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文献检索:
  • 基于六轴多旋翼飞行器的赤眼蜂投放系统设计与试验
  • 为更好地进行农作物病虫害防治,结合农业无人机和生物防治,设计了一种基于Hex-Rotor飞行器的赤眼蜂投放系统,实现赤眼蜂自主投放功能。首先,使用共轴双桨和旋翼系统的倾斜配置,对6轴多旋翼飞行器结构进行了改进,提高了系统的冗余性和可靠性,整个系统满载9 kg,以10 m/s的速度可飞行超过20 min;然后,利用带有扩张状态观测器和快速微分器的反步控制算法,使系统在投放干扰和外部风扰共同作用下,能够很好地完成轨迹跟踪飞行任务。最后,设计了专用的赤眼蜂投放装置,配合GPS和Google earth地图,实现赤眼蜂自主投放功能。在实际试验中,投放系统投放速度超过9 700 m^2/min,飞行投放覆盖率100%,赤眼蜂孵化率75.81%。试验证明,该系统可以稳定可靠地完成赤眼蜂的投放工作,投放效率和经济效益方面表现良好,可以实现无人机自主生物防治。
  • 基于PEM-ABC算法的小型无人直升机系统辨识
  • 针对小型无人直升机在悬停状态下飞行动力学模型的系统辨识问题,提出了一种基于预测误差法与人工蜂群算法(PEM-ABC)结合的辨识算法。该算法将系统辨识问题转化为优化问题,用PEM算法确定搜索空间的范围;雇佣蜂搜索阶段采用改进的自适应搜索策略加快收敛速度;跟随蜂搜索阶段引入一种新的概率选择方式保证种群多样性;侦察蜂搜索阶段利用混沌算子来提高全局搜索能力。通过机载设备采集到的飞行实验数据,对辨识获得的模型进行了分析与验证。结果表明:采用该辨识方法,估计出了无人直升机动力学模型的未知参数,与PEM算法和传统人工蜂群算法相比,所提算法的辨识精度更高,具有重要的工程使用价值。
  • 微型无人机低空变量喷药系统设计与雾滴沉积规律研究
  • 针对我国施药机械和农药使用技术严重落后带来的农药用量大、资源有效利用率低、农作物产量和品质下降等问题,设计了微型无人机脉宽调制型变量喷药系统,并利用风洞的可控多风速环境,通过荧光粉测试方法对悬停无人机变量喷药的雾滴沉积规律进行了试验研究。变量喷药系统由地面测控单元和机载喷施系统两部分组成,基于Lab Windows/CVI的地面测控软件,采用频率为10 Hz、占空比可调的脉冲信号经无线数传模块远程控制机载喷施系统;机载喷施系统以ARM Cortex-M3系列的STM32F103VC微处理器为核心,接收地面控制信号实时调节电动隔膜泵电动机转速,以改变系统喷雾压力和喷药量,实现变量喷雾调节。悬停风洞试验中,选择了PWM占空比、喷孔直径、电动离心喷头转速等变量,对不同距离和风速条件下雾滴沉积效果进行了试验研究。试验结果表明,风速是影响雾滴沉积效果的最显著因素,雾滴沉积以抛物线形式分布在采集区域,沉积高峰区随风速增加不仅远离喷头,且飘移沉积量逐渐减少;雾滴粒径在风速小于3 m/s时对沉积效果影响不显著,当风速大于3 m/s时,不同粒径的雾滴均发生飘移,飘移沉积量明显减少且沉积范围向远离喷头运动;粒径101.74μm的雾滴更易发生飘移,沉积高峰区集中在距离喷头4 m以外,且飘移沉积量明显低于粒径164.00μm与228.16μm的雾滴。
  • 基于北斗卫星导航的秸秆机械化还田作业管理系统
  • 为满足秸秆机械化还田作业精准化管理的需要,解决还田工作中作业面积统计困难、现场核查工作量大、全局管理难以实现等若干现实问题,设计了基于北斗卫星导航的秸秆机械化还田作业精准管理系统。系统集成北斗卫星导航定位、物联网、地理信息系统等信息技术,通过北斗卫星导航农业机械车载信息终端,实时采集、处理秸秆还田作业中的定位和状态数据,获取还田现场的高清影像。通过建立作业管理信息系统,实现作业监控、地块识别、面积量测、质量评估、指标统计和指挥调度等功能。试验结果表明,系统可以有效实现轨迹监控、灵活调度、分类统计分析,提高了秸秆还田机械化作业效率。同时,地块识别率和地块面积统计达到了作业精度要求,可以满足秸秆机械化还田作业的需要。
  • 基于SVR逆向模型的拖拉机导航纯追踪控制方法
  • 针对行驶过程中轮胎侧滑量、路面性质等不确定性因素导致传统拖拉机二轮运动学模型难以准确描述拖拉机运动轨迹的问题,提出了一种基于SVR(Support vector regression)逆向模型的拖拉机导航纯追踪控制方法。采用粒度支持向量回归(Granular support vector regression,GSVR)方法建立了拖拉机前进航向的逆向模型,实时获得实际转弯曲率与运动学理论转弯曲率的函数关系,逆向模型对纯追踪导航模型输出进行,校正提高了纯追踪导航控制方法的适应性和动态性能。拖拉机导航系统的路径追踪路面试验结果表明:当行驶距离大于125 m、行驶速度为1.2 m/s时,直线追踪最大横向偏差小于0.061 4 m,较常规纯追踪模型导航方法具有更好的直线追踪性能;田间试验结果表明:该导航控制方法适用于2BFQ-6型油菜精量联合直播机自动对行作业。
  • 拖拉机驾驶机器人换挡机械手运动分析
  • 针对小型四轮农用拖拉机变速箱换挡阻力呈现时变、非线性特性,且换挡后需要松开换挡杆的特殊要求,设计了拖拉机驾驶机器人换挡机械手,该机械手为关节型结构,采用D-H方法建立机械手坐标变换矩阵,对机械手进行运动学分析,并通过拉格朗日动力学方程建立简化机械手的动力学模型。利用Solid Works建立换挡机械手虚拟样机模型,并采用多体动力学仿真软件ADAMS进行运动学和动力学仿真;为保证换挡平顺性,设置机械手末端执行器与拖拉机变速杆端部间位移小于50 mm为约束条件,将换挡过程中末端执行器抖动速度绝对值最小作为目标函数进行参数优化,当换挡机械手长度为220.0 mm、末端高度为393.25 mm时目标函数最优,此时机械手末端执行器抖动速度平均值较优化前减小28.18%,位移和加速度平均值变化率分别为49.55%和52.05%,位移、速度和加速度的峰值变化率分别为60.22%、66.24%和81.66%,通过仿真初步验证了所提机械手参数优化及所建模型的合理性和科学性。最后,在JINMA 300E型拖拉机上对优化后的换挡机械手进行实验研究,实验结果表明机械手可实现不同挡位的换挡动作,平顺性好,并可模拟拖拉机驾驶员换挡完成后对变速杆的松手动作,有良好的工程和应用价值。
  • 基于机器视觉的茶陇识别与采茶机导航方法
  • 为提高机器采摘茶叶整体质量及采摘效率,提出一种基于机器视觉的机采茶陇识别与采茶机导航的方法。在采茶机器的前方配置摄像头用于获取待采摘茶陇的视频图像,对安装在采茶机上的摄像机内外参数进行离线标定;对茶陇的视频图像用高斯滤波、颜色坐标系转换、局部OTSU多阈值法图像分割、最小二乘法直线拟合等算法进行处理,提取出茶陇的左右边缘线;根据标定结果计算出茶陇中心线,并在驾驶座的显示屏上标识出目前采茶机的采摘状态,包括茶陇中心线和采茶机的偏移情况,提示驾驶员根据识别结果进行适当调整。实验结果表明,提出的基于机器视觉的机采茶陇识别及采茶机导航的方法能有效解决目前机采茶叶老嫩茶叶一刀切下的弊端,为完全自动化采摘奠定了基础。
  • 狭闭空间内苗盘物流化搬运机器人运动规划与试验
  • 针对植物工厂狭小密闭工作空间(狭闭空间)内大范围作业需求,提出了一种应用于植物工厂内部的物流化搬运机器人。采用D-H法建立连杆坐标系,通过求解运动学正解对机器人运动空间进行分析,在此基础上,采用边界追踪法规划了一种满足植物工厂立体式培育特点的滑切式搬运最优轨迹,提取轨迹上若干点,求解提取点运动学逆解,采用三次样条插值拟合机械手臂关节变量随时间变化函数,并在实验室中搭建育秧环境可自动调控的立体式育秧平台进行试验,控制机器人按照最优轨迹运动,应用高速摄像技术对实际运动轨迹进行记录,试验结果表明,实际轨迹和最优轨迹最大绝对误差为8 mm,在误差允许范围内,可以完成植物工厂内所需的搬运作业功能。
