水培营养液NO_3~--N浓度在线标测系统构建与验证

针对目前氮素浓度检测技术中电极标定过程与离子检测过程分离,难以实现在线检测的问题,建立了一套基于双传感器冗余控制的水培营养液NO_3~-N浓度在线标测系统。系统的标定过程,利用丝杠滑块线性导轨完成电极清洗和标准液电压获取,并采用最小二乘法,辨识所采集电压与离子浓度对数之间标准曲线的参数;系统的检测过程,基于最大误差原理,采用双传感器冗余控制方法进行数据融合和标定决策,最终实现NO_3~-N浓度的连续在线检测。验证试验结果表明:双传感器冗余控制方法可靠;在线检测值与离子色谱法获得的实验室检测值平均相对误差仅为5.64%,平均绝对误差也只有1.172×10~(-5),二者呈现极显著线性相关关系(P0.01)。综合分析,该系统能够实现营养液连续消耗情况下,NO_3~-N浓度的在线检测,其结果不仅与实验室检测值具有较好的一致性,而且解决了人为手工标定电极费时费工的问题,提高了检测效率,为营养液的精细化管理提供了新的技术手段。     

基于复合纳米介导固态电极的原位土壤硝态氮检测研究

采用新型纳米复合材料金纳米簇复合石墨烯为固态离子选择电极介导材料，以土壤渗出液为对象开展原位NO-3的影响。结果表明：电极寿命达到65d，响应斜率为44.02mV/dec，对硝酸根选择性较好，对土壤中主要共存阴离子抗干扰性良好；采样探头包埋深度每下降10cm，硝态氮质量浓度增加30~60mg/L；含水率对渗出液硝态氮影响不明显；土壤颗粒粒径大于2.5mm后，硝态氮质量浓度下降约19.5%；原位渗出液电极测定结果与光学法一致性较好，约为标准浸提液检测值5~6倍。     

基于多参数融合的土壤硝态氮检测方法

针对土壤悬液组分复杂以及单输入变量时电极预测精准度有限的问题,以提高离子选择电极预测土壤硝态氮含量精准度为目标,建立基于多参数融合的支持向量机(SVM)土壤硝态氮预测模型。采用灰色关联分析法对影响电极法测定土壤硝态氮的主要干扰因素进行排序,建立以主干扰因素及硝酸根电极检测电势的多参数融合SVM预测模型,并与传统Nernst模型和干扰因素全输入下的SVM模型作对比验证算法可行性。实验结果表明,土壤电导率、温度与Cl -电极检测电势为影响电极预测硝态氮精准度的主要干扰因素;输入参数为硝态氮电极检测电势、土壤电导率、温度与Cl -电极检测电势时,SVM土壤硝态氮预测模型效果最优,与光学法测定结果回归方程的调整决定系数为0.98,平均绝对偏差为3.38 mg/L,均方根误差为4.51 mg/L,基于多参数融合的SVM预测模型可显著提高电极法硝态氮检测精准度。     

营养液多参数在线检测技术研究

针对无土栽培中营养液成分检测的问题,设计一种营养液多组分检测系统。该系统主要由离子选择电极、信号调理电路、数据采集电路以及基于DelpHi开发的采集软件组成,能实时在线检测pH电极、钾离子电极、钙离子电极以及硝酸根电极四种电极的电压信号,并将其转化为pH值和相应离子浓度值。对相互不存在交叉敏感干扰的氢离子和硝酸根离子,采用函数拟合的方式直接将pH电极和硝酸根电极转化为pH值和相应的硝酸根浓度;对相互存在交叉敏感干扰的钾离子和钙离子,采用遗传算法优化的BP神经网络建立交叉敏感模型来决策出相应的钾离子浓度和钙离子浓度,并与传统的BP神经网络算法进行了对比。最后采用多参数检测仪的测量结果和该系统得到的数据进行了对比来验证系统的准确可行性。     

基于ISE的土壤硝态氮多参数检测仪研究

电极法检测土壤硝态氮时，共存氯离子是影响检测精度的重要因素。针对当前检测仪为单一离子离线检测的问题，设计了基于嵌入式开发的ISE土壤硝态氮多参数检测仪。仪器嵌入BP神经网络模型，实现土壤硝态氮的在线实时检测。针对BP算法收敛速度慢、易陷入局部极小值的缺点，采用5种方法进行改进；采用两个校正方法校准检测仪检测结果；采用稳定判断程序提高电势采集的稳定性。开展标准溶液检测试验，验证检测仪检测精度；开展土壤硝态氮检测试验，并将检测结果与传统的一元线性模型结果和光学法检测结果进行对比，验证检测仪排除氯离子干扰的效果及检测土壤硝态氮的准确性。结果表明，检测仪对离子的检测结果与离子计检测结果误差不超过1.0mV，满足精度要求；检测仪对土壤硝态氮含量的检测结果与光学法检测结果的平均相对误差为8.83%，低于一元线性模型与光学法检测结果的平均相对误差12.17%，拟合系数R2均大于0.97。基于ISE的土壤硝态氮多参数检测仪可有效减小氯离子干扰，准确性高，可用于土壤硝态氮的在线检测。     

