基于图像处理技术的生物反应器浓度检测系统的开发

发酵过程生物参数的在线检测,是获得发酵过程生物信息的重要手段,也是进行合理最优控制的基础。但是,目前许多生物量只能离线检测,不能够为实时的控制系统利用。因此提出了基于图像处理技术的生物反应器浓度在线检测系统,系统由反应液循环与控制装置、反应液浓度光学检测装置、图像采集与处理装置、计算机以及相应的处理软件组成。通过与分光光度计的实验比较,证实了所设计的系统可以用于生物反应器浓度的在线测量,为实现发酵过程生物参数的在线检测提供了值得借鉴的设计思路和实现方法。     

基于Arduino的发酵尾气检测系统设计

通过对微生物发酵过程尾气的在线监测与分析,可以得到重要微生物的代谢参数。为了获取这些参数,准确掌握和控制发酵过程、直观地了解细胞代谢情况,设计了1个基于Arduino的生物发酵尾气数据采集系统。该系统以Arduino开发平台为基础,选用高精度、低功耗光学传感器对尾气中氧气、二氧化碳的含量进行精确测量,采用射频收发器件nRF24L01为数据的无线传输模块,实现了数据采集与在线显示,适合应用于发酵现场;同时,将系统制成样机进行试验,对采集系统的准确性、稳定性进行分析验证。结果表明,该系统在尾气检测中具有良好的准确性,在应用试验中数据传输稳定、可靠;该系统具有方便易用、可移植性强、节能环保等特点,可在生产上推广应用。     

基于光电比色法的水肥浓度在线检测理论与方法研究

建立基于光电比色法原理的水肥浓度在线检测理论、方法，为水肥精量灌溉提供有力的控制方法。针对水肥精量灌溉控制机快速、高效、低成本、可靠水肥浓度控制的需要，依据光电比色原理及其实验装置双光路比色仪，研究了水肥浓度在线检测的理论、方法。建立了基于光电比色原理的水肥浓度在线检测方法，设计了双光路比色测量装置。提出了利用光电比色原理快速、可靠、低成本及较高精度的实现水肥浓度在线检测的方法，设计了该方法的实验测量装置及集成的水肥浓度在线检测系统。     

滚筒式生物反应器固态发酵的应用研究

传统方法生产丹贝（大豆发酵食品）都以静态方式进行固态发酵，发酵过程中热质传递受到一定的限制，会产生温度梯度，且气体组分不均匀，从而导致发酵产品质量不稳定。滚筒式生物反应器的应用可以促进热质传递，使物料均匀发酵，且易于实现机械化生产和扩大生产规模。笔者参予设计制造了450L的滚筒式生物反应器，并利用其进行了固态发酵生产丹贝的应用研究。以2株根霉为发酵剂，进行了静态和动态固态发酵的对照试验，并对发酵过程中物料的化学组分和微生物组成进行了检测。结果表明，滚筒式固态发酵产品质量可靠；不同的菌株对搅动有不同的反应，其中微孢子根霉对搅动有适应能力，适用于滚筒固态发酵。     

SPR生物传感器连续取样和检测装置研制

为了实现表面等离子共振技术(Surface plasmon resonance,SPR)生物传感器在线检测液态样品,本文研制出一种连续收集液样和检测指标的装置.应用本装置实现了对酸菜液中的大肠杆菌的连续检测,具有精度高、测定时间短等特点,可满足在复杂的现场环境下的检测需要.为以后应用生物传感器进行工厂化在线检测提供依据...     

稻草中温干式厌氧发酵产甲烷的中试研究

将未经预处理的稻秸,在中温生物反应器内进行厌氧干式发酵,研究了稻秸发酵过程中的生物气产量、pH值、渗滤液COD及甲烷含量的变化.结果表明,TS20%固体浓度并加接种泥的反应器(R2)的累积产气量最大,达到2048 L,其出料的半纤维素由28.23%降至18.33%,发酵液的pH值稳定在7.0~7.5.TS30%的干发酵在反应前期经历了很长的酸化期,产气量在后期才开始升高,生物气甲烷含量也更高,显示了高浓度固体干发酵产沼气的发展潜力,并为秸秆的大规模生物气化提供了重要的设计依据.     