  • 秸秆-土壤-旋耕刀系统中秸秆位移仿真分析
  • 秸秆-土壤-旋耕刀之间的相互作用机理对于分析耕作过程有着重要作用。为研究秸秆-土壤-旋耕刀的宏观及微观相互作用,对系统中的秸秆位移进行了仿真分析。首先建立了秸秆-土壤-旋耕刀相互作用的三维离散元模型;其次,对仿真结果与室内土槽实验结果进行对比分析,在土槽实验中采用示踪器方法测量秸秆位移;仿真中导出每个时刻的秸秆位置用来描述秸秆仿真位移;最后,利用仿真数据对秸秆位移进行三维分析。实验和仿真都在恒定前进速度0.222 m/s和耕深100 mm及4种转速(77、100、123、146 r/min)下进行。实验与仿真结果皆显示秸秆位移随着转速增加呈现增加的趋势;秸秆的水平运动位移总是大于同转速下的侧向位移;高转速下的实验与仿真位移误差约为40%,低转速下为70%。利用拟合的误差方程和仿真值可以估算秸秆的水平和侧向位移值,估算值与实验值误差为8.7%和9.3%。通过追踪不同位置的秸秆颗粒发现:初始位置不同的秸秆颗粒具有不同的运动:位于正切刃内侧的秸秆在刀刃切开土壤时,沿正切刃边缘滑出;而位于侧切刃下方的秸秆在开始时被侧切刃挤压随刀刃一起运动,而后随土壤一起被抛起;远离旋耕刀工作范围的秸秆,则因受土壤扰动影响而仅有微小的位移。紧靠侧切刃及过渡刃周围的秸秆颗粒在考察时间段内被直接旋耕入土。可以利用秸秆的垂直方向受力情况,优化旋耕刀刃口曲线提高秸秆在旋耕过程中直接入土的比例;还可以整合秸秆水平和侧向位移及分布,寻找最优工作参数使秸秆在3个方向都能均匀分散,从而提高秸秆分布均匀度。
  • 田间原位综合耕作试验台设计与应用
  • 土壤耕作试验台是开展耕作与种植机具性能试验的关键装备,通常采用室内土槽的形式,但室内重塑的土壤难以反映田间土壤固有的结构性和耕性。本文在前期工作的基础上具体阐述了田间原位综合耕作试验台原理,所设计的原位综合耕作试验台充分发挥室内土槽试验系统在控制精准、互换性强、测试对象及试验内容丰富等优势,为不同种类的牵引型与驱动型耕作部件的试验研究提供了专用的装备。试验台采用框架导轨的结构形式,整体吊装运输。在田间工作时4个立柱支撑在地面铺放的轨道上实现整体横向进位和纵向移动,兼顾长途运输、田间移位、以及在试验区测试过程精准定位的方便性。各种耕作部件都可挂接在多功能测试台车上完成测试,台车配有功能完备的传感器且设置动力驱动模块,提供驱动型耕作部件的驱动和信号测试功能。试验台的轨道提供测试台车的导向并通过电力拖动系统牵引测试台车,牵引速度在0-1 m/s范围内可调。试验台的升降由4个立柱上端的同步电机驱动,满足旋耕、犁耕、开沟器等测试过程的刀具入土及耕深控制要求。立柱的整体升降配合测试台车上的螺杆调节装置可以实现最大80 cm的深度调节。试验台配备完备的供电及控制系统,提高了田间试验的电气化程度。经检验所设计的原位综合耕作试验台满足多因子多水平田间测试的要求,节约试验用地并提高了效率。
  • 气力式杂交稻精量穴直播排种器设计与试验
  • 为实现杂交稻大田精量穴直播,解决杂交稻直播时因芽种流动性差和细长形状造成种箱中芽种架空或堵塞的问题,设计了一种气力式杂交稻精量穴直播排种器。阐述了其基本结构和工作原理,分析了梳种条对芽种的助吸作用;研究了充种区芽种的受力情况,建立了芽种不同姿态被吸附时吸室真空度方程。试验研究了有无梳种装置,排种盘转速以及排种盘群组吸孔直径、排种盘转速、吸室真空度3因素综合作用对排种性能的影响。试验结果表明:梳种条对芽种起到搅动、梳理作用,有利于提高排种器的充种性能;当排种盘转速为15 r/min,吸室真空度为3.5 k Pa,排种盘群组吸孔直径为1.6 mm时,气力式杂交稻排种器的排种性能最好,其合格率为86.5%。田间试验结果表明,排种器田间播种能够满足杂交稻大田精量旱穴直播的农艺要求。
  • 双垄耕作施肥喷药覆膜机工作参数优化
  • 为进一步改进双垄耕作施肥喷药覆膜机工作性能,以作业机前进速度、土壤升运器速度、覆土侧流槽角和覆土直流槽角为自变量,采光面地膜机械破损率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,建立了各因素与采光面地膜机械破损率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:4个因素对采光面地膜机械破损率影响的主次顺序为:土壤升运器速度、作业机前进速度、覆土侧流槽角和覆土直流槽角;作业机最佳工作参数为:土壤升运器速度0.67 m/s、作业机前进速度0.70 m/s、覆土侧流槽角75°和覆土直流槽角48°。验证试验表明,采光面地膜机械破损率均值为0.216%,较优化前有显著下降。
  • 蔬菜钵苗高速移栽机吊杯式栽植器参数优化
  • 为了获取高速状态下蔬菜钵苗移栽机吊杯式栽植器的最佳工作参数,设计了移栽参数可调的栽植器试验台,并进行了钵苗移栽土槽试验。采用二次正交旋转中心组合设计法,以移栽速度、特征参数和吊杯倾角为影响因子,以直立度合格率、株距变异系数和栽植深度合格率为响应值,利用SAS 9.1软件进行回归分析和响应曲面分析,探究单因子及交互因子对响应值的影响效应,并结合非线性优化计算方法,对栽植器的结构参数和工作参数进行优化计算。结果表明:在满足栽植频率大于90株/min的高速移栽状态下,各因子对直立度合格率的影响贡献由大到小为吊杯倾角、特征参数、移栽速度;对株距变异系数的影响贡献由大到小为移栽速度、特征参数、吊杯倾角;对栽植深度合格率的影响贡献由大到小为移栽速度、吊杯倾角、特征参数。优化所得栽植器最佳参数条件:移栽速度为0.47 m/s、特征参数为1.18、吊杯倾角为87°,此时理论最优值为直立度合格率98.01%、株距变异系数5.93%、栽植深度合格率89.25%,优化后验证试验表明直立度合格率为96.6%,株距变异系数为6.1%,栽植深度合格率为87.8%,试验结果与理论结果一致,所建立的回归模型合理;优化后直立度合格率、栽植深度合格率较优化前分别提高5.8、3.6个百分点,也高于国家和行业标准规定的指标值。
  • 棉花分行冠内冠上组合风送式喷杆喷雾机设计与试验
  • 为提高矮化密植棉花的机械化施药效果,将分行冠内施药与风送式施药技术相结合,设计了棉花分行冠内冠上组合风送式喷杆喷雾机。分行器在棉花冠层内部撑开雾滴扩散空间,并通过冠内和冠上的组合式气流扰动和输送,进一步提高雾滴的扩散范围和沉积分布均匀性。介绍了喷雾机总体结构以及分行器的设计,详细阐述了风送系统和导风筒出风口的设计方法,并进行了风场测试和雾量沉积分布试验。风场测试结果表明,棉花行冠层区域气流场风速较大、横向分布较均匀。雾量沉积分布试验结果表明,棉花冠层内部叶片正面雾滴平均覆盖率达到65.30%,叶片反面达到39.83%,上、中、下部冠层叶片正面雾滴平均覆盖率最大相差10.25%,叶片反面最大相差11.75%,整个冠层雾量沉积分布均匀性较好,冠内组合风送施药效果明显提高。
  • 多层土壤剖面复合传感器设计与性能分析
  • 针对土壤剖面温度与水分检测存在传感器安装困难、对本地土壤扰动比较大等问题,设计了一种基于驻波比土壤水分测量原理与基于铂电阻测温原理的多层土壤剖面复合传感器。借助矢量网络分析仪与HFSS电磁场仿真软件对传感器电极的阻抗特性与电场分布状况进行了分析,确定了铜质检测探头结构为:直径5 cm、宽度2.5 cm、厚度0.09 cm,测试电路激励频率为100 MHz。以3种不同质地土壤作为测试样本,对土壤水分与温度检测单元的输出与对应的测量值分别进行了多项式拟合与线性拟合,相关性均达到0.99以上,系统稳态及动态性能均满足土壤剖面温度与水分的检测要求。通过试验分析了土壤温度与体积含水率对传感器输出的影响,利用统计回归方法建立了传感器在不同温度时的修正模型。在北京市小汤山野外环境下,将传感器工作于埋入土壤的PVC管体中,同时获取3层土壤温度与水分剖面信息,数据可靠,性能稳定,为实时获取多层土壤墒情及土壤温度提供了一种高效方法。
