【文章內(nèi)容簡介】 —農(nóng)業(yè)物料力學(xué)。目前對農(nóng)作物莖稈力學(xué)性能指標(biāo)的研究主要依靠萬能試驗機(jī)，可做拉伸、壓縮、彎曲、剪切等實驗，但由于其體積龐大，價格昂貴且不能繪制實時曲線，不能在無電力能源的田間進(jìn)行現(xiàn)場測試，限制了其應(yīng)用范圍，為此研制了便攜式手動與電動兩用農(nóng)作物莖稈剪切儀，該儀器可在田間無電力能源的條件下，通過專門設(shè)計的發(fā)條驅(qū)動裝置進(jìn)行現(xiàn)場測試。該儀器體積小，同時使用先進(jìn)的32位STM32單片機(jī)對剪切儀進(jìn)行控制，大大提高了數(shù)據(jù)采集的精確性與可靠性。設(shè)計實現(xiàn)的功能：（1）剪切力值的數(shù)顯示功能；（2）剪切力曲線的顯示功能；（3）峰值保存功能：當(dāng)剪切過程結(jié)束時，自動計算最大值；（4）多量程可調(diào)功能：由按鍵進(jìn)行量程選擇功能；（5）過載報警：自動返回功能；（6）多個試樣連續(xù)測量時的系統(tǒng)復(fù)位功能；（7）做功計算功能。
創(chuàng)新22 ：基于MMS的農(nóng)業(yè)病蟲害彩信專家診斷平臺 在中國, 特殊的國情造成農(nóng)業(yè)專家一般對計算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)十分陌生, 知識工程師對于農(nóng)業(yè)知識知之更少, 使得開發(fā)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)十分困難。專家系統(tǒng)開發(fā)平臺的出現(xiàn), 使這個問題得到了緩解。農(nóng)業(yè)專家無需掌握過多的編程知識就能建造性能良好的專家系統(tǒng), 而知識工程師只需研制開發(fā)平臺, 并根據(jù)領(lǐng)域使用要求, 修改完善平臺, 無需掌握領(lǐng)域知識, 兩者相得益彰。我國地大物博的現(xiàn)狀，決定了農(nóng)業(yè)專家不可能對每個地區(qū)農(nóng)民們所遇到的問題進(jìn)行一一解答現(xiàn)在已存在一些專家平臺，大多是基于短信開發(fā)的。短信因為只能用于文字編輯，缺乏相應(yīng)的圖像資料，使得很多時候很難表達(dá)農(nóng)民們的問題。現(xiàn)在手機(jī)已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶，并且功能也越來越強(qiáng)大，用手機(jī)收發(fā)短信、彩信變得十分的方便。隨著3G技術(shù)的不斷推廣，基于Internet的數(shù)據(jù)傳輸能做的世界的每個角落。因此，建立一個基于GSM的農(nóng)業(yè)病蟲害Web彩信專家平臺，可以大大方便農(nóng)民用戶把問題更詳細(xì)提交給專家，專家也能及時的對用戶問題做出準(zhǔn)確回復(fù)，同時也可為專家提供第一手資料。
創(chuàng)新23： 油區(qū)變壓器智能防盜無線監(jiān)測系統(tǒng) 油田采油礦區(qū)分布廣泛，甚至有很多采油井處于偏僻之地，盡管礦區(qū)有對采油設(shè)備進(jìn)行日常巡檢的安排，但是，還是經(jīng)常發(fā)生偷盜采油設(shè)備的問題，尤其是與抽油機(jī)配套的變壓器，被盜現(xiàn)象非常嚴(yán)重。變壓器失盜會導(dǎo)致：（1）導(dǎo)致油井停抽，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn) ；（2）影響電網(wǎng)供電的平衡，給油田生產(chǎn)造成巨大損失；（3）造成抽油設(shè)備的損壞，甚至導(dǎo)致重大安全事故。因此，解決油區(qū)變壓器防盜問題是具有重要的實際意義。調(diào)查發(fā)現(xiàn)：目前市場上的變壓器防盜產(chǎn)品種類少，功能單一，智能化程度不高，不能進(jìn)行系統(tǒng)化的整體防盜報警監(jiān)測。在單相電壓檢測的變壓器防盜裝置（2007年批準(zhǔn)立項的國家級大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目，已結(jié)題驗收）的基礎(chǔ)上，深入分析了其在現(xiàn)場應(yīng)用的不足之處，本項目提出一種基于變壓器三相電壓狀態(tài)檢測的智能防盜無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案（該項目已于2009年批準(zhǔn)立項為國家級大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目）。