施肥量和降雨对水稻田氮流失影响的试验研究

过量且不合理的施肥作业方式,往往导致了氮肥的大量流失,引起水体富营养化等现象,造成了农业水环境的严重污染,是农业非点源污染的重要原因之一。为了能够及时监测氮肥流失的程度和原因,减少农业非点源污染,对稻田水中氨态氮和硝态氮离子浓度的快速测定具有重要意义。本研究使用德国WTW公司的氨氮硝氮在线检测传感器,采用实地取样的方式,对稻田水体环境中氨氮和硝氮离子浓度的变化规律进行了试验研究,探索了不同天气条件下,农田水中氮的流失情况。结果表明,降雨对氮的流失程度有很大的影响,降雨造成的氮流失是农田非点源污染的重要因素,同时施肥量越高,氮的流失情况也越严重。控制农田氮流失必须从施肥方式、耕种方式和灌溉方式等方面进行改善。本研究对于如何减少农业非点源污染,探索合理的氮肥施用方式以及在农田作业中实施最佳管理措施提供了有益参考。     

暗管控制排水条件下土壤硝态氮运移转化规律的试验研究

为研究控制排水措施对土壤硝态氮运移和转化的影响,通过测坑试验分析了不同控制排水位下土壤不同深度硝态氮的含量和分布。结果表明:①控制与非控制排水条件下土壤剖面硝态氮分布规律相似,硝态氮含量集中在0～40 cm土层,深层土壤中硝态氮浓度很小在1 mg/kg左右,不会污染地下水;②排水结束后至降雨前,表层至40 cm土壤剖面硝态氮浓度变化率和各田硝态氮含量的增大率与控制排水出口的高度成负相关,降雨至排水结束后,表层硝态氮的浓度均减小,表层以下硝态氮浓度变化与地下水埋深有关,地下水位以上硝态氮浓度一般增大,地下水位以下硝态氮浓度一般减小。结论为控制排水措施减小了深层土壤硝态氮含量,且大大减少了土壤中硝态氮的含量,且控制排水能有效减少硝态氮的流失量。     

基于极限学习机的土壤硝态氮预测模型研究

利用极限学习机模型解译高氯离子干扰下盐碱土中硝酸根离子选择电极响应信号,系统分析了漂移校正算法、能斯特及极限学习机模型对电极法硝态氮(NO~-_3-N)预测结果准确性的影响差异。结果表明,漂移校正算法可明显提高传感器标定方程的重复性和一致性,响应斜率及截距电位的波动范围分别缩小了3.67%和7.25%;极限学习机模型的最优隐含层节点数为14;基于极限学习机的电极法NO~-_3-N质量浓度预测模型可较好抑制盐碱土中氯离子干扰,与标准检测结果之间的最大绝对误差和均方根误差分别为6.36 mg/L和4.02 mg/L。相关研究结论可为电极法测土过程中的信号校正、数据处理模型和模型参数选取提供参考。     

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。     

基于电极阵列的土壤速效养分快速检测系统

从降低检测成本和提高时效性出发,设计了基于电极阵列的土壤速效养分快速检测系统,系统主要包括电极阵列、单片机和信号调理等模块,其中电极阵列为传感单元,主要由pH电极、硝酸根电极、钾离子电极、磷酸盐电极和参比电极组成.性能测定结果表明,系统输入阻抗达到1012Ω数量级,输入电流小于1 pA,响应电位测量范围为-2 000 ～2 000 mV,可与主流离子选择电极实现较好匹配.自主研发的基于电极阵列的土壤速效养分快速检测系统可基本满足土壤对pH值、硝态氮和速效钾的速测要求.     

Irrigation performance and waterlogging and salinity

This paper describes the processes by which irrigation development may induce waterlogging and salination of land. The harm done by this type of waterlogging and salination is briefly discussed as well as the available remedial measures. Three illustrative cases are also described. Finally, some specific suggestions are made on the coverage of irrigation induced waterlogging and salination in an irrigation performance assessment.     

