仿山羊步态的林地底盘设计及仿真

  目的  我国林区地形较为复杂，林地底盘性能决定了林地装备能否“上山入林”，是林业现代化进程中需要解决的基础问题。相比轮式和履带式底盘，足式底盘腿部独立运动使得足式底盘在林区复杂地形环境中工作具有更强的灵活性和适应性。因此，研发针对我国林区环境的林地足式底盘对我国林业发展有重要意义。  方法  针对林地底盘步态规划的研究，首先分析山羊一般的行进步态，得到行走迈步顺序、各关节角关系以及变化范围。设计一种林地底盘，对其左前腿结构简图进行运动学分析，利用蒙特卡洛方法计算底盘足端的工作空间，是否能满足要求。根据实际需求，确定林地底盘的步态和关节驱动，使用ADAMS仿真软件设计简化林地底盘虚拟样机模型，进行对角小跑步态仿真，通过林地底盘质心的位移和速度变化曲线分析林地底盘的运行性能。  结果  平面运动的林地底盘质心在前进方向上位移变化稳定，前进速度0.2 m/s左右；底盘质心横向偏移程度较小，基本沿着设定轨迹前进；质心在竖直方向存在上下波动的情况，波动范围约占底盘总高度的1.04%，林地底盘在前进过程中没有发生跳跃情况或倾翻情况。  结论  仿真结果表明，步态规划可以满足林地底盘的运动要求，可以提升林地底盘的运动稳定性和地形适应能力，安全可靠，适用于林业动力底盘。      

基于ZigBee无线传感器网络的林区局地环境监测系统

针对林区局地环境监测实时性差、长期监测困难等不足,设计并实现了一种基于ZigBee无线传感器网络的林区局地环境监测系统。系统运用无线网络协议ZigBee搭建无线传感器网络,结合GPRS通讯技术将获取的数据发送至监控中心,实现数据的实时显示、存储、分析与可视化。系统主要由传感节点、路由器、网关与监控中心组成,结构简单实用,节点放置位置灵活,不受地理环境限制,能够较好的监测空气中温湿度、大气压强、光照强度、二氧化碳浓度、土壤含水率等林区关键环境因子。通过太阳能供电系统,采用CC2530和CC2591无线通信模块,并将多传感器集成到传感节点,较好解决了无线传感器网络在林区应用过程中的节点能量不足、通信距离短以及监测参数不全等问题,实现了对林区局地环境的实时监测。试验表明,节点在空旷地方有效通信距离最大可达510.6 m,在树林中有效通信距离最大可达177.5 m;在太阳能与锂电池共同供电下,节点能量能够自给自足;在组网测试中,整个网络收包率为96.7%,能够满足林区环境监测要求。     

林区局部气候环境监测预报系统1）

阐述了利用传感器技术、无线通信技术、能源技术和数据库服务等技术设计并实现了适合我国林区的局部气候环境监测预报系统。并着重介绍了利用WXT520采集风速风向、温湿度、气压和降雨强度等信息因素和基于最小二乘法的多元线性拟合技术的临时降雨预报模型。此外,介绍了前端简易气象环境监测平台的搭建原理和中远距离无线通讯模块具体结构。最后该系统实现了对林区气候环境的实时监测预报。通过该系统的实时监测和预报,达到了对林区防火监测、林区山洪检测、林区生态环境监测和林区林产品的生长环境监测目的。     

自走式植保车折腰转向底盘结构设计与仿真分析

为解决现有自走式植保机械难以适应复杂地形作业的问题,本研究设计了一款自走式植保车.针对不同的田间作业环境,车体结构上轮距和底盘离地间隙可调,其中轮距在1.0～1.3 m范围内可调,底盘离地间隙为0.5～1.3 m可调;通过对轮式车辆主要转向方式的对比分析,设计了中部折腰主动转向结构.为验证作业车底盘结构设计的合理性,对植保车底盘进行了有限元分析,得到了底盘在弯曲和扭转2种工况下的应力和位移分布图.植保作业车底盘最大应力为68.692 MPa,最大位移为0.5284 mm,均小于材料的屈服极限.并对底盘进行了模态分析,得到前6阶的固有频率(22.367～81.881 Hz)和振型,同时计算出外部激振频率最大为9.375 Hz,不会与底盘结构产生共振.分析结果表明,底盘结构设计符合工作要求,为自走式植保车底盘系统的研制奠定了基础.     