  • 电极法测定土壤硝态氮精度的提高方法
  • 离子选择性电极为土壤硝态氮含量分析提供了一种快速、低成本的技术方案。以提高基于电极法的土壤硝态氮检测精度为目的,探讨了电极信号特点与环境因素对检测精度的影响;从硬件电路和软件测量模型两方面研究减少误差、提高精度的方法;进行了有、无阻抗变换-滤波模块电极电势信号采集的对比实验,并通过软件编程将不同测量模型(线性回归模型与温度校正模型)嵌入到检测仪表,进行了温度变化时土壤硝态氮检测的对比实验。结果表明,设计的硬件抗干扰电路可以使测量仪表准确采集混杂在高频噪声中的离子选择性电极电势信号(误差和波动均小于1 m V),具有良好的准确度和抗干扰能力;当温度变化时,嵌入温度校正模型时仪表测量的相对误差不大于8.20%,与离子色谱法(参考值)进行相关性分析的相关系数R达到0.998 6,可有效减小由温度变化引起的电极测量误差,提高检测精度。
  • 基于CFD-DEM耦合的水力旋流器水沙运动三维数值模拟
  • 针对水力旋流器内流场运动复杂、沙粒运动规律难以掌握的问题,运用基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日液固多相湍流模型,对水力旋流器内的水沙两相三维流动进行了CFD-DEM耦合数值模拟研究,分析了水力旋流器内单个沙粒的轨迹线、速度和沙粒群的运动规律、分布特性等。模拟结果表明,沙粒粒径越小,沙粒向下运行的距离越短,越容易从下降流中进入到上升流中,越难以分离。粒径为40μm的沙粒,在圆柱体与圆锥体交界面处出现沙粒峰值,分离效果易受影响,而50μm和60μm沙粒在圆锥体部分出现峰值,具有较好的分离效果。通过跟踪单个沙粒和沙粒群的运动可知,沙粒在圆柱体内主要作圆周运动,进入到圆锥体部分,沙粒既有圆周运动,又有明显的进入沉沙口的直线运动。分析大量沙粒个体和群体运动以及群体分布情况能从微观角度了解水力旋流器的分离效率,是水力旋流器性能研究的有效手段。
  • 圆形喷灌机条件下水肥耦合对紫花苜蓿产量的影响
  • 在内蒙古鄂尔多斯市赛乌素地区开展了圆形喷灌机喷灌均匀性试验和苜蓿水肥耦合试验,研究了圆形喷灌机水肥耦合对苜蓿产量的影响。结果表明,建植5a并每年刈割3茬的紫花苜蓿,年需水量为469.4 mm,其各茬产量和水分利用效率(WUE)均逐茬递减,耗水量逐茬增加。适当减少灌水量(80%ETc)不会造成苜蓿的产量下降,但当灌水量减少至60%ETc时,产量会显著下降。苜蓿全年3茬均采用80%ETc的灌水处理可获得产量和WUE的最佳组合。第1茬施用90 kg/hm^2的磷钾复合肥,第2、3茬施用70 kg/hm2的尿素时苜蓿的肥料偏生产力(PFP)最高,但不同肥力水平对苜蓿产量无显著影响,在全生长季内水肥耦合效应对苜蓿产量影响均不显著。圆形喷灌机尾枪控制面积内的实际灌水量超过其余控制面积的1/3,但产量未相应增加,建议合理配置尾枪以提高苜蓿水分利用效率。
  • 膜下滴灌施肥番茄水肥供应量的优化研究
  • 为揭示膜下滴灌施肥番茄对不同灌水量和施肥量的响应,基于2012—2013年田间随机分块试验,采用Tukey HSD方差分析方法研究了不同水肥供应对番茄生长、产量和水分利用效率的影响,进一步采用多元回归分析确定温室番茄田间管理推荐的灌水量和施肥量。结果表明,在2012年,移植后23 d,灌水量和施肥量对番茄株高影响极显著,水肥交互作用对番茄株高影响显著;在整个生育期,番茄茎粗与施肥量差异显著;不同灌水处理之间平均叶片扩展速率无显著性差异,叶片扩展速率对施肥处理的敏感性大于灌水处理;干物质积累量与施肥量和灌水量均正相关,施肥量对番茄干物质积累量影响显著,施肥对番茄干物质积累量的影响大于灌水;灌水和施肥对番茄产量影响显著,水肥交互作用对番茄产量影响极显著,在2012年,W1(100%ET0)处理的番茄平均产量最大,比W2(75%ET0)、W3(50%ET0)处理分别高5.99%和13.54%,番茄果数与产量呈正相关关系,单果质量与番茄产量无相关关系;灌水量对番茄水分利用效率的影响极显著,作物耗水量与灌水量正相关,与施肥量无显著性关系,施肥对作物耗水有促进作用。根据2年田间试验结果,综合考虑番茄产量和水分利用效率,推荐番茄灌水量为151.12-207.76 mm,施肥量为453.58-461.08 kg/hm^2,其中,氮肥用量为213.45-216.98 kg/hm^2,磷肥用量为106.72-108.49 kg/hm^2,钾肥用量为133.41-135.61 kg/hm^2。
  • 干旱绿洲区膜下滴灌棉田土壤盐分时空变化特征研究
  • 基于Penman-Monteith公式设计一定梯度的灌水定额和灌水次数双因素组合试验,通过2012—2014年连续3a免冬、春灌膜下滴灌棉花田间定位试验研究,测定分析土壤盐分时空变化规律及其对棉花产量的影响。结果表明:膜下滴灌棉花生育期0-30 cm土壤盐分变幅大于40-100 cm,较小的灌水定额和灌水次数使0-30 cm盐分变幅增大,棉花苗期和花铃期变幅最为明显。灌水定额对土壤剖面盐分变异程度影响弱于灌水次数。增加灌水定额有利于减小棉花各生育阶段0-30 cm土壤盐分含量。土壤剖面盐分呈"C"形分布,0-40 cm土壤盐分含量灌水12次比灌水16次大1.74%,50-80 cm土层土壤盐分含量灌水16次比灌水12次大1.71%,灌水次数对90-100 cm土层土壤盐分影响不明显。同一灌水次数下,460 mm灌溉定额籽棉产量最高,适宜灌溉定额下,16次灌水次数籽棉产量高于灌水12次籽棉产量。灌溉水利用效率随灌水定额的降低和灌水次数的增加而提高,在南疆水资源短缺情况下高频次小定额灌溉可获得最大的灌溉水利用效率。当0-30 cm初始土壤含盐量(2.03 g/kg)小于3.0 g/kg时,棉花生育期460 mm灌溉定额、16次灌水次数,不会产生土壤盐分累积情况,可作为南疆干旱区免冬、春灌适宜棉花灌溉制度。
  • 纤维素保水剂对基质特性和黄瓜幼苗生长的影响
  • 作为新型高分子节水材料,保水剂能够改善土壤结构,提高土壤储水能力,促进作物生长。比较了微晶纤维素保水剂和秸秆沼渣保水剂在穴盘育苗中对基质理化性质和黄瓜幼苗根系活力、壮苗指数、日均干质量增长量等生长生理指标的影响。试验显示,2种保水剂的施用对改善土壤理化性质和促进黄瓜幼苗生长都具有显著的效果;第36天时,加入保水剂的各处理黄瓜幼苗壮苗指数均高于对照组,施用微晶纤维素保水剂质量分数在0.3%时,黄瓜幼苗日均干质量增长量可达(0.015 4±0.000 9)g/d,壮苗指数达0.489 2±0.076 2,根系活力达61.82μg/(g·h);施用秸秆沼渣保水剂质量分数在0.3%时,黄瓜幼苗日均干质量增长量可达(0.015 6±0.000 4)g/d,壮苗指数达0.508 9±0.098 5,根系活力达60.90μg/(g·h)。研究结果表明,秸秆沼渣保水剂可作为一种新型土壤保水剂应用到黄瓜育苗生产中。
  • 基于生态需求评价的北京市生态区位划分研究
  • 从生态需求角度从发,选择生态经济协调度、生态稀缺程度、人文发展水平作为评价指标,在对分指标进行评价的基础上,采用多指标条件判定法进行北京市生态需求程度评价,并据此划分了3个生态分区。结果显示,北京人均生态系统服务价值差距较大,从中心城区到远郊区,生态资源愈来愈稀缺;生态经济协调度中,轻度协调的区域大多位于北京北部的生态涵养区,而首都核心功能区和城市发展新区的经济协调程度多属于轻度冲突;人文发展水平从中心城区到远郊区逐渐降低;生态需求程度从中心城区到远郊区逐步降低。根据生态分区的生态需求不同,针对不同区位的特点提出了生态环境建设的建议,研究可以为区域土地资源合理规划布局与调整、生态用地配置和生态环境保护提供参考和依据。
