基于机器人的盆栽作物生长环境智能监控系统设计
发布时间：2021-08-04 21:25
针对作物育/选种过程中,采用人工操作方式对作物样本植株个体的生理指标和生长环境参数进行高频次采集,存在数据采集精度低、生产效率低、劳动强度大等问题,设计一种以AGV为采集终端的盆栽作物生长环境智能监控系统。系统以FPGA控制器为硬件核心,结合传感器、采集装置、导航、定位和Wi-Fi传输模块将采集的环境参数和图像信息传至上位机,上位机根据预先设定指令控制AGV执行终端依次对选取样本植株个体的图像和生长环境信息进行自动采集,并结合设定参数实现执行机构的远程控制功能,提高了育/选种过程中的智能化管理水平。试验结果表明,该系统采集盆栽作物的生长环境参数精度高、图像信息完整清晰、采集样本位置精度误差为25 mm、停车定位精度误差为±10 mm,无走偏和脱轨现象。该研究有利于技术人员快速、准确获取作物的生长环境和生长态势信息,为培育出更优质的农作物品种提供科学依据。
【文章来源】：中国农机化学报. 2019,40(11)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
盆栽作物智能采样装置
为实现AGV沿磁条轨迹平稳运行和RFID射频感应准确定位,该系统采用模糊PID控制算对全向导引和定位性能进行优化。模糊PID控制器如图3所示。为了提高PID控制器的鲁棒性和较少CPU运算能力,PID控制器采用经典PID增量式控制,其表达式[15]
监控室PC机以Eclipse和Microsoft Visual Studio2013为开发平台,采用Java、C#语言,建立了由客户端、服务器端和数据库组成的盆栽作物生长环境智能监控系统。管理人员借助PC机监控软件、Wi-Fi传输模块、手机终端APP和GPRS无线通信模块实现对温室内植株生长环境、生长态势远程查询、查看和执行机构远程控制等功能,也可在手动控制模式下通过点击监控画面相关按钮给下位机执行机构发出启停控制指令或者结合Wi-Fi视频传输模块实现对AGV机器人的行走、样本采集装置和摄像头旋转控制等功能,提高了盆栽作物育种/选种过程的智能化、信息化管理水平。图5为盆栽作物采样站点调控界面,具有手动和自动两种控制方式,当Wi-Fi连接成功后,输入AGV移动机器人对应IP地址和端口号,点击连接网络按钮,与AGV小车网络连接成功后,管理人员可以对行走路线、采集站点、采集延时时间和车速控制等参数进行设置。图5中为管理人员对1、3、5、7采集站进行设置,若设置成功后相关停靠站点指示灯显示红色,且当AGV移动机器人经过该站点并采集样本结束后变为绿色。图5 盆栽作物采样站点调控界面
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee技术的连栋温室环境调节系统设计[J]. 王笑宇,汤震. 中国农机化学报. 2019(02)
[2]基于磁导航的全向AGV定位技术研究[J]. 高雪松,李宇昊,张立强. 轻工机械. 2019(01)
[3]WSN在大棚环境监控中的应用[J]. 郑之华. 齐齐哈尔大学学报(自然科学版). 2019(01)
[4]基于磁导引AGV的路径跟踪控制策略研究[J]. 曾祥苹,刘兴教,栗江. 组合机床与自动化加工技术. 2018(12)
[5]育苗温室控制系统关键技术的研究与应用[J]. 史正元,黄晓华. 自动化技术与应用. 2018(09)
[6]一种基于物联网的农作物长势监控系统[J]. 莫建麟. 太原师范学院学报(自然科学版). 2018(03)
[7]智能车载环境参数采集机器人的研制[J]. 李毅,李映君,季亚楠,何为凯. 中国农机化学报. 2018(04)
[8]基于模糊PID控制的AGV控制[J]. 葛红豆,赫雷,曹雏清,周克栋. 兵工自动化. 2017(12)
[9]农业温室大棚智能环境监测系统设计[J]. 郭鹏,马建辉. 中国农机化学报. 2016(04)