基于ArcEngine的与林火监测摄像机联动的GIS设计与实现

因林区复杂的地形地貌环境,GIS在林区监测管理系统中的应用给林火定位、地形观察、测距等日常管理带来了极大的方便。视频监控系统是目前国内外监测与防范森林火灾发生的最有效、最经济的方法之一。因此,研究设计了与视频监控技术结合的GIS系统,实现了二维平面地图、三维立体场景和监控画面三者所显示区域的一致和相互间的联动控制功能。系统成功应用在内蒙古白狼林区,给森林防火提供了有效的管理平台。     

履带式遥控灭火机器人的设计及爬坡理论分析

在发生森林火灾时,通常有毒性气体的散发,给消防人员的人身安全带来了严重的威胁,同时复杂的林区地形也极大地阻碍了救援设备的进入.设计一种履带式多功能遥控灭火机器人,通过换载相应的灭火装备实现在不同火灾环境中灭火、救援、侦查等功能作业.该研究确定了履带式灭火机器人相关性能参数,对履带式灭火机器人的行驶机构进行了创新设计,并通过设计一种两自由度搭载装置,实现对灭火装备的控制;同时分析了几种灭火设备的搭载模式和环境适应性,保证了灭火机器人能够在多种环境下灵活作业;对履带式机器人底盘进行爬坡运动分析,验证了其运动的可行性,为以后的研究提供了理论依据.     

森林环境因子的自动监测和无线传输

通过AT89C51单片机芯片可实现对森林环境因子自动监测,并控制高频头实现远程数据的无线传输。无线传输由无线收发及放大模块组成。收发模块采用超外差二次变频调频制式、36MHz短波频率传送数据信息,数据格式为BCD码。收发模块均采用金属壳体进行电磁屏蔽,具有抗杂波干扰强、保密性好、遥控距离远、工作稳定可靠等优点,非常适用于林区森林环境因子自动监测和无线传输。     

小陇山林区珍稀濒危植物水青树回归模式初探

通过甘肃省第二次全国重点保护野生植物资源调查，阐述了小陇山林区重点野生植物水青树的资源分布状况、生长状况、群落结构、生存环境。根据水青树的生态学和生物学特性，结合林区立地条件，分析了当前小陇山林区水青树回归的原因及方式，针对回归过程、回归后的监测及保护方面提出了相关措施与对策。     

林业并联式铰接底盘优化设计与越障性能仿真分析

目的林业动力底盘一般在地形复杂多变的环境进行露天作业,故其需要具有良好的地面适应性以及较大且稳定的车轮与地面接触力。我国林区特种车辆底盘研究相对薄弱,而国外林业特种车辆底盘在我国实际运用中具有一定的局限性,因此,研发针对我国山地环境的特种车辆底盘对我国林业发展有重要意义。方法根据多自由度并联平台的运动原理和优点,设计一种具有俯仰、转向、侧翻3种相对运动的新型林用铰接机构,并结合Creo Parametric和Adams/View进行参数化建模和运动学优化设计。为了评估该铰接机构的越障性能,对普通底盘和并联式铰接底盘进行爬越斜坡和陡凸越障联合仿真,通过底盘质心高度变化曲线以及车轮与地面的接触力曲线分析并联式铰接底盘的越障性能,并与普通底盘进行对比。结果优化设计后的并联式铰接机构转向角和俯仰角最大值增加,并且并联式铰接底盘越障时的车轮与地面的接触力、最大爬坡角度和陡凸越障高度均比普通底盘大。结论并联式铰接底盘总体越障性能优于普通刚性连接底盘,该并联式铰接机构适用于林业动力底盘。      