設(shè)計并實現(xiàn)了基于變壓器三相電壓檢測和GSM短信模塊無線傳輸?shù)挠蛥^(qū)變壓器智能防盜監(jiān)測系統(tǒng)。該項目主要包括變壓器防盜報警裝置和監(jiān)測中心兩個部分，主要功能如下：變壓器防盜報警裝置：變壓器被盜時，裝置檢測到三相電壓變化，做出相應(yīng)判斷，啟動報警裝置，通過無線GSM發(fā)送信息。監(jiān)測中心： 自動接收來自防盜裝置的報警信號；查詢各點(diǎn)變壓器的工作運(yùn)行狀態(tài)；實現(xiàn)雙重報警機(jī)制，提高可靠性。目前，該項目已經(jīng)完成了變壓器防盜報警裝置的硬件設(shè)計、程序編程，并完成了實驗室調(diào)試，功能正常，達(dá)到了設(shè)計要求；正在完善上位機(jī)監(jiān)控中心的應(yīng)用軟件的設(shè)計，下一階段準(zhǔn)備進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用試驗。作品的創(chuàng)新性和實用性：該裝置實現(xiàn)了的檢測三相電壓，并且智能判斷盜竊以及正常停電的情況，有效防止了誤報警的發(fā)生；可對管轄范圍內(nèi)多臺變壓器進(jìn)行實時集中監(jiān)測，實現(xiàn)大塊區(qū)域的防盜報警和準(zhǔn)確定位；采用專用的蓄電池管理芯片，保證蓄電池夫人有效年限可以達(dá)到十年。
創(chuàng)新24： 基于單片機(jī)的煙霧監(jiān)控及短信報警系統(tǒng)本作品是以STC89C58RD+單片機(jī)為核心，具有檢測、顯示可燃性氣體濃度，排除可燃性氣體，并發(fā)送短信報警的一款實用型可燃性氣體檢測儀器。本作品的感應(yīng)裝置是以MQ2型煙霧傳感器為核心的檢測電路，具有檢測空間內(nèi)可燃性氣體濃度的功能，可檢測液化氣、丙烷、氫氣等可燃?xì)怏w，靈敏度高。在此系統(tǒng)中煙霧傳感器將空氣中可燃?xì)怏w的濃度轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號，此信號為模擬信號。再將此模擬信號輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC549，模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC549將接收到的模擬電信號轉(zhuǎn)換成STC單片機(jī)可識別的8位串行數(shù)字信號并傳送給單片機(jī)。單片機(jī)接收到TLC549轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號后，會輸出相應(yīng)的控制信號給LCD顯示屏，直流電動機(jī)和GSM短信報警功能模塊，以使各個模塊實現(xiàn)相應(yīng)的功能。當(dāng)檢測到氣體濃度過高時單片機(jī)連接的蜂鳴器發(fā)出報警聲，同時單片機(jī)通過RS232串行通信的方式將報警信息發(fā)送到GSM模塊中，再通過GSM模塊向預(yù)先設(shè)定好的手機(jī)號碼發(fā)送相應(yīng)的警報情況，通過單片機(jī)控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)動，用風(fēng)扇排除毒氣。創(chuàng)新25： 虛擬健身系統(tǒng)研究及實現(xiàn) “虛擬健身系統(tǒng)”是一套3D乒乓球健身系統(tǒng)。該系統(tǒng)允許使用者隨時隨地在有限的空間內(nèi)模擬超真實的乒乓球環(huán)境，讓使用者同經(jīng)過動作建模的真實用戶或?qū)I(yè)運(yùn)動員模型一較高下。虛擬健身系統(tǒng)采用ARM 7架構(gòu)處理器LM3S1138實現(xiàn)系統(tǒng)控制，采用ALTERA的CyCloneII實現(xiàn)信號處理，采用超聲波頻分相位測距和類GPS定位算法實現(xiàn)小范圍三維空間高精度定位，采用三軸地磁傳感器MMC312xMQ，三軸加速度傳感器ADXL345BCCZ并結(jié)合空間定位實現(xiàn)姿態(tài)定位，從而準(zhǔn)確判斷使用者的動作。系統(tǒng)采用OpenGL來實現(xiàn)3D動畫效果，優(yōu)化的基于OpenGL庫物理重力模擬算法來規(guī)劃球的運(yùn)動軌跡，使用虛擬現(xiàn)實成像技術(shù)制造出身臨其境的超真實感覺。虛擬健身系統(tǒng)致力于更加真實的還原運(yùn)動本身，讓使用者能在虛擬的視覺效果中真正的做運(yùn)動，達(dá)到鍛煉身體的目的。虛擬健身系統(tǒng)同時集成普通健身器械沒有的健身計劃管理系統(tǒng)，實現(xiàn)通過分析用戶鍛煉數(shù)據(jù)幫助用戶制定鍛煉計劃，給出合理的參考建議的功能。