  • 废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解制备燃油研究
  • 研究在高压反应釜中,利用Zr O2/Al2O3/Ti O2多晶泡沫陶瓷催化剂,催化废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解制备燃油。考察了温度、时间、催化剂添加比例、物料质量比等因素对废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解制备燃油的影响。得到适宜的制备条件为反应温度430℃、反应时间40 min、催化剂质量分数15%、物料质量比1∶1,在此条件下,液体产物产率为65.9%。GC-MS分析表明,裂解液体中饱和烃类产物峰面积比例接近100%,其中97.85%为直链烷烃,并初步推断了废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解机理。产物的部分燃料油性能测定结果表明,裂解燃油热值明显高于生物柴油与0号柴油,密度和运动黏度符合0号柴油的标准,冷凝点和冷滤点均优于生物柴油,低温流动性好。
  • 灰化温度对生物质灰特性与沾污结渣的影响
  • 利用激光粒度、X射线荧光、扫描电镜、热重和差热分析等手段对花生壳和玉米芯在600℃和815℃下成灰灰样的粒度分布、化学组成、微观形态、热重行为以及沾污结渣特性进行了全面试验研究。试验结果表明:灰化温度对灰特性影响显著,对沾污结渣影响较小;灰化温度升高,粒度减小,总失重降低,K、Na和Cl的含量降低,而Si、Ca含量未见明显变化;600℃花生壳灰仍保持原始骨架,而815℃灰的破碎程度较高,且有Si O2晶体析出;600℃玉米芯灰发生熔融,而815℃灰存在严重结渣;600℃灰的主要失重发生在300-600℃,并且差热曲线呈现剧烈的放热峰,表明灰的软化或熔融伴随放热;815℃玉米芯灰在600-800℃之间的失重则是由活泼碱金属氯化物挥发以及碳酸盐高温分解造成。
  • 干酪质构与风味控制技术研究进展
  • 干酪是富含蛋白质和钙的高营养价值乳制品,是发达国家的膳食主体,也是乳品科学研究的热点。干酪的质构与风味特征是评价干酪品质的综合指标,改善干酪的质构和风味,并解析其形成机制是干酪研究的重点与难点。本文通过分析原料乳质量,凝乳、成熟、盐渍、拉伸和浓缩工艺,以及低脂和低盐干酪加工技术等环节,全面解析了干酪质构与风味特征的影响因素。本文论述了如调控凝乳方式、利用辅助发酵剂加速干酪特征风味形成、基因修饰技术加速干酪成熟等关键控制技术,并提出了调节钙离子以精准调控凝乳、阐明体细胞对干酪质构和风味的影响等未来干酪科学研究方向,为我国干酪的品质改善和工业化提供参考。
  • 奶粉中钙含量的非线性化学指纹图谱法测定
  • 采用非线性化学指纹图谱法对奶粉中固有钙含量进行定量分析。先用国标火焰原子吸收分光光度法对3份奶粉标准样品中固有的钙含量进行测定,分别向奶粉标样中加入不同量的碳酸钙,利用"硫酸-硫酸锰-丙酮-溴酸钠-标样成分"为反应体系,通过非线性化学指纹图谱法对含有不同量碳酸钙的奶粉进行测定,运用最小二乘法,拟合出其波动周期与奶粉中钙的总含量之间的一元线性关系,当奶粉中钙的加入量已知时,可求出奶粉中固有的钙含量。实验表明,当奶粉总量为0.9 g、奶粉中钙的总含量在0.022 7-0.032 3 g范围内时,钙的总含量与波动周期线性关系良好,决定系数R2为0.995 3-0.998 8,样品加标回收率为99.18%-101.60%,RSD为0.47%-1.63%,奶粉中固有的钙含量检测范围为0-0.032 3 g。方法准确度高,操作简单,是一种切实可行的测定奶粉中固有钙含量的方法,也可作为复杂样本中其它成分定量分析借鉴的方法。
  • 苹果汁中鲁氏接合酵母早期污染的电子鼻识别研究
  • 通过电子鼻(Electronic nose,EN)检测苹果汁气味,探索电子鼻识别苹果汁中鲁氏接合酵母早期污染的可行性。利用线性判别分析(LDA)研究电子鼻对不同污染时间苹果汁的区分能力。运用载荷分析研究各传感器对电子鼻早期识别鲁氏接合酵母污染的贡献。同时对苹果汁进行感官评定分析,作为验证电子鼻检测性能的参考。运用偏最小二乘回归(PLSR)分析电子鼻信号与酵母菌浓度之间的相关性,以期建立定量检测模型。结果表明实验菌株污染苹果汁12 h后,对应的酵母浓度小于200 CFU/m L,电子鼻能够识别污染样品,而感官评定人员在这个条件下无法区分污染样品与空白样品。载荷分析表明S1、S2、S6、S7和S8传感器在电子鼻识别鲁氏接合酵母早期污染中起到重要作用。PLS结果表明电子鼻信号与酵母浓度之间有很好的相关性,决定系数R^2分别为0.97(校正集)和0.93(预测集),预测标准误差分别为0.28(校正集)和0.26(预测集)。上述结果表明利用电子鼻对苹果汁中鲁氏接合酵母早期污染进行识别预警是可行的,有望在食品微生物快速检测领域得到广泛应用。
  • 基于高光谱图像的香醋醋醅均匀性快速判别
  • 以镇江香醋固态发酵过程中总酸质量分数和p H值为表征指标,利用高光谱图像技术和化学计量学实现翻醅均匀性快速判别。以翻醅前后醋醅为研究对象,首先采集其高光谱信息,同时检测对应的总酸质量分数和p H值;然后以联合区间偏最小二乘(si PLS)和遗传算法(GA)优选特征变量;采用偏最小二乘(PLS)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法建立表征醋醅均匀性指标的快速预测模型;最后使用最优模型计算高光谱图像每个像素点的总酸质量分数和p H值,伪彩色处理,获得醋醅总酸质量分数和p H值分布图。结果表明,总酸质量分数和p H值最佳模型的相关系数(R)分别为0.775 1和0.797 4、预测均方根误差(RMSECP)为0.389%和0.041 7;分布图中翻醅前总酸质量分数和p H值范围为3.0%-7.8%和3.5-4.2,醋醅局部有明显结块,分布不均匀,翻醅后总酸质量分数和p H值范围较集中,为4.8%-7.0%和3.6-3.9,醋醅分布较均匀。结果表明利用高光谱技术快速预测醋醅均匀性是可行的。
  • 基于高光谱图像与果蝇优化算法的马铃薯轻微碰伤检测
  • 针对通常采用的反射高光谱无法准确检测随机放置马铃薯表面轻微碰伤的问题,提出了一种用V型平面镜的高光谱并结合果蝇优化算法(FOA)检测马铃薯轻微碰伤的方法。试验搭建了V型平面镜反射高光谱图像采集系统,分别采集随机放置下的轻微碰伤和合格马铃薯的高光谱图像,每张高光谱图像包含平面镜1反射图像F1、相机直接采集图像F2、平面镜2反射图像F3,分别提取F1、F2、F3感兴趣区域的平均光谱拼接成马铃薯的属性矩阵。采用标准正态变量变换(SNV)预处理后的光谱矩阵进行全波段的支持向量分类机(SVC)建模,预测集的识别率仅为84.11%;为了提高模型的性能,采用蚁群算法(ACO)进行变量优选,优选出9个变量建立的SVC模型预测准确率为95.32%;分别用网格搜索法(Grid search)、遗传算法(GA)和FOA对SVC的惩罚参数c和核函数参数g进行寻优,通过比较分析,FOA-SVC对训练集和预测集的识别准确率均达到100%。试验结果表明,用V型平面镜的高光谱结合FOA-SVC能够准确检测马铃薯的轻微碰伤,可为马铃薯的轻微碰伤在线检测提供技术基础。
  • 鸭梨黑心病和可溶性固形物含量同时在线检测研究
  • 采用可见近红外漫透射光谱技术,探讨鸭梨黑心病和可溶性固形物含量同时在线检测的可行性。在5个/s运动速度下,采集了黑心果和正常果的可见近红外能量谱。分析了正常果和黑心果的可见近红外光谱响应特性,分别建立了鸭梨黑心病峰值比判别模型和偏最小二乘判别模型。同时建立了可溶性固形物偏最小二乘回归模型,考察了黑心病对鸭梨可溶性固形物偏最小二乘回归模型预测精度的影响,提出了鸭梨黑心病和可溶性固形物含量同时在线检测策略。采用未参与建模的新样品,评价鸭梨黑心病和可溶性固形物含量在线分选的准确性,黑心果判别准确性达到100%,正常果可溶性固形物预测标准差为0.45°Brix,分选正确率达到98%。