ZigBee在农业环境监测系统中的应用

针对我国现阶段农业偏远、易变、分散的特点,提出了基于ZigBee的无线传感器网络在农业环境的应用方案.采用Atmel公司的低功耗控制芯片ATmage 16L和MaxStream公司的XBee模块,并采用了星形网络的拓扑结构,最终实现了低功耗、低成本、低复杂度的检测系统,通过对温湿度等环境因子的检测,能够达到对作物种植环境进行实时监测的要求.     

基于ANSYS Workbench的自走式农机底盘的优化设计

针对丘陵山区地块面积小、农机底盘作业转向难的问题，设计了转向灵活、转弯半径小的摆转转向底盘。底盘由转向装置、浮动装置、液压系统、发动机，前桥、后桥、控制系统、PTO输出等组成，采用水冷系统以及CVT无级变速的汽油发动机与液压系统结合，实现底盘的动力匹配；通过ANSYS Workbench构建摆转转向底盘前桥、后桥、整体机构的力学模型，分析各机构不同状态下的变形参数的变化趋势，并对底盘机构易于损坏的部位进行优化。结果表明：前桥转向机构附近的配件对前桥的变形影响较大，采用5 mm厚度方钢的前桥结构变形量为0.85 mm，优化后的前桥所安装的配件采用模块化分配，使用10 mm以上方钢加工制作，保证前桥变形量稳定控制在0.3~1.0 mm；优化后的底盘后桥最大等效应力为14 MPa，变形量为0.25 mm，分别较优化前降低了33.33%和28.57%，机架的结构稳定性得到改善。通过压力测试仪器对实物平台的测试，底盘在行驶过程中的压力变化曲线平稳，启动和停止阶段所受的压力在可控制的范围内；底盘的行驶直线度、偏驶率均低于1%，且不受底盘载重的影响。     

黑龙江省国有林区森林资源-环境-经济复合系统可持续发展评价

运用系统方法论,分析了国有林区森林资源-环境-经济复合系统(FEES)的结构与原理;在可持续发展理论指导下,以黑龙江省国有林区森林资源-环境-经济复合系统的良性发展为目标,构建了综合评价体系,对黑龙江省国有林区FEES可持续发展进行评价。依据评价结果利用结构模型解析法,分析了影响黑龙江省国有林区FEES可持续发展的根本原因,提出了调控措施。     

阿尔泰山林区生态监测技术研究

随着全球及我国经济的飞速发展,生态环境问题也越来越突出,环境恶化状况日益明显,大气、水和海洋的污染程度也日趋严重,野生动植物生存环境遭到破坏的程度也日益严重,许多物种已经灭绝或者濒临灭绝,尤其是森林旅游业与矿产资源的过度开采,给人类生存与发展带来了更潜在的严峻威胁。为保护生态环境,须建立一套行之有效的对生态环境演化趋势、特点及存在问题的动态监测与控制体系。本文根据阿尔泰山林区现状,提出生态监测的重要性以及生态监测的重点,依据环境因子的梯度变化特征,对林业生态监测的技术要点进行分析研究,旨在探讨生态系统变化规律。生态监测涉及人类活动对植被特征的影响,以供广大林业工作者开展林区生态监测提供思路和理论参考。     

黑龙江省国有林区森林资源－环境－经济复合系统可持续发展评价1）

运用系统方法论，分析了国有林区森林资源－环境－经济复合系统（ FEES ）的结构与原理；在可持续发展理论指导下，以黑龙江省国有林区森林资源－环境－经济复合系统的良性发展为目标，构建了综合评价体系，对黑龙江省国有林区FEES可持续发展进行评价。依据评价结果利用结构模型解析法，分析了影响黑龙江省国有林区FEES可持续发展的根本原因，提出了调控措施。     

白裙赭夜蛾的危害分析与生态控制

从白裙赭夜蛾的分布状况、潜在的危害性、寄主植物的经济重要性、传播扩散的可能性以及控制的难易程度等方面对该害虫的发生和危害进行定性和定量分析并做出综合评价.结果表明:白裙赭夜蛾为高度危险的林业有害生物,建议加强速丰桉林区的虫情监测,防止人为传播.并提出了白裙赭夜蛾生态控制技术措施.     