[10]大棚中无线远程监控系统的设计[J]. 李耀,许朋,刘木华,洪茜,彭义杰,赵进辉. 中国农机化学报. 2016(02)
硕士论文
[1]基于模糊PID复合控制的磁导引全向移动AGV设计与实现[D]. 华铁丹.华中科技大学 2017
[2]基于PLC的盆栽作物智能温室控制系统设计[D]. 时启凡.东北农业大学 2015
本文编号：3322434
【文章来源】：中国农机化学报. 2019,40(11)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
盆栽作物智能采样装置
为实现AGV沿磁条轨迹平稳运行和RFID射频感应准确定位,该系统采用模糊PID控制算对全向导引和定位性能进行优化。模糊PID控制器如图3所示。为了提高PID控制器的鲁棒性和较少CPU运算能力,PID控制器采用经典PID增量式控制,其表达式[15]
监控室PC机以Eclipse和Microsoft Visual Studio2013为开发平台,采用Java、C#语言,建立了由客户端、服务器端和数据库组成的盆栽作物生长环境智能监控系统。管理人员借助PC机监控软件、Wi-Fi传输模块、手机终端APP和GPRS无线通信模块实现对温室内植株生长环境、生长态势远程查询、查看和执行机构远程控制等功能,也可在手动控制模式下通过点击监控画面相关按钮给下位机执行机构发出启停控制指令或者结合Wi-Fi视频传输模块实现对AGV机器人的行走、样本采集装置和摄像头旋转控制等功能,提高了盆栽作物育种/选种过程的智能化、信息化管理水平。图5为盆栽作物采样站点调控界面,具有手动和自动两种控制方式,当Wi-Fi连接成功后,输入AGV移动机器人对应IP地址和端口号,点击连接网络按钮,与AGV小车网络连接成功后,管理人员可以对行走路线、采集站点、采集延时时间和车速控制等参数进行设置。图5中为管理人员对1、3、5、7采集站进行设置,若设置成功后相关停靠站点指示灯显示红色,且当AGV移动机器人经过该站点并采集样本结束后变为绿色。图5 盆栽作物采样站点调控界面
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee技术的连栋温室环境调节系统设计[J]. 王笑宇,汤震. 中国农机化学报. 2019(02)
[2]基于磁导航的全向AGV定位技术研究[J]. 高雪松,李宇昊,张立强. 轻工机械. 2019(01)
[3]WSN在大棚环境监控中的应用[J]. 郑之华. 齐齐哈尔大学学报(自然科学版). 2019(01)
[4]基于磁导引AGV的路径跟踪控制策略研究[J]. 曾祥苹,刘兴教,栗江. 组合机床与自动化加工技术. 2018(12)
[5]育苗温室控制系统关键技术的研究与应用[J]. 史正元,黄晓华. 自动化技术与应用. 2018(09)
[6]一种基于物联网的农作物长势监控系统[J]. 莫建麟. 太原师范学院学报(自然科学版). 2018(03)
[7]智能车载环境参数采集机器人的研制[J]. 李毅,李映君,季亚楠,何为凯. 中国农机化学报. 2018(04)
[8]基于模糊PID控制的AGV控制[J]. 葛红豆,赫雷,曹雏清,周克栋. 兵工自动化. 2017(12)
[9]农业温室大棚智能环境监测系统设计[J]. 郭鹏,马建辉. 中国农机化学报. 2016(04)
[10]大棚中无线远程监控系统的设计[J]. 李耀,许朋,刘木华,洪茜,彭义杰,赵进辉. 中国农机化学报. 2016(02)
硕士论文
[1]基于模糊PID复合控制的磁导引全向移动AGV设计与实现[D]. 华铁丹.华中科技大学 2017
[2]基于PLC的盆栽作物智能温室控制系统设计[D]. 时启凡.东北农业大学 2015
本文编号：3322434
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