两相厌氧发酵过程监控系统的设计

 厌氧发酵过程是一个复杂的微生物代谢过程,在去除污染物的同时还产生沼气,因此具有较强的实际应用价值。随着发酵工业生产规模的不断扩大,迫切要求对厌氧发酵过程进行实时监控和优化。LabVIEW在发酵过程的在线监测与自动化控制领域已经有了一些成功的应用。本文介绍了一种基于LabVIEW的两相厌氧发酵过程的在线监测与控制系统的设计。详细介绍了在线监控系统的结构和硬件构成,以及各个功能模块实现的关键技术。此系统利用LabVIEW虚拟仪器作为软件开发平台,结合多功能数据采集卡、传感器和各类执行机构,实现了厌氧发酵过程中各参数的采集、处理、存储和自动调控。试验表明：该系统运行稳定、能较好地实现发酵过程的监控与优化。     

水源地水质在线生物监测系统的现状和展望

介绍了快速发展的水质生物监测系统,与理化监测方式相比,其特点是检测速度快、成本低、反应灵敏,并能实现连续的在线监测.主要对目前应用比较广泛的生物早期预警系统（BEWs）、多物种生物监测仪MFB系统、大型蚤在线生物监测系统、Microtox毒性检测系统、KS2601型智能水质生物毒性在线监测系统进行了阐述,并对这些监测方式的系统框架结构、生物选取原理、信息采集过程、数据处理方式进行了简要分析,最后在对现有技术研究的基础上提出对未来水质监测系统发展的展望.     

实验室用全混合厌氧反应实验装置结构设计

针对厌氧发酵大型沼气工程当中所应用的全混合厌氧反应器(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR),设计开发了一种模拟厌氧发酵沼气工程运行的实验室用全混合厌氧反应装置,该实验装置包括亚克力发酵罐体、可调速式机械搅拌器、温控水箱、增温水套、电控装置、沼气脱硫罐、脱水罐、气体流量计、集气装置,该装置适用于浓度为6%～10%的畜禽粪便或秸秆等物料厌氧发酵。可在实验室内通过实验验证搅拌速度、搅拌频率、料液浓度、发酵温度和物料停留时间等因素对各种物料厌氧发酵产气效果的影响,为大型CSTR沼气工程项目的方案制定提供参考和依据。     

基于分光光度法的水肥浓度在线检测方法与仪器研究

通过阐述建立基于分光光度原理的水肥浓度在线检测理论、方法,为水肥精量灌溉提供有力控制方法。针对水肥精量灌溉控制机快速、高效、低成本及可靠水肥浓度控制的需要,依据分光光度原理及其实验装置双光路分光光度仪,研究水肥浓度在线检测的理论、方法。建立基于分光光度原理的水肥浓度在线检测方法,设计双光路分光光度测量仪器。提出利用分光光度原理快速、可靠、低成本及较高精度实现水肥浓度在线检测的方法,设计该方法的实验测量仪器及集成的水肥浓度在线检测系统。     

厌氧发酵在线监控技术研究进展

厌氧发酵是一个复杂、多变的微生物学过程,为了提高沼气工程运行的稳定性,需要对厌氧发酵过程进行实时数据采集和监控,以实现对沼气工程运行进行统计、分析以及科学决策。概述了发酵温度、pH、氧化还原电位、氨氮浓度和气体成分等在线监测的主要参数,介绍了厌氧发酵在线监控系统结构,总结了厌氧发酵在线监控技术目前存在的问题,并提出了今后的研究重点,为提升沼气工程厌氧发酵在线监控技术水平提供参考。     

PLC在普洱熟茶生产车间温湿度控制中的应用

针对普洱茶生产车间环境温湿度随着季节及天气变化导致车间温湿度波动较大影响了普洱茶熟茶发酵品质的稳定以生产效率的问题,开发出一套以S7-300 PLC为核心的车间温湿度控制系统应用于普洱茶发酵生产车间中,为普洱茶发酵生产创造出了合适的温度和湿度.依据普洱熟茶生产所需条件,提出以S7-300 PLC为核心的控制系统总体方案,该系统分为上位机和下位机两部分,上位机负责存储采集的数据及实时显示数据,下位机主要负责采集各个传感器的信号及根据设定值自动调节车间温湿度,为普洱茶生产创造出适合发酵的人工小环境,从而提高了普洱茶熟茶的均匀发酵效率、缩短发酵周期.通过分析采集的数据,证明所开发的控制系统是有效的,为后期普洱熟茶生产品质的可控化和自动化提供了技术支持.     

