基于显微图像处理的稻瘟病菌孢子自动检测与计数方法

稻瘟病菌孢子的检测通常在显微镜下由人工目测完成,该方法费时、费力、自动化程度低。因此,该研究提出了一种基于显微图像处理技术的稻瘟病菌孢子自动检测和计数方法。首先,采用显微图像系统获取稻瘟病菌孢子图像;然后提出一种分块背景提取法对其进行光照校正;根据显微图像中孢子的边缘特征,利用Canny算子进行边缘检测,其中Canny边缘检测过程中的阈值应用模糊C均值算法在梯度图上自动确定;接着对边缘检测后的二值图像进行数学形态学闭开运算处理。根据孢子和主要杂质的形态特征,利用椭圆度、复杂度和最小外接矩形宽度等形态特征参数对目标物进行分类,提取只含孢子的二值图像。最后,提出了基于距离变换和高斯滤波的改进分水岭算法对粘连孢子进行分离。测试结果表明:在100幅测试的显微图像样本中,孢子检测的平均准确率为98.5%,满足稻瘟病菌孢子自动检测和计数要求。     

基于电子鼻的果园荔枝成熟阶段监测

为了无损快速监测荔枝成熟阶段,该文提出了一种基于电子鼻技术的果园荔枝成熟阶段监测方法,采用PEN3电子鼻获取挂果约25 d到果实成熟过程中6个成熟阶段荔枝样本的仿生嗅觉信息并同步获取了各成熟阶段荔枝的3项物理特征(果实直径、果实质量与果实可溶性固形物含量)。根据不同成熟阶段荔枝物理特征变化可知,荔枝果实直径与果实质量2项物理指标在挂果约32 d~39 d,以及53 d~60 d增长较快,可溶性固形物含量在挂果约32 d前无法测量,53 d~60 d阶段增长速度较慢。提取各样本电子鼻采样数据75 s时刻的各传感器响应值作为特征值后,采用载荷分析(loadings)进行传感器阵列优化,优选了传感器R2、R4、R6、R7、R8、R9和R10的响应数据进行后续分析。将优化后的传感器响应数据进行归一化处理。采用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)进一步提取特征信息,降低数据中包含的冗余信息。LDA对荔枝成熟阶段的分类识别效果不佳。为进一步探究电子鼻监测果园荔枝成熟阶段的可行性,采用模糊C均值聚类分析(fuzzy C means clustering,FCM)、k最近邻函数分析(k nearest neighbor,KNN)和概率神经网络(probabilistic neural network,PNN)进行模式识别。研究结果表明,FCM对果园荔枝成熟阶段识别的正确率为89.17%。采用KNN与PNN建立识别模型后,KNN与PNN识别模型对训练集的回判正确率均为100%,对测试集的识别率均为96.67%,具有较好的分类识别效果。试验证明了采用电子鼻进行果园荔枝成熟度监测的可行性,为果园水果品质的实时监测提供参考。     

烘干稻谷红外成分检测与玻璃化转变比较研究

为解决烘干过程中稻谷品质成分难连贯性检测问题,采用近红外成分检测及傅立叶红外光谱检测,测试了烘干过程中稻谷的水分、淀粉、蛋白质成分的过程变化,分析了烘干稻谷的直链淀粉、蛋白质品质含量与其红外光谱的变化关联特性,基于TG/DSC测试,考察了烘干稻谷的品质成分与玻璃化转变性能.结果表明:随干燥时间增加,烘干稻谷内水分、蛋白质含量逐渐减小,直链淀粉含量增加;稻谷内部的直链淀粉、蛋白质出现K-M值及波数改变;随TG/DSC测试温度增加,稻谷的热重损失减小,热流则出现相反变化,烘干稻谷的玻璃化转变温度则降低并波动变化,综合影响干燥稻谷的营养品质.     

果园管道自动顺序喷雾控制系统设计

针对密植果园或成熟果园中由于果树树冠逐渐长大使果树行距变小甚至封行,增加果树喷药难度和劳动强度、危及喷雾作业人员安全等问题,设计了一种果园管道自动顺序喷雾控制系统.该系统由喷雾给药单元、自动顺序喷雾主控器和电磁阀控制节点组成.喷雾给药单元为系统提供药液,自动顺序喷雾主控制器给电磁阀控制节点提供控制信号,电磁阀控制节点控制电磁阀的开关,通过控制果园中多个电磁阀的顺序开启和关闭,实现对果树的自动顺序喷雾.运行试验结果表明,该系统可以按照设定喷雾时间对果树进行自动顺序喷雾,不需要人工进入果园喷雾.     

