破损青贮牧草氧气与温度原位观测及变质预测模型研究

裹包式青贮饲料因塑封膜破损或开包饲喂致使空气(氧气)侵入,激活微生物消耗营养物质产生热量,引起异常温升,最终导致饲料营养成分损失,腐败变质。为此,本文提出了一种基于Clark电极原理的溶解氧传感器,用于原位观测有氧胁迫下青贮裹包饲料内部氧动态与温度变化。在此基础上,构建了基于偏微分-常微分方程系统的有氧胁迫下青贮饲料内部氧动态、温升以及微生物繁殖耦合模型,并检验了模型的适用性。采用CLAAS公司生产的Rollant455型打包机打出的青贮裹包饲料在2个干物质含量(DM-1:39.0%±1.3%和DM-2:31.4%±2.1%)下进行有氧变质过程实验,对比分析实验原位观测值与模型预测值的差异。结果表明:模型预测结果与实验测定结果总体上有较好的一致性,两者差异产生的原因是青贮饲料内部容重(孔隙)分布不均。此外,有氧变质过程产生的水分会改变模型的初始参数(氧气扩散速率降低,比热容提高等),导致模型后期预测精度降低。     

喷嘴直接注入式农药喷洒系统控制方法研究

为了实现农药变量喷洒,准确计量和控制农药的注入速率和注入量很有必要。提出了一种喷嘴直接注入式系统(DNIS)原型,并在此基础上研究了农药喷洒量的控制方法。该系统应用快速响应电磁阀(RRV)向水中注入农药,RRV由100 Hz的脉宽调制(PWM)信号驱动,通过改变PWM信号占空比调节农药注入速率。试验室环境下设计了基于比例-积分-微分(PID)算法的闭环控制策略,将农药注入速率快速稳定在设定值。通过试验测试了RRV、DNIS系统和PID控制器的工作性能。试验结果表明,采用RRV可准确计量农药注入速率,闭环控制策略可获得较稳定的农药速率控制效果,农药注入速率可在4 s内达到设定值,注入速率的稳定性相对于没有控制策略有明显提高。     

应用土壤圆锥指数仪评估阜新海州矿排土场复垦工程效果

在矿区土地复垦工作中,如何获取合适的土壤特征指标对于提高复垦质量以及复垦效果评估都有着重要的意义。以阜新海州露天矿排土场复垦工程为研究对象,应用新型土壤圆锥指数仪对复垦土壤压实度进行测量,结合GPS信息、GIS技术及统计学方法对数据进行分析,研究土壤圆锥指数方法在评估矿区土壤复垦效果中应用的可行性。通过对排土场覆土复垦区7个地块264个采样点的测量试验,数据分析结果表明,覆土工程5年后,89%以上测量区域的土层厚度达到北方常见农作物生长需求。研究表明,土壤圆锥指数作为评估矿区土地复垦工程一项参数指标具有较强的可行性,但具有一定的片面性,需与其他理化参数相结合,才能更全面地评价矿区复垦效果。     

土壤含水率和盐分对土壤电导率的影响

基于电流－电压四端法的“polar-dipole array”形式,以壤土作为研究对象,对土壤含水率和土壤盐分与土壤电导率之间的相互关系进行了试验研究,结果表明,在土壤盐分和含水率2个相关因素中,土盐分对土壤电导率的影响较土壤含水率要大得多。     

基于茎直径和茎流复合测量的植物根压无损观测方法

植物夜间补水依靠根压。根压是研究植物水分生理的重要指标之一,但是根压测量是一个迄今尚未解决的技术难题,尤其是对草本植物,因不允许采用开窗式测量,所以具有更大的技术挑战性。为此探讨了在茎直径与茎流速率复合测量基础上,对Steppe水分存储和流动数学模型作算法换序,实现植物根压的无损动态观测。实验样本选取3株温室茄子,得到了2个独立的、连续5 d的实验数据。结果显示夜间及次日凌晨茄子样本的茎流速率为零,茎直径缓慢增长,此时间段内根压开始出现;晴天时,白天茄子样本蒸腾作用强烈,茎流速率大,茎秆收缩明显,夜间根压增幅较快;阴天时,情况恰好相反,夜间茄子样本根压幅值较小。可见,根压动态均满足茎流速率和茎直径变化的信息解译与气象数据的影响,完全符合已知的植物水分生理调节规律。因此,算法换序对无损观测茄子样本的根压是可行的,可将该方法应用于其他植物根压的无损检测。     