基于掌上电脑的农田信息空间分析系统的研究

变量作业是精细农业的核心,信息采集和分析是实现变量作业的关键.为了实时分析采样数据,本文研制了基于掌上电脑的空间分析模块,该模块主要应用于基于掌上电脑的农田信息采集系统中,从而使基于掌上电脑的农田信息采集系统不但能实时地采集数据,而且能及时地分析数据,以此得到整个地块的产量或养分的空间分布情况,并用可视化技术,直观地显示分析结果.     

动态测试试验台的研制与应用

作者阐述了动态测试试验台的研制技术及其应用功能。该试验台可在实验室条件下,人为调整工况,传感元件可输出双道信号,并可实施机械标定。配用常规测试系统可完成轴扭矩、转速的在线测定及遥测,并可进行机体振动、噪声的测定。该装置还能为随机信号处理提供典型信号源。     

厌氧消化在线监控技术及发展方向

厌氧消化作为一种生物降解和产沼气技术,已成为解决农业废弃物面源污染问题的有效途径之一。其发酵过程更是一个复杂的生物转化过程,因此过程监控显得尤为重要。该文系统综述了国内外厌氧消化在线监控技术的发展现状,并提出了需要进一步研究的科学和技术问题。分析表明,目前应用于厌氧消化过程的控制系统主要为：基于嵌入式微控制器监控系统、基于可编程逻辑控制器监控系统及基于工业控制计算机监控系统。为控制系统实时传输采集数据的传感器包括：电化学传感器、光谱学传感器、色谱学传感器等。基于目前所研究内容,该文提出：（1）依据厌氧消化过程的特点,搭建更加精准、稳定、适用范围更广的在线监控系统是该领域研究的核心问题;（2）增加有关物料特性方面监测参数,提高沼气产量和厌氧消化效率应是未来的研究重点。     

基于单模光纤偏芯结构的光纤折射率传感器研究

基于迈克尔逊(Michelson)干涉仪(MI)原理,结合光纤传感器的特性,设计和实现了一种单模光纤(SMF)偏芯干涉仪结构光纤折射率传感器,并针对蔗糖溶液进行了折射率的测量。实验结果表明:这种传感器的传感范围在1.33～1.39时,特征波长与外界折射率有单调的递减变化关系,蔗糖折射率每变化0.01时,特征波长平均变化约为0.12nm。这种传感器结构简单,灵敏度较高,能够实现液体折射率与浓度变化的在线检测。     

Modelling Compaction from On-line Measurement of Soil Properties and Sensor Draught

The finite element method was used to analyse the cutting process of a sandy loam soil with medium-deep subsoiler, used as a compaction sensor, aiming to calculate the subsoiler draught for various combinations of dry bulk density, moisture content and tillage depth. The finite element results showed that draught increased with depth and dry bulk density, whereas it decreased with moisture content. A multiple linear regression analysis was performed to establish a formula for relating subsoiler draught (dependent variable) with the three independent variables. The regression equation developed was simple and had a high determination coefficient close to 0.95. An equation for prediction of dry bulk density as a function of moisture content, depth and draught was derived from the regression equation developed. This equation was used to calculate dry bulk density, for measured depth, moisture content and draught at nine different points along a single line in a meadow field of a silty clay loam soil. The predicted dry bulk density indicated that there was a considerable variation in the degree of compaction throughout the measured line. However, the on-line depth control and measurement of moisture content still need to be integrated with the on-line measurement of draught, to govern the model suitability for performing on-line detection of the spatial distribution of soil compaction, assessed as dry bulk density.     

电动自行车制动系统测试平台设计

电动自行车制动系统测试平台由机械部分与电子部分组成。通过模拟制动系统的实际工作情况,测得制动系统的定量参数,为电动自行车制动系统性能测试提供一个方便快捷的平台。     

毕赤酵母植酸酶基因工程菌高密度培养及诱导表达

研究了毕赤酵母基因工程菌高密度发酵培养方式和植酸酶基因高效表达策略.采用逐步增加流加方式进行高密度培养,结果发酵液中细胞干重达到64g/L.通过在线检测细胞消耗甲醇的MSUR,估算细胞在单位时间内对甲醇需求量,从而确定甲醇流加速率,采用此种方法可使重组毕赤酵母高水平表达植酸酶,最终发酵上清液中总蛋白量为8.58 g/L,植酸酶活力达到853 U/mL.