基于无线传感器网络的果园自动灌溉系统设计

针对现阶段果园无线节水灌溉系统成本高、传感器节点寿命有限、不能长期可靠工作等问题,介绍了一种基于无线传感器网络节点的果园自动灌溉系统设计方案。该系统由主节点、传感器节点、水泵节点3种节点组成,通过选取合适功率的太阳能电池板和太阳能电池充电芯片对锂电池进行充电,有效延长了传感器节点寿命,实现系统连续稳定工作。在空旷地带,系统的有效通信距离208 m,节点额定电压5 V,工作时电流125 m A,待机时电流1.6 m A,太阳能平均充电电流为20 m A。传感器节点在不充电的情况下,以每天唤醒24次,每次工作20 s的频率,可连续工作约60 d。在连接太阳能电池板的情况下,可保证充电电量大于耗电电量。在桃园的试验表明:传感器节点在采集土壤湿度信息时耗电量最大,连接太阳能电池板,电池电压在额定电压附近小范围内波动,随机改变灌区内被测土壤湿度,系统可以按照设定的土壤湿度上限、下限,自主控制水泵和电池阀工作状态,实现自动按需灌溉。     

山地果园单向牵引式双轨运输机摩擦制动装置设计与试验

针对山地果园单向牵引式双轨运输机运行时存在钢丝绳松脱或断裂等问题,研制了一种摩擦制动装置,在描述载物滑车总体结构的基础上,重点分析了制动装置制动过程、关键结构的受力分析及台架制动测试试验.有限元分析表明,支撑柱的最大应力为6.3 MPa,最大位移为2.1×10-5 mm,且出现在支撑柱与摩擦片固定装置相连的螺栓截面上;轨道的最大应力为70.9 MPa,最大位移约为0.65 mm,且出现在直轨道与摩擦片接触面上,呈对称分布.台架试验结果表明,该制动装置的制动成功率为100％;高速摄影试验表明,随着装载质量的增大,制动时间及振幅均增加.该研究可为山地果园单向牵引式轨道运输机械的整机结构设计提供参考.     

玉米根茬根土分离方式的试验研究

为确定较优的玉米根茬根土分离作业方式与作业参数,在根茎类作物根土分离试验台上进行了碾压、击打和抖动的单独及组合作业方式的根土分离效果对比试验。结果表明,采用碾压+击打组合方式对低含水率(10%~15%)的玉米根茬样品进行根土分离优于其他作业方式。为优化碾压+击打组合作业方式的作业参数,根据Box–Behnken试验设计原理,以根土分离率和作业功耗为性能指标,以轧距、飞锤转速和飞锤质量为试验因素进行试验,建立了根土分离率以及作业功耗的回归模型,通过响应曲面法分析指标与因素间的相互作用,并对回归模型进行多目标优化。优化获得的最佳作业参数为:轧距22 mm,飞锤转速200 r/min,飞锤质量0.3 kg,试验验证根土分离率为95.44%,作业功耗为0.72 k W,试验值与理论预测值基本一致,表明采用碾压+击打组合方式具有良好的根土分离效果。     

机械旱直播播种密度对水稻群体光合和产量形成的影响

通过调整2BD-10型水稻精量穴直播机自带播种挡位,设置D14、D16和D18 3个播种密度处理进行旱直播,考察水稻(Oryza sativa L.)群体光合和产量形成的规律.结果表明,D16实际产量达到10 345kg/hm2,分别较D14和D18的产量提高4.7％和13.9％;D14和D16的茎鞘物质输出率(EPMSS)分别比D18的低30.1％和33.2％,茎鞘物质转换率(TPMSS)分别比D18的低65.9％和53.4％;齐穗以前,D18顶叶保持较高的叶绿素SPAD值和净光合速率,但叶面积指数(LAI)和有效穗数显著低于D14和D16的,自孕稳期至收获期D14的LAI均保持7.0以上,群体透光度较差;与D14和D18比较,采用D16播种密度进行机械旱直播,水稻群体可获得足够的有效穗数,有利于光合物质积累,田间产量更高.     

稻谷通风阻力特性试验

在干燥通风阻力试验台上,考察稻谷通风阻力特性,在不同风量条件下对比分析粮层厚度、粮层阻力和风量谷物比之间的关系。结果表明,在不同层厚通风过程中,粮层阻力与粮层风速呈非线性关系,风量的大小与干燥层厚度成负相关,风阻力的大小与干燥层厚度成正相关,粮层阻力随着风量谷物比的减小而增大。     

保鲜运输厢中不同湿度水平对制冷速率的影响

[目的]研究果蔬保鲜运输中加湿对制冷速率的影响。[方法]搭建了保鲜运输用温湿度控制试验平台,通过维持制冷过程中厢体内不同湿度水平,研究不同湿度水平对制冷速率的影响。[结果]制冷过程中,厢体内维持湿度水平越高,制冷时间越短,制冷机组降温速率越快。[结论]试验结果为果蔬保鲜运输过程中温湿度的综合控制提供了参考数据。