  • 基于线性判别法的生菜农药残留定性检测模型研究
  • 针对农副产品农药残留超标现象,提出一种快速高效无损检测菜叶农药残留的方法。以4组生菜叶片为研究对象,分别喷洒丙酮和3种不同浓度的乐果农药(乐果和丙酮的体积比为1∶100、1∶500、1∶1 000),利用近红外高光谱成像仪采集生菜样本的高光谱图像(871.61-1 766.32 nm)。在生菜高光谱图像中选取感兴趣区域(ROI)并提取该区域的平均光谱,对ROI内的图像进行主成分分析(PCA)处理,提取PC1、PC2图像的纹理特征。采用连续投影算法(SPA)和主成分分析方法 (PCA)选取光谱数据的特征波长,分别利用线性判别法K最近邻法(KNN)、马氏距离(MD)和Fisher判别分析(FLDA)方法建立基于全波段、特征波段下光谱特征和光谱与纹理融合特征的农药残留检测模型。结果表明,基于SPA特征光谱和主成分图像纹理特征融合信息的Fisher模型较好,训练集和测试集分类正确率分别为98.9%和100%,利用近红外高光谱图像技术结合信息融合及Fisher算法鉴别农药残留等级是可行的。
  • 鲜食葡萄冷链物流气体传感器响应特征试验研究
  • 随着冷链耦合保鲜/气调技术的发展,气体成分参数已经成为鲜食葡萄冷链物流监测与追溯的重要指标之一。针对现有气体传感器不能满足冷链物流监测与追溯的高精度和微量化需求,选取CO2、O2和SO2为基本参数,利用基于时域特征参数提取方法,研究气体传感器静态、动态响应的特征参数,用线性回归法进行优化,筛选最佳特征参数。研究结果表明,鲜食葡萄冷链物流O2和SO2传感器最佳特征参数分别为空气中的响应基值Xa、稳态响应幅值Xg、响应速度Dres、响应恢复速度Drec、响应时间tres、响应恢复时间trec和响应幅值的累积Int Pres,其中,CO2传感器响应幅值的累积特征低于O2和SO2传感器。最佳特征参数能够对冷链物流中具有累积效应的气体传感信号进行有效地特征分析,进一步提高冷链物流气体传感器应用及监控的精度、灵敏度和稳定性。
  • 微压煮浆对豆乳蛋白粒子形成与豆乳加工特性的影响
  • 豆乳中蛋白粒子的性状直接影响豆乳的加工特性,而豆乳中蛋白粒子的形成与加热温度及加热方式具有非常密切的关系。通过实验对比分析了常压煮浆和微压煮浆过程中豆乳蛋白粒子的含量变化,考察了微压煮浆方式对豆乳稳定性、流变性及豆腐质构特性的影响。试验结果表明:微压煮浆方式改变了豆乳中蛋白粒子的形成,提高了豆乳中蛋白粒子的含量,从而使豆乳的加工特性产生了重要变化。与常压煮浆相比,微压煮浆豆乳平均粒径更小,使豆乳在长期储藏中保持更高的稳定性;微压煮浆与常压煮浆豆乳的流体特性指数都近似为1,表现出牛顿流体特性,但是由于蛋白粒子数的增多,增大了豆乳的粘度;微压煮浆豆乳蛋白粒子增多提高了豆腐凝胶硬度、弹性、胶黏性,使豆腐的凝胶质构明显增强。
  • 基于分布式流式计算的蛋鸡养殖实时监测与预警系统
  • 为实现蛋鸡养殖生产过程参数实时监测与预警,研发了基于分布式流式计算框架Data-Canal的蛋鸡养殖实时监测与预警系统。Data-Canal是面向数据流的分布式计算框架,使用控制流集中、数据流分散的模型,以分布式文件系统为中间结果的存储,支持异地多数据源的实时采集和处理。系统以Data-Canal为基础设施,在具有一定扩展性的情况下,保证实时性。系统采用Brower/Server模式,用户通过浏览器即可访问,提升了信息共享的便捷性。系统实现了规模化蛋鸡生产过程实时数据采集与展示、生产信息管理、实时预警、决策分析和系统管理功能,对蛋鸡养殖全生命周期进行了全方位的管理。运行效果表明,该系统可以解决规模化蛋鸡生产过程中产生海量数据信息化和实时处理问题,在部署8台机器的情况下,Data-Canal集群的处理能力峰值达到160 MB/s,延迟在分钟级别,在线上实验环境中,Data-Canal集群每天处理约25 GB的数据,而且系统后期维护和升级都极为便利。
  • 基于改进型鱼群算法的番茄光环境调控目标值模型
  • 针对光温耦合条件下番茄光环境调控目标值难以快速、精确获取的问题,在光温嵌套光合速率试验结果基础上,为提高人工鱼群算法寻优速度,基于视野和步长动态调整思想,提出了改进型鱼群算法的光温耦合寻优方法,对不同温度下光饱和点进行快速精准寻优,建立了番茄光环境调控目标值模型,模型决定系数为0.999 9。验证试验结果表明,不同温度下光饱和点的模型计算值与实测值高度线性相关,相关系数为0.988,最大相对误差在±2%内,明显优于遗传算法构建模型的相对误差(±6%)。快速、动态获取不同温度下光饱和点,对设施光环境精准调控效率具有重要意义。
  • 哺乳母猪高危动作识别方法研究
  • 哺乳母猪从站立、坐立转为趴卧的高危动作是导致断奶前仔猪死亡的主要原因,动作发生频率及变换方式决定了母猪的母性指数。以江苏省农林职业技术学院小梅山原种猪场饲养的小梅山母猪为研究对象,利用MPU6050传感器采集母猪哺乳期内10 d的三轴加速度数据,采用直方图统计法设置运动能量阈值,快速定位高危动作区间,以高危动作发生前后的身体姿态为特征,构建动作分类器,识别高危动作的类型。实验结果表明,对高危动作区间的标注准确率为77.4%,基于姿态的动作类型识别方法纠正了因仔猪碰撞节点产生的误标,识别准确率达到81.7%。利用2种俯卧姿态计算母猪的俯卧指数可为实现母性能力科学评价及育种提供数据依据。
  • 工厂化水产养殖溶解氧预测模型优化
  • 为准确预测溶解氧变化趋势,降低水产养殖风险,提出混沌变异的分布估计(CMEDA)算法优化最小二乘支持向量机模型(LSSVR),提高了溶解氧预测精度。并对粒子群算法和遗传算法分别优化的LSSVR模型(PSOLSSVR、GA-LSSVR)以及传统的LSSVR模型与CMEDA优化的LSSVR模型(CMEDA-LSSVR)进行了比较研究。利用该模型对江苏省扬中市红鲷鱼工厂化养殖鱼塘溶解氧含量进行了预测。实验结果表明,CMEDA-LSSVR的预测精度高于其他3种算法,CMEDA-LSSVR、PSO-LSSVR、GA-LSSVR、LSSVR 4种模型预测精度评价指标平均绝对百分比误差分别为0.32%、1.27%、1.98%和2.56%。实际应用结果表明该模型可以为鱼塘水质决策管理提供依据,具有一定的应用价值。
  • 田间数据传输同步策略与中间件研究
  • 移动终端的田间信息采集相比于传统的田间信息采集,具有灵活性强、采集方便等优势,已成为田间信息采集的主要手段之一。但是在进行田间信息采集时存在数据同步问题,主要表现在慢同步频发、无为数据(已经传输过的数据)重传、服务器端变化数据没有及时同步到移动终端等问题。针对这3个数据同步的主要问题,基于Sync ML协议,提出了慢同步策略,并对该协议进行了改进;设计了主动推送策略和变化数据捕获策略;在此基础上设计并且实现了改进后的移动数据同步中间件,并且把该中间件应用到种业科研育种田间信息采集系统和水稻定位试验打分系统中,试验证明,该中间件提高了数据同步的效率,减少了无为数据的重复传输,表现出良好的实用性和普适性。
  • 基于TAVI的长汀县植被覆盖度时空变化研究
