位机子系统,采用SSH框架以及SQL Server 2012数据库,选用工作流技术为主要技术,利用多传感器数据融合技术和无线传感器网络技术,实现对动植物生长环境信息的感知与融合,从而实现动植物生长效率的最大化,通过测试表明,系统具有较好的界面友好性,运行稳定,易于操作;下位机子系统,采用STM32F103RBT6作为主控芯片,配备免维护高精度电源模块,无线通信模块、动植物生长环境信息采集传感器集群模块,采用多传感器数据融合算法实现多类型动植物生长环境信息的有序存储与传输。此外,系统设有人机交互按键模块,可以实现系统时间、传输周期等参数的设置,从而可以更广泛的适应各种设施农业应用场合。该系统以华东某地为例进行了实际应用测试,实验结果表明:整个系统工作状态稳定,具有较强的鲁棒性,多类型传感器数据传输有序,可以有效监测并管控设施农业中的动植物生长环境信息,对促进我国设施农业良性发展具有积极意义。
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