超级稻摘穗收获机沉降箱性能分析与运行参数优化

为使4ZTL-2000型摘穗收获机收获超级稻时具有最佳清选性能,以谷物清洁率和沉降箱能耗为指标,沉降箱入口气流速度、谷物喂入量及其初速度为影响因素,采用二次正交旋转组合设计试验,利用Design-Expert 6.0.10进行数据处理,得出回归数学模型,通过响应曲面方法分析指标与因素间的相互作用,并对回归数学模型进行多目标优化。结果表明:沉降箱入口气流速度对沉降箱指标影响最大,谷物初速度相对小,谷物喂入量的影响最小。为使沉降箱处理超级稻(目前谷物喂入量最大为3.78 kg/s)时具有最佳性能,通过优化获得运行参数的最佳组合为:沉降箱入口气流速度为13.93 m/s,谷物初速度为18.84 m/s。通过试验验证谷物清洁率达到了90.1%,沉降箱能耗为348.3 Pa,籽粒沉降效率为100%。     

外源微生物对苦参基质化发酵腐熟效果的影响

为探讨外源微生物对苦参枝屑基质化发酵堆体腐熟效果的影响,采用随机区组设计,以干燥鸡粪为氮源,进行接种外源微生物对苦参枝屑基质化发酵过程中发酵性能参数的影响试验。结果表明:接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体升温速度显著快于对照,高温持续时间较长(高于50℃,均达到5 d),苦参堆体腐熟时间缩短;至堆体结束后接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体TOC分别下降了8.52%和8.01%,碳氮比分别降低5.35%和5.00%,纤维素质量分数分别下降了3.31%和3.29%,半纤维素降解率分别下降了2.89%和2.93%,木质素分别下降了2.01%和1.98,总氮分别增加了18.2%和16.1%,总磷分别增加了19.0%和18.5%,总钾分别增加了48.1%和49.1%,加速了苦参基质有机质的分解和纤维素降解,提高了堆肥腐熟进程中的总氮、总磷和总钾含量,保证了腐熟后的肥力;接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体容重分别增加了6.10%和9.20%,总孔隙度分别增加了9.28%和9.90%,持水孔隙度分别增加了4.83%和6.09%,腐熟后的各项理化指标均符合理想基质的要求;小白菜和黄瓜种子发芽指数均达到85%以上,有效消除了苦参腐解产物的毒害作用。接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体的发酵性能参数间无显著差异,综合基质发酵温度、腐熟周期及基质保护作物根系生长及固定植株的功能对基质各项理化性质的要求,接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂对苦参基质堆体基质化促进效果较优。     

气动真空发生器系统背压与抽吸性能关系分析

对气动系统中常用的真空发生器样机,采用有限体积法对其内部流场进行数值计算,分析了背压不同时内部压力分布和吸入流速改变情况。以此为基础,测量系统背压升高时吸入流量变化量,绘制了背压与吸入流量关系曲线,提出了通过判断系统背压防止逆流现象的方法。在真空发生器系统的设计和应用中,需要在理论计算的基础上,根据试验得出系统正常工作的背压范围,防止逆流现象,保证系统工作。     

内蒙古河套灌区节水工程改造效果分析与评估

以内蒙古河套灌区1982—2012年长系列农业净引水量和年降水量资料为基础,运用均值分析、方差分析、相关分析、时间序列分析和生存分析等数理统计学方法,并结合内蒙古河套灌区农业种植发展进程,分析了河套灌区多年农业净引水量变化趋势与影响因素,得出年降水量(超过211.76 mm时,即丰水年)和节水工程改造分别独立地与农业净引水量呈明显负相关关系的结论。运用时间序列法预测了2013、2014和2015年河套灌区的农业净引水量分别为44.5、44.18和43.86亿m3;同时运用生存分析法预测了在灌区现有节水改造规模条件下,河套灌区农业净引水量区间为35~55亿m3,平均为45亿m3。     

基于高斯过程建模的物联网数据不确定性度量与预测

物联网已经成为农业大数据最重要的数据源之一,自动观测数据的质量控制对农业生产分析以及基础科研数据应用非常重要。针对农业物联网观测的一类非平稳时间序列数据中的数据缺失、野值剔除、感知故障预警和长时间预测等问题,采用光滑弱假设高斯先验,构建了基于高斯过程的自回归模型表征的动态系统,并通过样本集学习,形成能考虑噪声干扰的传感变化规律建模,并可提供预测误差带用于预测数据的不确定性度量。针对原始数据的缺失和野值问题,采用基于高斯过程的短期预测,可补齐缺失数据,利用其不确定性度量可甄别数据野值,进行野值剔除与替换,并在此基础上判断感知故障;给出了基于输入数据不确定性传播的多步迭代预测方法,使长期预测仍可以跟踪农业数据的动态轨迹,并可为其预测值提供不确定性度量;将温室采集的真实传感数据用于分析试验,验证了高斯过程用于服务器端的农业时间序列数据采集质量控制的可行性。     