  • 植被覆盖度(FVC)是指示生态环境状态的重要参数,开展区域FVC估算与分析对于科学决策具有重要意义。利用1988—2013年5个时期的Landsat系列遥感数据,引入地形调节植被指数TAVI来估算FVC,有效消除了阴坡和阳坡由于地形不同造成的差异。研究结果表明:长汀县植被覆盖情况总体良好,中高以上植被覆盖度区域占全县面积的65%以上,植被覆盖度较高区域主要分布在县域周边;中低以下植被覆盖度区域不到全县面积的15%,主要分布在中部沿汀江两岸的水土流失严重乡镇。1994年植被覆盖度最差,1988—1994年植被覆盖度降低幅度较大,在全县各乡镇都有分布,主要与1993—1994年冬季的严重霜冻有关;1994年后,植被覆盖度逐步提高,2003年以后,植被覆盖度增长较快,尤其是中部原水土流失严重乡镇的植被覆盖度显著改善。长汀县植被覆盖度的变化情况与地方政府对水土流失治理的投入强度密切相关,特别是2000年以来的高强度投入与治理,极大地改善了当地的植被覆盖状况。
  • 基于随机森林算法的农耕区土地利用分类研究
  • 基于随机森林算法,采用多季节、多时相光谱信息、纹理信息和地形信息进行分类研究,选出最佳分类方案对农耕区土地利用信息进行提取,并利用随机森林算法对所有特征变量进行降维,将降维后的变量分别用于随机森林、支持向量机和最大似然分类法,分析不同分类方法对农耕区土地利用类型提取的适用性。研究结果表明:基于随机森林算法的多源信息综合分类方案进行土地利用信息提取效果最佳,总体精度85.54%,Kappa系数0.835 9;利用随机森林算法进行特征选择可以在有效降低数据维度的同时保证分类精度;3种分类方法中,随机森林算法总体分类精度81.08%,分别较支持向量机和最大似然法高9.46%和5.27%。利用随机森林分类法结合多源信息能够有效对农耕区土地利用类型进行分类,为土地类型的划分提供了快捷可行的方法。
  • 基于机载LiDAR数据的林木冠层投影面积与体积测量
  • 机载激光雷达系统能够采集反映林木三维结构的点云,利用点云分类及林木冠层投影面积和体积计算方法获得林木信息。通过不规则三角网法和平面拟合过滤算法分别提取地面和建筑物点云,并将建筑物点云过滤得到林木点云,将树冠点云投影到x-y平面,采用角度法搜索边界,提取林木点云边缘,并在与其相对应的CCD影像上显示。利用任意多边形面积算法计算各个连通区域的面积,将它们求和得到冠层投影面积,通过台体的体积计算得到冠层体积。在研究区域随机选出10个外业样地进行传统的人工测量,实验结果表明,基于Li DAR的激光测量与人工测量测得的投影面积和体积的相关系数分别为0.957和0.944。本文提出的方法准确有效,为高精度定量估算林木冠层生物量提供了依据。
  • 基于驻波率原理的植物茎体水分无损检测方法研究
  • 水在植物的各项生理活动中起着至关重要的作用,实时无损检测植物茎体的水分对研究植物的生命活动有着重要的指导意义。本文提出了一种基于驻波率原理的茎体水分实时无损在线检测方法,并设计了BD-IV型植物茎体水分传感器,分别在以有机溶剂及烧杯为实验材料的仿真环境、以松树为实验材料的树段环境及以桃树为实验材料的活立木实验环境下,验证了BD-IV型植物茎体水分传感器的检测性能。当植物茎体直径在5.0-10.5 cm之间且体积含水率在1.17%-59.59%之间时,BD-IV型植物茎体水分传感器能准确地检测出植物茎体的体积含水率。通过长期监测桃树茎体水分的日变化和月变化情况,得知BD-IV型植物茎体水分传感器的检测结果与植物生理特性相符;与德国生产的SF-L型树干茎流仪同时监测柳树的茎体水分和茎流,得出茎体水分和茎流之间的关系,为植物生理特性研究提供了一种高性能价格比的国产化检测仪器。
  • 基于内边缘场电容效应的树干/枝水分传感器研究
  • 茎秆水分与茎流速率是解析植物茎秆内水分传输的2个重要参数。设计了一种基于内边缘场电容效应的树干/枝水分传感器。采用有机溶液试剂法与枝条冻融法分别对传感器做了性能测试试验,证实了传感器在相对介电常数16.8-81变化范围内具有很好的线性关系(R2=0.977 2),并从冻融-干湿等价性能看,传感器反应灵敏度满足测量要求。利用枝条脱水法得到了传感器参考标定曲线,决定系数为0.992 2。温室环境下的盆栽苹果树试验证实了该传感器既可无损观测树干细胞昼夜间的充放水过程,还可感测亏水树干内膨压崩溃与恢复过程。
  • 基于铱星通信技术的地面森林管护系统研究
  • 采用铱星SBD卫星通信业务,基于支持向量机算法,设计了一套专门服务于林业部门的信息采集、数据分析及林火识别的森林管护系统,实现了CO浓度、CO2浓度、烟雾浓度、空气温湿度的自动采集与林区无死角实时远距离无线传输,在10 m范围内可有效识别森林火灾发生的可能性。采集终端硬件基于STM32处理器、铱星Q9602模块、LTC2950-1开关机控制、DS2781电源管理以及两级降压结构,软件在自动模式及手动模式下均可实现数据的实时采集与远程传输,并在远程服务器上进行数据分析与林火发生可能性识别。经实验验证:系统可实时采集5种微环境参数,卫星传输成功率为100%,10 m范围内林火正确识别率为80%左右。2014年开始,系统在内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔区林区的森林管护工作中得到应用测试。
  • Kinect获取植物三维点云数据的去噪方法
  • 为解决Kinect获取的玉米三维点云数据噪声影响三维重建精度的问题,根据Kinect所获取的点云数据特点,采用多帧数据融合的方法获取更完整的三维点云数据并对点云数据进行初步平滑;通过对Kinect所获数据噪声进行分析,提出了一种基于密度分析和深度数据双边滤波的方法,分别对离群点噪声和内部高频噪声进行处理。以Kinect获取的玉米及茄子的三维点云数据进行去噪实验,所用去噪时间仅为传统双边滤波去噪时间的2.71%和1.78%,并且能够达到很好的去噪效果。结果表明,所提方法能够方便、快捷地去除不同尺度的噪声,同时保留边缘数据的完整性,获得良好的植物三维点云数据。
  • 基于泵吸效应的电磁驱动配气机构温升抑制方案研究
  • 根据动圈式电磁驱动配气机构的结构特点和工作原理提出了一种温升抑制方案:利用动圈的泵吸效应,以环形切片作为开关阀片,在无需额外动力源驱动的前提下能够提升动圈与永磁体之间气隙内的气体流量与速度,从而有效强化气隙表面的对流传热效果。通过建立流动区域的数值模型,仿真分析了电磁驱动配气机构工作循环中阀片的响应规律以及气体流动状态,据此对方案结构进行了改进,通过更换材质减轻了阀片的质量并优化了阀片行程。最后开展了配气机构长时间工作下的温升测试试验,结果表明,改进后的方案对执行器温升抑制效果明显,在测量工况下各测量点中最高温升下降12.1℃。
  • 喷射持续期对大功率气体机影响规律分析
  • 研究了大功率气体机采用进气道多点顺序喷射方式时,喷射持续期对缸内混合气形成及燃烧性能的影响规律。通过数值解析的方法研究了采用单管结构及双管结构进气对混合气形成过程的影响,在此基础上确定了采用双管结构喷射燃气。在发动机标定工况,保证其它条件一致的条件下,通过数值解析及燃烧测试分析的方法对比了5种不同喷射持续期对缸内混合气形成及循环变动率的影响规律。这5种喷射持续期的喷射起始时刻均为进气上止点后40°,此时排气门接近全关,不存在燃气直接进入排气管的情况;另外活塞运动速度快,进气具有较强的扰动能量,有助于促进燃气与空气的混合。数值解析及实验测试结果表明,对于研究用发动机在实验工况下,当喷射持续期从5 ms增加到10 ms时,由于能够充分利用进气扰动的能量改善混合气的形成,有效降低了循环变动率;随着喷射持续期的继续增加,当喷射持续期为12 ms或15 ms时,后期喷射的燃气由于此时进气流速降低无法进入缸内,部分燃气滞留进气道,减少了可燃混合气的燃气,形成的混合气偏稀,反而不利于缸内燃烧过程的进行。
  • 空气源NTP喷射系统再生EGR冷却器试验研究