虚拟仪器技术在设施农业中的应用现状与趋势

随着计算机技术的发展,虚拟仪器技术正成为监测和控制领域的重要应用工具,该文综述了虚拟仪器技术在设施农业中的应用现状与发展趋势.简要介绍了虚拟仪器技术的概念、特点、结构形式,详细论述了其在设施农业领域温室环境信息采集与控制、温室植物生长与生理信息采集、设施农业实验方法与教育三个方面的应用现状,提出了虚拟仪器在设施农业方面的发展趋势-基于Internet的远程虚拟仪器技术、面向温室群控管理的分布式虚拟仪器技术、基于计算机视觉技术的虚拟仪器监测系统、与设施农业现代化管理技术相结合的虚拟仪器技术,最后指明了虚拟仪器技术在中国设施农业应用中急需解决的问题.     

林相结构调整对马尾松毛虫发生的影响

针对林相结构调整对马尾松毛虫发生的影响,中国林业科学研究院热带林业实验中心对10-25年生马尾松开展了长期的调查研究.通过针对性的营林措施,主要通过培育针阔混交林、调整树种结构与提高林分质量为主的林相结构调整措施,以应对林区马尾松毛虫的发生.从结果可知,林相结构调整在一定程度上破坏了松毛虫的生活环境,起到保护天敌,控制松毛虫发生发展的作用.     

概念喷雾机底盘双侧液压马达自抗扰同步控制研究

针对复杂农林环境下植保喷雾作业对底盘智能化、柔性化等的需求问题,采用双侧液压马达同步回转系统数学模型分析法和外层自抗扰控制,内层PID协调控制的同步控制策略,提出一种液压直驱的概念喷雾机底盘,以离散化形式设计了3阶自抗扰控制器,并对双侧液压马达同步控制问题进行研究。通过SIMULINK仿真和试验台试验,结果表明:1)所制定的自抗扰同步控制策略相比传统的PID控制,系统响应更快速,其上升时间为1.2s,稳定时间3s;2)扰动工况下的双马达同步控制误差更低,其中,在马达2内部参数摄动下,双马达的试验同步误差峰值仅为-0.016rad,同步控制精度高于0.060%,而采用PID控制,双马达同步误差峰值可达-0.850rad,同步控制精度低于2.000%;3)自抗扰同步控制器具有更高的控制精度和扰动误差补偿能力,能满足喷雾机底盘直线行驶需求。该研究可为复杂农林环境下作业的行走机械底盘设计和液压系统同步控制提供理论参考。     

关于当前营林管理工作方式的创新途径探索

营林管理工作对于任何一个林区的发展都是极为重要的。在林区工作当中,通过营林管理工作能够保障林区中动植物资源的健康生长,改善林区资源结构,提高林区资源的利用率,促进林区经济增长的同时也能够实现林区的生态效益,为我国自然生态环境的改善作出贡献。在本文中,笔者就将针对营林管理工作的创新途径进行探讨。     

CGL25/5型轮式森林消防车的研制

针对我国林区的使用条件,合理选择了中型越野汽车底盘;确定了不同于现有水罐式消防车的水泵系工作参数;设计了主消防系统;适当配置了轻型森林灭火机具,形成了较强的综合灭火能力.改装后的森林消防车保持了原型底盘的性能,为我国森林防火队伍提供了一种快速的地面灭火装备.