玉米田环境中915MHz直接序列扩频系统性能仿真

在面向农业应用的无线传感器网络中,用于裸地和草地的直接序列扩频收发器能否适应农田环境,需要进一步的研究探索。该文用Simulink 仿真了915MHz直接序列扩频系统与农田环境下的无线信道,多径衰落模型根据 Saleh-Valenzuela模型修改而得,路径损耗模型是根据成熟期玉米地实地测量得到的数据分析拟合而得。仿真结果表明,小尺度多径衰落对系统性能的影响较大,直接序列扩频系统可以在一定程度上补偿多径衰落的影响,但在多径现象严重的玉米田环境中,补偿能力非常有限,仅在很短的传输范围内（＜80 m）系统性能良好,很难满足面向广域空间农田信息采集的无线传感器网络的要求。扩频技术虽然在无线传感器节点设计中被广泛应用,但在传输环境恶劣的农田环境中,并不是一个最优的解决方案。     

土壤水分剖面实时测量传感器试验研究

该文探讨了一种基于介电原理的、可实时测量土壤水分剖面分布的套筒式结构土壤水分传感器.由于麦克思维尔方程对边缘电磁场分布求解的局限性,研究过程中采用了以下技术路线:①借助于超高频矢量网络分析仪与有机标定液体相结合的办法分析传感器的高频特征参数;②根据获取的高频特征参数优化电路结构设计;③实验室环境下应用不同容积含水率的土样进行相关检验;④进一步分析套筒壁厚的影响;⑤针对一个由三种不同含水率构成的土柱进行穿层试验.试验数据统计分析表明,该传感器归一化频偏指数与土壤容积含水率之间呈线性关系.      

微机化电孵化机温度场实时检测系统的研究

本文研究了一种低成本,高精度微机化电孵化机温度场实时检测系统的设计方案,对构成系统误差的各个环节误差做了严格的定量计算,找出了一种用软件补偿传感器的非线性误差与A/D转换器量化误差的理想方法。     

阴山北麓干旱半干旱区地表土壤风蚀测试与分析

为定量评价阴山北麓干旱半干旱区不同地表土壤的抗风蚀效果，采用野外风洞原位测试方法进行试验研究。结果表明：风速一定时，退化草地、传统耕作农田的风蚀模数明显高于相应的无退化草地和保护性耕作农田；无退化草地和保护性耕作农田的风蚀模数曲线随风速变化平缓且不存在转变临界点。风速为18m／s时，无退化草地、保护性耕作农田的抗风蚀效率分别可达85．1％和90．8％，对8级大风具有较好的抗风蚀效果。     

基于智能手机方位传感器的叶面积测量校正

针对使用智能手机野外测量叶面积时很难保证主光轴与叶平面垂直导致测量精度下降的问题,采用针孔相机模型和数字图像处理技术相结合的方法,对叶片平面和手机平面存在夹角时的叶面积测量建立误差校正模型并进行研究。1)以10片不同大小的椭圆形模拟叶片对开发的android App进行仿真测试,结果显示,叶面积测量值与理论值之间的决策系数高于97%,并且随着叶片与手机平面夹角的增大而减小,校正后的相对误差为-6%~8%,未校正的高达41.4%。2)以向日葵、番茄、辣椒和茄子等植物叶片对误差校正公式进行验证,结果显示,当夹角15°,拍照高度为30~65cm时,叶面积测量的相对误差为-6%~6%,未校正的为-27.5%~25%。