  • 以压缩空气为气源,建立了低温等离子体(NTP)喷射系统再生废气再循环(EGR)冷却器的试验系统,在不同的再生温度下进行EGR冷却器的再生试验,通过测量再生过程中主要活性物质(NO2、O3)以及再生产物COx的变化情况,分析了再生温度对EGR冷却器再生的影响。试验结果表明:空气源NTP能在18-300℃的温度范围内实现EGR冷却器再生。再生过程中,O3和NO2均随着温度的升高而降低,在150℃时被完全消耗。再生过程产生的CO较少,故C1(CO中C的质量)的值较小,占C12(COx中C的质量)的比例不足1/8。而C2(CO2中C的质量)与C12的趋势趋于一致,均随着温度的升高先增加后减小,当再生温度为150℃时,C2和C12均达到较大值。当再生温度为150℃时,NTP产生的活性物质的利用率较高,去除积碳量较多,再生效果较好。
  • 喷油压力对高压共轨柴油机燃烧影响的可视化研究
  • 选取高压共轨柴油机中高负荷下常用喷油压力,在定容燃烧弹内,利用高速摄像技术和燃烧压力采集系统分别试验研究了相同喷油脉宽和相同喷油量下喷油压力对柴油着火、燃烧和炭烟生成特性的影响。结果表明,在喷油压力变化范围内(40-160 MPa):相同喷油脉宽和相同喷油量下,试验结果具有相同的变化趋势;随喷油压力升高,火焰浮起长度增加,火焰亮度逐渐减弱;高喷油压力下,压力升高率增大,压力升高始点和最高燃烧压力出现时刻均提前,放热率更快达到峰值,且放热率峰值逐渐增大;以相同喷油量为例,当喷油压力从80 MPa升高到160 MPa时,滞燃期由1.7 ms缩短到1.4 ms,燃烧持续期由6.9 ms缩短到4.7 ms,总炭烟量大幅度减少,但滞燃期和燃烧持续期随喷油压力升高而缩短的程度以及炭烟生成量随喷油压力升高而降低的趋势均逐渐减弱。
  • 海上漂浮2-HUS/U并联平台动力学分析
  • 针对小型化、灵活投放海上漂浮平台的平衡稳定控制需求,提出了一种具备空间二维稳定的2-HUS/U并联平台,其HUS支链为驱动支链,U为恰约束从动支链,采用滚珠丝杆驱动机构。设计的2自由度无冗余结构,为平台的快速稳定平衡提供保证,采用螺旋理论分析验证了2-HUS/U并联平台自由度;根据平台的约束方程导出了位置逆解和Jacobian矩阵,分析了平台的速度、加速度特性和可达工作空间,利用刚体的拉格朗日方法对该平台进行了动力学分析。通过数值算例对并联平台的运动学和动力学分析结果进行了数值求解。结果表明,该平台具备三级波浪10°/s波频的调平能力,满足三级波浪10°波倾角的稳定需求;在45°波倾角和10°/s的波频下,负载需求驱动力为15 000 N,满足海上漂浮平台高负载的驱动需求。通过系统整体的分析,表明所提出的海上平台满足三级海洋环境的需求。
  • 轴向柱塞泵全局耦合动力学建模
  • 轴向柱塞泵内部子系统强耦合作用下柱塞泵呈明显的全局耦合特性,而柱塞泵传统局部动力学模型普遍存在恒压力、定转速等假设条件,缺乏对全局耦合特性的综合分析能力,为此在分析子系统间结构关系及耦合情况的基础上,提出一种基于数组的键合图建模方法,建立了斜盘式轴向柱塞泵键合图模型。进行了柱塞-滑靴子系统摩擦学-动力学耦合机理分析,并定义能量损耗因子,综合包含非线性因素的各子系统动力学方程参数,最终导出柱塞泵全局耦合动力学模型。对模型进行了仿真,仿真结果与实际情况吻合,验证了模型的有效性和正确性。
  • 基于联合测控的电液伺服阀动态性能测试研究
  • 针对电液伺服阀动态特性测试精度低、高频控制效果较差的问题,在GB/T 15623.1—2003基础上构建电液伺服阀联合测控平台,利用PLC系统对作动筒进行低频控制,减小了测试原理误差。提出了一种对扫频控制信号进行积分计算来进行频率响应特性分析的计算方法。利用Lab VIEW软件采取定采样、变采样率的方法发出信号,实现对扫频信号的精确控制。给出了MOOG D761-2716A型机械反馈伺服阀及MOOG D661-1945E型电位移反馈伺服阀的动态性能实测曲线,试验证明,所提方法对电液伺服阀动态性能测试精度可达±4%。
  • 混合高阶傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵多目标参数优化
  • 混合高阶傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵,排量、脉动率和齿轮不根切最大模数等性能指标影响因素复杂,为了方便快捷地获得最佳参数,建立混合高阶非圆齿轮阶数与差速泵叶片参数的基本关系和混合高阶傅里叶非圆齿轮传动数学模型;建立了排量、脉动率和不根切最大模数的子目标函数,使用功效系数法建立差速泵性能的多目标评价函数,采用遗传算法求解多目标函数,得到相同泵腔尺寸下具有最大排量和最小脉动率的满足不根切最大模数大于1.5的混合高阶傅里叶非圆齿轮阶数比和节曲线参数非劣解,优化后的差速泵最小脉动率为22.04%,排量为3 870.44 m L,相比已有文献,脉动率降低11.3%,排量增加3%。
  • 双通道气液压力机设计与仿真
  • 针对现有气液压力机单通道供气控制模式存在输出力过冲量大、控制精度低等技术问题,设计了基于气液增压技术的双通道、双通径控制模式的气液压力机,大通径控制压力机供气速度,小通径控制压力精度。结合气路控制系统,建立了气液压力机气体质量流量模型和增压过程力学模型,在Matlab/Simulink仿真平台下实现压力机在不同气压、不同主通道节流孔截面积条件下的仿真,得出辅助通道截止压力以及压力机输出力最大偏差。仿真结果表明:辅助通道截止压力不变,主通道节流孔截面积相同时,气源压力越大,输出力最大偏差越大;气源压力相同,主通道节流孔截面积越小,输出力最大偏差越小。搭建了压力机实验平台,实验数据表明:输出力最大偏差小于100 N,与仿真数据吻合;辅助通道截止压力仿真数据可以作为压力机实际应用时双通道供气模式切换的控制依据。
  • 多泵单马达传动系统输出转矩特性分析
  • 为了使定量泵输出多级定流量以及不用减压阀为多个不同压力系统提供能源,设计并试验了双定子泵,并在此基础上提出了多泵单马达传动理论。以双作用双定子泵和斜盘式轴向柱塞马达组成的多泵单马达传动系统为例,分析了多泵在不同的工作方式下输出波动性不同的油液对马达输出转矩的影响。结果表明,多泵在不同的工作方式下对系统输出特性的影响不同,且内、外泵联合工作时,马达输出转矩品质优于内、外泵单独工作;当泵和马达波动周期一致时,可以合理调整滞后角使马达输出转矩更平稳。为了验证理论分析的正确性,搭建了多泵单马达传动系统试验平台,采集相关数据并描绘出多泵在不同工作方式下马达输出转矩的不均匀系数变化曲线。试验结果和理论分析一致,证明了理论分析的正确性。
  • 基于距离面积特征的农业机械三维模型相似性评价
  • 为更好地实现农业机械CAD模型的设计重用,针对经典形状分布算法在特定CAD模型领域检索性能的不足,提出一种基于三维CAD模型距离-面积统计特征的模型相似性评价方法。该算法首先在网格化的三角网格模型表面随机取点,取点过程中为保证随机取点均匀性,采用准随机数发生器Halton-Sequence产生随机数;然后计算任意两点形成有向线段距离以及模型所有面面积之间的比值,同时以距离、面积比为坐标轴构建网格坐标系,统计出现在相应网格中特征点的频次,形成模型的距离-面积特征分布矩阵;最终以Manhattan距离评价分布矩阵的差异程度,从而实现不同CAD模型相似性比较。将面积这一重要几何特征纳入评价算法中,针对相同输入模型,所提算法的检索结果中较为相近、相关的模型数量比文中对比的算法高,算法特征平均提取时间也相对较少。试验结果综合表明,所提算法能够较好地实现农业机械CAD模型相似性评价,在提升时间性能基础上,算法检索性能有较大提高。
  • “东方红”杯首届全国大学生智能农业装备创新大赛决赛在江苏大学隆重举行
