基于离散元法的覆土圆盘工作参数优选与分析

在覆土机构中,覆土圆盘工作参数调整不当会造成土壤运输的堵塞,影响覆土机构的输送效率。为解决这一问题,采用离散元法建立了覆土圆盘与土壤的交互模型,分析确定了覆土圆盘的主要工作参数并进行仿真试验。结果表明:在试验范围内,影响覆土圆盘耕作阻力F的因素大小依次为深度h、偏角α、速度ν;影响质量流率qm的因素大小依次为速度ν、偏角α、深度h。当覆土圆盘偏角为40°、深度6cm、速度5km/h时,覆土圆盘在前进方向所受阻力为58.84N,质量流率达到1.65kg/s。该研究可为覆土圆盘工作参数的调整和覆土机构的设计提供理论依据。     

2ZXM-2型全自动蔬菜穴盘苗铺膜移栽机的研制

针对新疆辣椒、番茄等作物移栽效率低、强度大、移栽质量差及作业工序多等问题,该文研制了一种全自动蔬菜穴盘苗铺膜移栽机,整机主要由自动送苗系统、自动取苗机构与栽植机构、机架、动力传动系统、铺膜铺管装置及镇压覆土装置等组成,可实现一次性完成整形开沟、铺设地膜与滴灌带、自动移栽及覆土镇压等多道作业工序,实现作物膜上覆土移栽的全自动机械化作业过程,并能满足不同作物移栽种植要求。辣椒穴盘苗田间移栽试验结果表明:当机组前进速度为2.8 km/h、理论设计株距为20 cm时,移栽机移栽频率为62株/(min·行),立苗合格率为96.3%,漏栽率为2.8%,伤苗率为1.25%,移栽合格率为93.4%,移栽深度合格率为93.5%,株距合格率为94.7%,株距变异系数为7.9%;滴灌管铺设效果较好,无破损、打折,铺膜及覆土性能优良,地膜采光面展平度为98.2%,采光面宽度合格率为平均为97.8%,平均机械破损程度平均为3.4 mm/m2,膜孔全覆土率为97.8%,移栽机各项性能指标均能够满足辣椒穴盘苗铺膜移栽的农艺要求。该研究可为国内开展全自动旱地移栽机的研发提供参考,对推动新疆机械化育苗移栽技术的发展具有重要意义。     

自动补苗装置精准定位自适应模糊PID控制

为实现补苗装置精准定位控制,解决自动移栽作业过程中因穴盘缺苗和取苗投苗失败而导致的漏栽问题,采用自适应Fuzzy-PID控制算法来实现钵苗输送的步进定位控制。构建了步进电机角速度控制传递函数的数学模型,设计了自适应Fuzzy-PID控制器及其模糊规则,通过MATLAB的Simulink模块建立了基于模糊PID控制器的步进电机系统角速度控制模型,以阶跃信号作为激励信号,自适应模糊PID控制和PID控制的仿真试验表明:PID控制的响应时间为7 s,出现超调量为0.1的振荡,通过调整PID控制器参数增大比例系数,系统响应时间缩短为2.2 s,系统响应速度明显加快,且未出现振荡环节;自适应模糊PID的响应时间为0.12 s,步进电机系统快速到达阶跃响应的稳态值,步进电机角速度控制稳定,角速度响应快,满足钵苗输送的定位要求。自动补苗试验结果表明:在植苗频率为40、50与60株/min时,补苗成功率分别为100%,100%、95.8%,且只要光纤传感器检测到漏苗信号,基于自适应Fuzzy-PID控制的步进电机系统快速响应,补苗控制系统都能准确及时地进行自动补苗。该研究可为解决自动移栽机田间作业的漏栽问题提供参考。     