創(chuàng)新26 ：博物館導(dǎo)航機(jī)器人
Hello World是為博物館設(shè)計的導(dǎo)游機(jī)器人，作品設(shè)計的靈感來源于今年上海世博會的舉辦，這也正是Hello World一名的寓意所在。近些年種類繁多的博物館和各類展覽如雨后春筍般涌現(xiàn)，日益成為傳承歷史，普及知識、開闊視野以及文化交流的重要載體；這一點(diǎn)從世博會的極高人氣便可窺一斑。作為導(dǎo)游機(jī)器人，Hello World旨在為在博物館中參觀的游客提供類同于真人導(dǎo)游的導(dǎo)航和解說服務(wù)并為游客提供多方位的感官體驗，讓游客在輕松的氛圍中領(lǐng)略不同領(lǐng)域文化和科學(xué)的魅力。Hello World具備語音控制和語音交互的人共智能，游客可通過語音或者友好操作界面向Hello World表達(dá)自己的需要，Hello World則會向游客提供諸如查詢、引路、導(dǎo)游等多種服務(wù)。在導(dǎo)航過程中Hello World利用自主設(shè)計的航位推算系統(tǒng)計算自己的航位和姿態(tài)并及時修正，并通過路徑規(guī)劃將游客準(zhǔn)確地帶到目的地開展相應(yīng)的解說服務(wù)。在行進(jìn)的過程中Hello World能以接近步行的速度實現(xiàn)高度靈活的全向運(yùn)動和自主避障。作品綜合運(yùn)用三輪全向結(jié)構(gòu)、超聲測距技術(shù)和語音識別與合成技術(shù)實現(xiàn)了機(jī)器人的運(yùn)動和交互功能。并創(chuàng)新性地結(jié)合激光鼠標(biāo)芯片組和雙軸地磁傳感器設(shè)計了一個航位推算系統(tǒng)，實現(xiàn)了對機(jī)器人的絕對坐標(biāo)及位姿的確定。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)采用基于可視圖法的Dijkstra算法實現(xiàn)了高效的路徑規(guī)劃。系統(tǒng)基本實現(xiàn)了完整的機(jī)器人導(dǎo)游功能，可為游客提供準(zhǔn)確的導(dǎo)覽和良好的交互體驗。
創(chuàng)新27： 盲人之眼
本作品是針對盲人在視覺上的缺陷而設(shè)計的輔助系統(tǒng)，它旨在賦予盲人另一雙“眼睛”，幫助盲人重見光明。采用以SIFT特征匹配算法為核心的圖像處理技術(shù)，并綜合運(yùn)用雙目視覺定位、超聲波三維定位、語音識別與合成等技術(shù)。系統(tǒng)實現(xiàn)了盲人對其視野范圍內(nèi)的特定的物體搜索及定位、日常生活用品的識別、新聞的訂閱、娛樂等功能。軟件部分采用了多線程的技術(shù)。系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能如下：1. 目標(biāo)物體的定位及抓取：系統(tǒng)可對指定目標(biāo)物體進(jìn)行搜索及定位，引導(dǎo)盲人自己抓取到想要的物體；2. 物體識別：系統(tǒng)可以幫助盲人識別各種日常生活用品；3. 學(xué)習(xí)和記憶功能：系統(tǒng)可以將出現(xiàn)的物體“記憶”下來，并在下次出現(xiàn)時識別出；4. 其他功能：盲人可以通過語音控制整個系統(tǒng)播放音樂、瀏覽網(wǎng)頁、讀取新聞。
創(chuàng)新28： 室內(nèi)足球運(yùn)動系統(tǒng)
本系統(tǒng)是一種基于捷聯(lián)導(dǎo)向的足球游戲系統(tǒng)解決方案，系統(tǒng)以捷聯(lián)導(dǎo)向為核心，提出了一種全新而方便的人機(jī)交互方式，具有高觀賞性和高仿真度，給用戶作為游戲控制者的全身心體驗。系統(tǒng)主要包括人機(jī)交互接口、游戲軟件驅(qū)動和數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換模塊。底層獲取加速度傳感器和陀螺儀數(shù)據(jù)，然后通過無線傳輸至主機(jī)端，再采用捷聯(lián)導(dǎo)向算法將用戶腳部運(yùn)動判斷出來，以此推算出電腦中人物的動作姿態(tài)，,達(dá)到背景、音效和動作的完整配合。足球的運(yùn)動利用碰撞檢測和碰撞處理技術(shù)，達(dá)到較高的仿真效果。實現(xiàn)了人機(jī)遠(yuǎn)距離交互和高仿真度的足球運(yùn)動游戲體驗效果。為用戶提供了一種室內(nèi)運(yùn)動的平臺，具有較高的使用價值和廣闊的市場應(yīng)用前景。