  • 2015年12月22—23日,"东方红"杯首届全国大学生智能农业装备创新大赛决赛在江苏大学隆重举行。中国工程院院士、中国农业机械学会理事长罗锡文,中国农业工程学会理事长朱明,江苏大学校长、中国农机学会副理事长袁寿其,教育部高校农业工程类专业教学指导委员会主任委员傅泽田,浙江大学副校长、中国农机学会副理事长应义斌,中国一拖集团有限公司副总经理朱卫江,中国农业大学工学院院长、中国农机学会副理事长韩鲁佳,中国农业机械学会秘书长张咸胜等领导出席了开幕式。
  • 任露泉院士一行莅临农机学会指导交流
  • 2015年12月7日下午,中国科学院院士、吉林大学工程仿生教育部重点实验室学术委员会主任、《农业机械学报》主编任露泉教授以及吉林大学生物与农业工程学院杨印生院长等一行四人莅临学会指导,并与《农业机械学报》编辑部全体编辑进行了座谈交流。
  • [农业装备与机械化工程]
    基于六轴多旋翼飞行器的赤眼蜂投放系统设计与试验(徐东甫[1,2];白越;宫勋;续志军)
    基于PEM-ABC算法的小型无人直升机系统辨识(丁力;吴洪涛;姚裕;申浩宇;李晓芳)
    微型无人机低空变量喷药系统设计与雾滴沉积规律研究(王玲;兰玉彬;WClint Hoffmann;Bradley KFritz;陈度;王书茂)
    基于北斗卫星导航的秸秆机械化还田作业管理系统(隋铭明;沈飞;徐爱国;丁双文)
    基于SVR逆向模型的拖拉机导航纯追踪控制方法(张闻宇;丁幼春;王雪玲;张幸;蔡翔;廖庆喜)
    拖拉机驾驶机器人换挡机械手运动分析(卢伟[1,2];陈浩;王玲;赵贤林;章永年)
    基于机器视觉的茶陇识别与采茶机导航方法(汤一平;王伟羊;朱威;翔云)
    狭闭空间内苗盘物流化搬运机器人运动规划与试验(权龙哲;申静朝;奚德君;王昊;刘立意)
    秸秆-土壤-旋耕刀系统中秸秆位移仿真分析(方会敏;姬长英;Ahmed Ali Tagar;张庆怡;郭俊)
    田间原位综合耕作试验台设计与应用(杨艳山;丁启朔;丁为民;薛金林;邱威;何瑞银)
    气力式杂交稻精量穴直播排种器设计与试验(翟建波;夏俊芳;周勇)
    双垄耕作施肥喷药覆膜机工作参数优化(戴飞;赵武云;马明义;王久鑫;石林榕;马军民)
    蔬菜钵苗高速移栽机吊杯式栽植器参数优化(王永维;唐燕海;王俊;程绍明)
    棉花分行冠内冠上组合风送式喷杆喷雾机设计与试验(魏新华;邵菁;解禄观;吕晓兰)
    [农业水土工程]
    多层土壤剖面复合传感器设计与性能分析(高志涛[1,2];刘卫平[1,2];赵燕东[1,2];张超一[1,2])
    电极法测定土壤硝态氮精度的提高方法(杜尚丰;曹淑姝;潘奇;朱颖;冯磊)
    基于CFD-DEM耦合的水力旋流器水沙运动三维数值模拟(喻黎明[1,2];邹小艳[1,2];谭弘[1,2];严为光[1,2];陈立志;熊子维)
    圆形喷灌机条件下水肥耦合对紫花苜蓿产量的影响(李茂娜;王晓玉;杨小刚;田彦军;严海军)
    膜下滴灌施肥番茄水肥供应量的优化研究(王秀康[1,2];邢英英[1,3];张富仓)
    干旱绿洲区膜下滴灌棉田土壤盐分时空变化特征研究(姚宝林[1,2];李光永;叶含春;李发永)
    纤维素保水剂对基质特性和黄瓜幼苗生长的影响(王越;王宇欣;时光营)
    基于生态需求评价的北京市生态区位划分研究(唐秀美[1,2];郝星耀[1,2];潘瑜春[1,2];郜允兵[1,2])
    [农村能源与生物质资源利用]
    废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解制备燃油研究(王允圃[1,2];黄燕燕[1,2];戴磊磊[1,2];Ruan Roger;刘玉环[1,2];王小亮[1,2])
    灰化温度对生物质灰特性与沾污结渣的影响(姚锡文;许开立;徐晓虎)
    [农产品加工工程]
    干酪质构与风味控制技术研究进展(罗洁;任发政;王紫薇;郭慧媛)
    奶粉中钙含量的非线性化学指纹图谱法测定(马永杰;董文宾;樊成;方悦;王世鹏)
    苹果汁中鲁氏接合酵母早期污染的电子鼻识别研究(王虎玄;胡仲秋;龙芳羽;郭春锋;袁亚宏;岳田利)
    基于高光谱图像的香醋醋醅均匀性快速判别(邹小波;申婷婷;朱瑶迪;石吉勇;胡雪桃;沈冰)
    基于高光谱图像与果蝇优化算法的马铃薯轻微碰伤检测(李小昱;徐森淼;冯耀泽;黄涛;丁崇毅)
    鸭梨黑心病和可溶性固形物含量同时在线检测研究(孙旭东;刘燕德;李轶凡;吴明明;朱丹宁)
    基于线性判别法的生菜农药残留定性检测模型研究(孙俊[1,2];蒋淑英;毛罕平;朱文静;高洪燕;武小红)
    鲜食葡萄冷链物流气体传感器响应特征试验研究(王想;肖新清;朱志强;张永军[1,3];张小栓)
    微压煮浆对豆乳蛋白粒子形成与豆乳加工特性的影响(左锋[1,2];赵忠良;施小迪;谢来超;郭顺堂)
    [农业自动化与环境控制]
    基于分布式流式计算的蛋鸡养殖实时监测与预警系统(陈红茜[1,2];滕光辉;邱小彬;孟超英;曹晏飞;汪成)
    基于改进型鱼群算法的番茄光环境调控目标值模型(胡瑾;闫柯;何东健;张海辉;辛萍萍;陶彦蓉)
    哺乳母猪高危动作识别方法研究(闫丽[1,2];沈明霞;谢秋菊;刘龙申;陆明洲;刘桂阳)
    工厂化水产养殖溶解氧预测模型优化(朱成云[1,2];刘星桥;李慧;宦娟;杨宁)
    田间数据传输同步策略与中间件研究(李林[1,2];王竹;呼延正勇;赵明明;曹津;朱德海[1,2])
    基于TAVI的长汀县植被覆盖度时空变化研究(汪小钦[1,2];刘亚迪[1,2];周伟东[1,2];林敬兰)
    基于随机森林算法的农耕区土地利用分类研究(马玥;姜琦刚;孟治国[1,2];李远华;王栋;刘骅欣)
    基于机载LiDAR数据的林木冠层投影面积与体积测量(张卫正;董寿银;王国飞;裘正军;吴翔;何勇)
    基于驻波率原理的植物茎体水分无损检测方法研究(赵燕东[1,2];高超[1,2];张新[1,2];徐强)
    基于内边缘场电容效应的树干/枝水分传感器研究(周海洋;孙宇瑞;PSchulze Lammers;单桂林;程强;温渤婴)
    基于铱星通信技术的地面森林管护系统研究(赵燕东[1,2];黄欢[1,2];颜小飞[1,2];于文华[1,2])
    Kinect获取植物三维点云数据的去噪方法(何东健;邵小宁;王丹;胡少军)
    [车辆与动力工程]
    基于泵吸效应的电磁驱动配气机构温升抑制方案研究(范新宇;常思勤;刘梁;戴建国)
    喷射持续期对大功率气体机影响规律分析(纪少波;季魁玉;程勇;刘宝同;李新海)
    空气源NTP喷射系统再生EGR冷却器试验研究(蔡忆昔;郑益;施蕴曦;李伟俊;徐辉)
    喷油压力对高压共轨柴油机燃烧影响的可视化研究(姚春德;胡江涛;银增辉;耿培林)
    [先进制造技术及基础理论]
    海上漂浮2-HUS/U并联平台动力学分析(谢克峰;张合;李豪杰;丁立波;李珂翔)
    轴向柱塞泵全局耦合动力学建模(许睿;谷立臣)
    基于联合测控的电液伺服阀动态性能测试研究(权凌霄[1,2];盛世伟;陈刚)
    混合高阶傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵多目标参数优化(徐高欢[1,2];陈建能[1,3];童志鹏)
    双通道气液压力机设计与仿真(范伟军;张俊鑫;王学影;赵静)
    多泵单马达传动系统输出转矩特性分析(闻德生;胡文龙;邱华;闻佳;张俊成;刘峰)
    基于距离面积特征的农业机械三维模型相似性评价(张开兴[1,2];张亚雷;赵秀艳;刘贤喜)
    “东方红”杯首届全国大学生智能农业装备创新大赛决赛在江苏大学隆重举行
    任露泉院士一行莅临农机学会指导交流
    《农业机械学报》封面

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