高速公路机电系统维护管理的思考

机电系统是高速公路现代化管理的支撑系统,主要包括通信、监控和收费三大系统,其工作的特点是分布地域广、稳定性、可靠性要求高.要使该系统处于良好的工作状态,不仅取决于设备本身,更重要的是取决于设备运行中的维护管理,所以人员和环境的维护管理至关重要.     

机械设备的管理与维修保养

随着我国社会经济的迅速发展,我国在施工中的机械现代化得到了很大的发展。但是在机械设备的管理与维修保养中仍然还存在着较大的问题,机械设备的使用、管理、维修保养在某种程度上几乎占据了机械设备的大部分寿命周期,因此做好机械设备的管理与维修保养十分必要,它作为企业管理工作当中的基本工作不仅关系到企业的生产经营,而且对于企业发展也具有重要的意义。文章就机械设备管理与维修保养进行简单的阐述,并提供一些可供参考的意见和措施。     

药品仓储无线温湿度监控系统设计与实现

鉴于药品本身的特殊性受环境温度及湿度因素的影响较大,本系统设计一款专门针对基层中小型药房使用的无线温湿度监控系统,具有"实用、小巧、成本低、移动性好"的特点。本系统选用Nrf905无线数据收发模块解决布线成本高及不便移动的问题。     

自走式多功能穗茎兼收玉米联合收获机的设计与试验

为有效解决我国现有技术玉米联合收获机没有多功能玉米秸秆综合利用功能的缺陷,满足不同地区和用户对玉米秸秆利用的不同需求,实现玉米联合收获机的大范围跨区作业,设计了4YZD-4型自走式多功能穗茎兼收玉米联合收获机。该机采用板式摘穗单元组成上层果穗收获台,滚筒式切割器、秸秆输送铺放搅龙、浮动单双辊混合压送机构组成下层秸秆收获台,秸秆切碎还田装置和抛掷装置与整机底盘独立安装,能一次性完成玉米果穗收获、果穗剥皮和集箱,玉米秸秆切割、集条铺放、切碎还田、切碎回收、旋耕灭茬的联合作业功能,为我国大中型玉米穗茎兼收联合作业机械的研发提供了技术依据和应用实例。     

生物技术与植物病虫害防治技术研究

从防治植物病虫害的方法入手,阐述了传统植物病虫害技术,并对生物技术防治原理做出说明,最后着重介绍了现代生物技术应用的研究,对生物工程技术发展具有一定的借鉴作用。     

苜蓿切根补播施肥机气送式集排系统优化设计与试验

为提高苜蓿切根补播施肥机气送式集排系统工作性能,利用EDEM软件和Fluent软件对气送式集排系统工作过程进行联合仿真,以管道内部流场压力与速度变化情况、种子颗粒速度与受力情况为指标,分析波纹管和分配头结构参数对集排系统工作性能的影响,进而优化了其结构参数。以输种弯管弯径比、波纹管长度和分配头锥角为试验因素,以各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数为试验指标,进行Box-Behnken响应面分析仿真试验,获取集排系统最优结构参数组合。结果表明,当弯径比为0.96、波纹管长度为183mm、锥角为123.4°时,各行排量一致性变异系数为3.06%,总排量稳定性变异系数为3.17%。样机大田性能试验结果表明,在不同的螺旋输送机输送效率条件下,苇状羊毛种子、固体颗粒肥各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数均小于5%。     

畜禽粪污堆肥技术装备发展现状与趋势

浅述了畜禽粪污堆肥技术工艺和各种粪污堆肥装备,分析了畜禽粪污堆肥技术装备的发展趋势,得出了畜禽粪污堆肥技术装备是解决养殖业粪污处理的有效途径,能够促进绿色发展、生态循环,为我国畜禽粪污堆肥技术装备的设计、生产、应用提供参考。      

Operation and maintenance in Asian irrigation: Reappraising government and farmer responsibilities and rights

A major policy concern in irrigation development is reducing government costs of both construction and operation and maintenance. There is increasing interest in shifting some of these costs to the farmers using the irrigation facilities. This paper discusses the opportunities for reducing certain direct costs to government by collaborative arrangements with water users so that the latter mobilize more of their own resources to implement specified O&M activities. Five propositions are discussed which suggest the prerequisites for successful collaboration: (1) reexamining the processes of design and construction now being used, (2) reorienting the policies and procedures of the irrigation agency, (3) increasing farmer involvement in operations, (4) increasing local organizational capacity, and (5) creating new financial procedures.     

环境工程与排灌事业

论述了环境工程与排灌事业的历史渊源,环境工程中的水体污染,水源保护,排水系统,污水处理,污水灌溉,水污染综合治理等问题,并探讨了新兴学科分支“环境水力学”和“环境水利学”的内容概要。