創(chuàng)新29： 頻譜倒置式電話保密機(jī) 保密機(jī)的原理：語音傳輸信息的原理：語音信號的每一個音節(jié)，都是由特定程序的頻譜變化次序所組成。無論用什么方式所發(fā)出的音頻信號，只要它的頻譜成分和頻譜變化秩序符合某一個音節(jié)的特定程序，人耳所聽到的就是這個音節(jié)。如果用技術(shù)的手段，使某個音節(jié)的頻譜成分發(fā)生變化，那么人耳所聽到的就不是這個音節(jié)。（1）保密信號的產(chǎn)生與發(fā)送。用4 KHZ的載頻，對音頻信號進(jìn)行變頻，可獲得這樣的頻譜：4KHZ+()=()+(—) 用契比雪夫濾波器將（)這段頻譜和4,000赫茲的載頻信號濾掉，即可留下()這段頻譜()這個信號的頻譜與原始音頻信號相比，頻譜發(fā)生鏡像反轉(zhuǎn)，從而成為不可懂的音節(jié)，再將使信號傳輸出去，即可發(fā)揮保密的作用。 （2）保密信號的接收與解密用4 KHZ的載頻，對接收到的保密性信號進(jìn)行變頻，可獲得這樣的頻譜：4KHZ+()=()+()用契比雪夫濾波器將()這段頻譜和4,000赫茲的載頻信號濾掉，即可留下()這段頻譜。從而使原始音節(jié)的頻譜可以還原成可懂信號。
創(chuàng)新30： 多功能虛擬信號分析儀 本項目是以“低成本和高性能”為設(shè)計思想，借助虛擬儀器的概念和高速的數(shù)字信號處理算法將傳統(tǒng)的函數(shù)發(fā)生器、示波器、數(shù)據(jù)記錄儀、頻率計、譜分析儀以及濾波器的設(shè)計和仿真等功能高度集成、統(tǒng)一平臺方便使用。其主要由上位機(jī)虛擬儀器平臺和下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊兩部分組成。上位機(jī)虛擬儀器平臺采用中文界面，完全可視化，并且可以很好的對下位機(jī)進(jìn)行操作控制，上位機(jī)主框架設(shè)計采用MDI的樣式框架，此框架有多種顯示界面和多種數(shù)據(jù)處理的方式， 所以彈性最好，可定制性最強(qiáng)，還支持多種文檔類，同時采用MFC feature pack軟件包，為了以后軟件的進(jìn)一步完善，并且使界面漂亮、優(yōu)美；為了使軟件具有較好的數(shù)據(jù)實時顯示、處理的功能，特別開發(fā)了一個顯示類，其具有繪圖快，易于控制曲線垂直、水平的縮放和移動，可以提供對圖上的特定點(diǎn)來跟蹤，可以保存圖像等功能；數(shù)據(jù)的處理主要包括時域數(shù)據(jù)的處理和頻域數(shù)據(jù)的處理。下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊以高性價比的處理器STM32為控制核心，由其控制前級阻抗匹配電路、程控放大電路、數(shù)據(jù)采集電路和數(shù)據(jù)存儲電路來共同完成下位機(jī)數(shù)據(jù)采集的功能，并通過USB高速虛擬接口將存儲的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)虛擬儀器平臺，最終完成對信號的測試及綜合分析的功能。創(chuàng)新31： 基于虛擬儀器的傳感器測試平臺 在傳統(tǒng)的傳感器測試系統(tǒng)中，存在著系統(tǒng)配置時間長、測試精度低、工作量大的問題。為解決系統(tǒng)存在的不足, 利用通用性強(qiáng)的PCI接口和先進(jìn)的圖形化語言LabVIEW研制開發(fā)了一種智能傳感器測試平臺，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器的即插即用和自動配置，大大縮短了配置系統(tǒng)的時間。由于信號調(diào)理部分嵌入了獨(dú)立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它同時也是一種USB接口的智能傳感器測試信號采集系統(tǒng),能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行實時分析,從而更快地得出試驗結(jié)果。本設(shè)計把虛擬儀器技術(shù)