肉牛自动化无应激动态称重系统的设计与试验

【目的】牛只体重数据是衡量牛体健康生长发育的重要指标,定期对牛只称重对实施精细化养殖有重要意义。【方法】采用带围栏的地磅称重、月龄推算、体尺估算测量以及采用保定架等方法对肉牛进行静态称重。【结果】可以实现肉牛全程无障碍通过,在肉牛自然行走状态下监测出肉牛体重信息,有效避免了肉牛产生应激反应;称重效率高,系统锁定肉牛有效体重数据在2~4 s。平均每头牛从进入通道排队到称重结束,时间在10 s之内。肉牛速度较快通过称重平台时,误差在0.5%以下;肉牛在行走—停顿运动状态和平稳行走运动状态下,误差在0.2%以下。【结论】肉牛无应激自动化动态称重系统,主要由主体机械结构框架、RFID无线射频识别系统、供电系统、称重系统、数据传输5部分组成。     

基于动态称量原理的泛函式播种施肥量检测方法

针对动态检测播种施肥量的测量系统易受振动干扰影响且难消除的问题,本文采用高压氮气弹簧的支撑力和S型传感器的拉力组合成称量式播量检测装置,利用压力和拉力之间存在力向相反、幅值呈比例的互补特性,提出了一种泛函式播量检测方法,该方法构建了以目标播量函数为变量的泛函,通过求取泛函极值确定目标播量函数。利用外槽轮式小麦播种施肥机平台,在不同目标播量（225、300、375kg/hm2）和不同车速（3、5km/h,3~7km/h变速）下开展了18组室外车载式小麦播种交叉试验,并应用泛函式播量检测方法获取累积播量和动态播量信息。累积播量的绝对相对偏差的最大值、平均值和标准差分别为5.61%、2.26%和1.58%;动态播量的检测数据在作业面积较小时（少于0.020hm2时）存在较大波动,随着作业面积的增加呈明显收敛趋势,动态播量稳定阶段（作业面积大于0.033hm2）,所有测试最大绝相对偏差为9.61%,单次测试中,最大平均值为4.73%,最大标准差为1.97%。试验结果表明,泛函式播量检测方法能有效获取动态播量和累积播量信息,为播种施肥机的播量检测提供了一种测量方法。     

针对土壤重金属污染评价的模糊数学模型的改进及应用

土壤重金属污染评价是土壤重金属污染研究的重要课题。本文改进了针对土壤重金属污染评价的模糊数学模型和评价因子权重的计算方法,提出了基于污染物浓度和毒性的双权重因子的模糊综合评价法。该法慎重考虑了各级标准界限的模糊性,较好继承了模糊数学方法用于土壤重金属评价的优点。它从定性和定量两方面,比较客观地反映污染因子对土壤环境质量的影响。采用双权重系数法确定各指标的权重,综合考虑评价因子的浓度和毒性,不但在大多数情形下与对比的其它方法结果相一致,而且可以克服其它几种方法出现的误判,提高了评价结果的分辨性,使评价结果更全面、更能真实地反映土壤重金属污染实际状况。     

基于改进强跟踪无迹卡尔曼滤波的饵料动态称重算法

投饵是虾塘养殖中的重要环节,获取剩余饵料重量是实现精准投饵的关键。为解决在投饵过程中由环境、系统自身等因素引起的剩余饵料称重不准确问题,提出了一种适用于投饵船饵料动态称重的自适应强跟踪无迹卡尔曼滤波算法(SHFL-ASTUKF)。首先,建立称重系统的二阶模型,并对量测结果进行滤波。然后,在渐消因子快速引入的基础上,使用奇异值分解替换Cholesky分解处理误差协方差问题。同时,结合模糊控制算法和Sage-Husa自适应滤波,自适应更新量测噪声协方差和系统噪声协方差,从而抑制滤波过程中的发散情况。对SHFL-ASTUKF进行实例数据仿真和实验验证,结果表明,与强跟踪无迹卡尔曼滤波相比,实例数据仿真中,RMSE提高了14.9%,投饵船剩余饵料称重实验中RMSE平均提高了15.15%,MAE提高17.27%,所提出的算法具有更高的动态测量精度和更好的降噪效果。     