石河子地区近48年来气候变化对棉花产量影响分析

根据石河子地区3个气象台站1961-2008年的气象资料,建立石河子地区年平均最高气温、年平均最低气温、积温、无霜期及日照时数时间序列,利用距平、一元线性回归、相关性检验、小波分析等方法,对石河子地区近48年来5个基本气象要素变化进行分析。结果表明：(1)近48年来石河子地区年平均最高气温、最低气温除年际间的微小波动外,均呈现出上升趋势,前者变化幅度小于后者,气温年较差呈减小趋势;（2）≥10℃的年积温呈现出显著增多趋势,其上升幅度为93.1℃/10年,相关系数为0.546,通过了置信度α=0.01的显著性水平检验,且年平均积温主时间周期为16年,存在8年正负振荡;(3)无霜期及日照时数都呈增多趋势,但增多趋势不显著,而积温与日照时数呈显著的正相关。最后分析了石河子地区积温,年日照时数等热量的增多对棉花产量的影响。     

基于遥感影像的棉花种植面积提取方法研究

利用ERDAS IMAGINE 9.2遥感图像处理软件,设计了一种基于遥感影像的棉花种植面积提取方法。通过实地调查,该方法适用于大范围棉花种植的面积估算。     

基于马尔科夫模型的石河子垦区土地利用动态变化研究

【目的】研究石河子垦区近年来土地动态变化,为该地区生态环境保护提供依据。【方法】以遥感数据、土地资源调查数据为基础,基于马尔科夫模型,研究石河子垦区土地利用动态变化。【结果】2010年后土地利用变化的趋势是草地和未利用地减少明显,其中未利用地减少幅度仍为最大;耕地、建设用地逐年增加,其中耕地的增长幅度最大,建设用地变化速度缓慢;其他土地面积均有所增加,只是增幅也较缓慢。【结论】影响石河子垦区土地利用变化的主要驱动因素是经济快速发展和政府决策等社会因素。     

基于苗钵力学特性的自动移栽机执行机构参数优化试验

为有效减少加工番茄机械化移栽过程钵苗基质的损伤,提高移栽机取苗、植苗成功率,该文构建了移栽过程中取苗、植苗阶段加工番茄钵体的力学模型,结合钵体的抗压力学特性试验,研究移栽过程中造成钵苗基质破损、影响取苗、植苗成功率的因素,通过试验分析适合机械化移栽的钵体和移栽机执行机构的相关参数。参数组合重复性验证试验表明：钵体基质配比（珍珠岩：砾石：泥炭）为1∶1∶2,钵体绝对含水率为72%,取苗夹片插入穴孔深度为35 mm,取苗夹片对钵体的夹持角度为14°,投苗点与接苗碰撞点高度为90 mm,鸭嘴锥度为38°时,移栽成功率满足加工番茄穴盘苗机械移栽要求。该研究为机械化移栽的加工番茄钵苗培育农艺及移栽机参数优化设计提供了参考。     

Insight棉花产量监测系统及应用研究

棉花产量空间分布图能集中反映农田时空变量对棉花的影响,为科学调节投入和制定管理决策措施提供重要依据。研究了美国AgLeader公司Insight棉花产量监测系统的组成及工作原理,并利用该系统对试验地块棉花产量进行了测算;详细描述了Insight测产系统的设置与标定过程,并应用AFS农田空间管理系统生成了试验地块的产量空间分布图。结果表明,该图给出的棉田产量分布差异与实地调查分析结果基本吻合。     

基于TRIZ理论的红花丝盲采装置设计与试验

针对红花花球分布层次不齐造成机械采收效率低等问题,设计一种红花丝盲采装置。通过分析人工手采摘红花丝的过程,利用TRIZ理论,建立红花丝采摘的物质-场模型,得出红花丝最佳采摘方案为利用采摘齿与红花丝碰撞的盲采。采用凸轮机构作为红花丝采摘的驱动机构,利用TRIZ理论的冲突矩阵对应的发明原理,对凸轮机构的结构进行改进,使凸轮机构完成红花丝的夹紧与拉拔两个驱动。设计了一种新的弧形采摘齿,解决了红花丝漏采难题。利用Creo软件建立红花丝盲采装置的三维模型,并研制样机进行试验,试验结果表明,当该装置前进速度为0.5 m/s,采摘齿转速大于6 r/s时,红花丝的采摘效果最佳,采净率约为90%。