点对点和集总帧通信下网络化CNC系统的位置同步控制

为了提高网络化数控系统协同运动的同步控制性能,提出了一种将点对点通信模式和集总帧通信模式结合应用在环形网络的周期通信规划,以使主节点能及时获取所有轴的反馈信息。提出了相应的位置同步算法和运动消息预估算法,并对根据算法设计的位置同步控制器进行了稳定性证明。实验表明,该通信规划相应的位置同步控制器具有良好的同步性能。     

超声波降解苹果汁中展青霉素动力学研究

为了掌握超声波降解苹果汁中展青霉素的动力学特性,在前期超声波降解苹果汁中展青霉素的研究基础上,利用拟一级反应动力学方程对超声波影响因素中超声波功率、频率及温度降解苹果汁中展青霉素的试验数据进行拟合,确定相关参数,进一步建立各影响因素降解速率常数与相关影响因子之间的关系方程。结果表明:超声波功率对苹果汁中展青霉素的降解符合拟一级反应方程,超声波功率为490 W时,降解率最大;功率降解速率常数kP与超声波功率的方程为kP=6×10-5P-0.011 7。超声波频率对展青霉素的降解符合拟一级反应方程,超声波频率为45 k Hz时,降解率最大;频率降解速率常数kf与超声波频率f的关系方程为kf=-8×10-4f2+0.111 9f-2.512 6。温度对苹果汁中展青霉素的降解符合拟一级反应方程,温度为30℃时,降解率最大;温度降解速率常数kT与温度T的关系方程为kT=-1×10-4T2+0.006 1T-0.076 9。     

微咸水灌溉与土壤水盐调控研究进展

随着淡水资源短缺的日益加剧,合理开发利用微咸水已成为缓解水资源供需矛盾的重要途径之一。由于微咸水中含有大量盐分,用其灌溉必然增加土壤盐分,影响作物生长和土地质量。因此,采取有效措施调控土壤水盐状况成为微咸水安全利用的基础。本文较详细地回顾了微咸水灌溉条件下土壤水盐运移特征、微咸水入渗模型和水盐运移模型、微咸水灌溉方法、微咸水灌溉对作物生长的影响、土壤水盐调控方法等方面的研究进展,并结合目前研究中关注的核心问题,提出了微咸水安全利用方面需要重点研究的科学和技术问题,为进一步研究微咸水灌溉对土壤和作物生长的影响和其内在机制,以及构建合理利用微咸水灌溉模式提供参考。     

玉米中耕除草复合导航系统设计与试验

为了实现玉米中耕除草过程中的自动导航作业,提高自动除草的效率和准确性,设计了一种玉米中耕除草复合导航系统。系统由基于GNSS的农机自动导航部分和基于机器视觉的农具自动导航部分组成,可通过GNSS位置信息进行农机自动导航,同时根据摄像头获取的玉米作物行信息控制农具铲刀进行行间除草。对农机的转向控制部分和前轮转角检测部分进行了机械改装,以PLC和步进电机驱动器为基础设计了农机转向控制电路和农具液压控制电路;以横向偏差和横向偏差变化率作为模糊控制的输入变量设计了自适应模糊控制方法;采用摄像头获取玉米作物行,通过扫描滤波方法进行作物行检测。农机独立导航除草试验和农机具复合导航试验结果表明：在车速为0.6 m/s时,农机自动导航最大横向偏差为10.04 cm,平均偏差为4.62 cm;农机具复合导航时的最大偏差为6.35 cm,平均偏差为2.73 cm;农机具复合导航系统能较好地满足玉米中耕除草的要求。     

基于SHAW模型的冬小麦近地面层气温模拟

利用一维多层水热耦合SHAW（The simultaneous heat and water）模型,在田间实验的基础上,模拟河南省商丘地区2015年冬小麦拔节后近地面层0~40 cm垂直方向上的每小时气温变化特征。结果表明,冬小麦近地面层气温模拟整体效果较好,其中48%模拟的绝对误差低于1℃,75%模拟的绝对误差低于2℃,不同高度上模型效率ME均大于0.94;夜晚气温的模拟效果优于白天的模拟效果,白天11:00—14:00气温被过低估计,并随着近地面层高度的增加,模拟值误差越大;近地面层内3种气温特征值模拟效果的优劣依次为：日平均气温、日最低气温、日最高气温,其中,日平均气温模拟值与实测值基本吻合,日最低气温被略微高估,日最高气温被过低估计。此外,SHAW模型在冬小麦拔节后6个生育期的模拟效果均存在差异,拔节期、灌浆期和乳熟期模拟效果较好,孕穗期和开花期次之,抽穗期模拟效果相对较差。