基于称重式蒸渗仪的喷灌条件下冬小麦和糯玉米作物系数估算方法

利用位于北京的称重式蒸渗仪,对喷灌条件下的冬小麦和糯玉米需水规律进行了测定,进而计算了两种作物的作物系数。结果表明,冬小麦和糯玉米的作物系数与播种后天数之间的关系均可以用四次多项式来表征。根据FAO-56推荐的作物系数计算方法,计算了两种作物的分段单值作物系数和双作物系数,发现华北平原喷灌条件下冬小麦和糯玉米的作物系数在生育期内的变化可以用FAO-56推荐的模式来描述,但实测值一般大于FAO-56的建议值。为了能利用FAO-56推荐的模式较好地描述喷灌作物系数变化规律,依据实测资料对FAO-56建议的单值作物系数和基础作物系数进行调整后,模拟了两种作物需水量的变化,模拟的作物阶段需水量与实测值吻合良好。     

Evaluating eddy covariance method by large-scale weighing lysimeter in a maize field of northwest China

Accurate determination of evapotranspiration (ET) is useful to develop precise irrigation scheduling. Although eddy covariance (EC) is a direct method which is widely used to measure ET, its performance in arid region of northwest China is not clear. In this study, ET measured by EC (ET_EC) was compared with that by large-scale weighing lysimeter (ET_L) during the whole growing season of maize in 2009. Energy balance ratio was 0.84 for daytime fluxes, indicating that lack of energy balance closure occurred, so daytime ET_EC was adjusted by Bowen-ratio forced closure method. Compared to the corresponding ET_L, half-hourly daytime ET_EC was underestimated by 21.8% without the adjustment and 4.8% with the adjustment. Furthermore, nighttime ET_EC was adjusted using filtering/interpolation method. Mean error between half-hourly nighttime ET_EC and ET_L decreased from 30.2% without the adjustment to 10.3% with the adjustment. After such adjustment of day and night measurements, daily ET_EC was underestimated by 6.2% compared to ET_L. These results indicated that the adjusted ET_EC well matched with the ET_L. Moreover, the discrepancy of adjusted total ET_EC and ET_L was decreased to 3.2% after subtracting the overestimated ET by lysimeter resulting from irrigation and heavy rainfall events. Thus, after appropriate adjustments of observations, eddy covariance method is accurate in estimating maize ET in the arid region of northwest China.     

活鱼近距离转运称重计量系统设计及应用

装运、称重是水产品交易过程中一个重要环节,设计了活鱼近距离转运称重计量系统,分析和叙述了系统总体结构设计和工作原理。该系统由电动提升装置、气动装卸装置和自动称重计量装置、控制装置组成。控制部分以可编程逻辑控制器(PLC)为核心,驱动电动卷扬机和气缸分别进行活鱼提升和装卸,并依靠鱼体自重沿倾斜主滑槽输送至岸上运输车,转运至目的地。软件部分基于LabVIEW可视化平台设计了转运系统显示界面,界面具有系统通讯和数据存储操作等功能。系统应用效果表明,活鱼近距离转运称重计量系统单次传输量300kg,转运量2t/h ,提高了活鱼转运效率,减少了大量人力,降低了活鱼的机械损伤率,提升了渔业生产机械化水平。     

基于漫水填充算法的叶面积仪研制

叶片是植物进行光合和蒸腾作用的主要器官,叶片面积大小直接影响植物对光的利用效率。快速准确地测量叶面积能够有效提高植物光合和蒸腾作用研究的效率。测量叶面积的方法有很多种,其中以叶面积仪法最为广泛使用。但是国内现有叶面积仪开发的种类较少,误差比较大,且重复性较差。因此,提出一种基于漫水填充算法的手持式叶面积仪,并通过与传统方法测定不同形状叶面积进行比较。结果表明:该叶面积仪测量误差仅为0.55%,且多次测量变异性较小,最低变异系数仅为0.7%,平均变异系数为1.2%,测量效率高,适合推广使用。     

动态称重模型及其系统校正

针对采用简单闭环控制方案的动态称重系统没有考虑其动态特性而导致一般校正方法不适用的问题,根据系统数学模型中参数与质量的关系,给出提高动态称重系统快速性和准确性的动态校正方法。     

水果分选机称重模块调理电路设计

为了满足水果外观品质和质量综合分选的实际需要,可以在水果机器视觉分选机上加上称重模块。为了提高称重模块的精度,基于AD7195芯片,利用比率测量和交流激励的方法,设计出了水果分选机称重模块的调理电路。同时,详细描述了该调理电路的理论基础、硬件构成以及输出结果的软件补偿等,得到了质量与其A/D转换值之间的关系式,并对调理电路的精度进行了实验验证。实验结果表明,该调理电路具有很高的测量精度,且具有线性度、重复性好等特点,可以满足大多数水果称重分选的要求。