整秆式甘蔗收获机内物流排杂高速摄影分析

为了研究整秆式甘蔗收获机内物流排杂运动机理,研制了甘蔗收获机内物流排杂试验台,并利用高速摄像机拍摄了甘蔗与蔗叶在物流通道内的运动全过程,并对图像进行分析。结果表明,甘蔗在物流运动过程中发生弹跳、扭转和弯曲变形,在剥叶运动过程中发生断尾,并且通过排杂装置将蔗叶与甘蔗分离后排出。通过建立甘蔗收获机内各部件元件与甘蔗、蔗叶的简化力学模型,结合甘蔗和蔗叶的力学特性分析了甘蔗和蔗叶在物流通道内的运动机理。甘蔗在物流运动中主要受到的作用力为各部件对甘蔗的轴向力、垂直于甘蔗运动方向的切向力和摩擦力。     

2JT-M-2014型茄果类蔬菜嫁接切削器的研制

针对茄果类蔬菜气动嫁接切削器价格较高、作业不方便等问题,研制出2JT-M-2014型手动切削器,有效解决了以上问题。为检测其性能,设计了以切削苗切削作业质量为目标函数,以刀片磨损度、切削苗茎径和切削速度为影响因素的三因素三水平试验。试验表明:刀片磨损度是主要的影响因素,植物茎秆直径和切削速度对切削效果影响不大;刀片磨损微小时,切削表面拉丝少而短,更有利于后期嫁接作业。另外,通过对切削器顶丝伸出高度和植物切削角度关系的测试,得出该切削器的切削角度可在35°~51°内调节。     

三维激光雷达果园路面不平度采集试验与分析

以果园典型路面不平度的采集为研究对象,建立基于激光雷达点云处理的路面不平度采集方法,搭建了基于三维激光雷达的路面不平度采集系统平台,结合点云处理技术完成路面高程信息的提取;采用AR(auto regressive,自回归)模型依据比例分析法对路面功率谱密度进行计算,确定不平度等级,并通过加速度振动记录仪进行系统验证,利用系统开展典型果园路面不平度数据信息采集试验。试验结果显示,果园路面不平度结果为水泥路面主要集中在B级,B级占比82.33%;砂石路面主要集中在C级,C级占比84.00%;泥土路面主要集中在D、E等级,D级路面占比48.67%,E级占比31.00%,表明基于三维激光雷达采集系统与数据处理方法在果园路面不平度采集和评价上是可行的。最终不平度评价结果显示,三维激光雷达果园路面不平度采集系统应用可靠,评价结果准确,适合于山地林、果、茶园路面不平度的采集。     

无人机点射式水稻播种装置控制系统设计与试验

针对当前无人机水稻撒播难以成行成穴、落种易受旋翼风场干扰和播种均匀性不佳等问题,该研究结合点射式水稻播种装置和飞行控制器设计了一套播种控制系统,开发了配套的地面站功能,并制作了样机。控制系统基于PID算法实现排种器步进电机的转速闭环控制,通过标定模型对振动电机激振力和摩擦轮电机转速进行控制,并根据状态机设计播种控制程序。以3倍丸粒化稻种为对象,从播种量准确性、播种成行性和播种均匀性3个方面对样机的播种性能进行验证并优选合适的播种参数。试验结果表明：无人机模拟飞行的播种量准确性测试中,样机以1.0～2.5 m/s的作业速度进行播种时,播种量的平均相对误差小于4%,控制系统具有较好的动态调节能力。实地飞播测试中,样机以1.0和1.5 m的高度播种时,种子分布在12 cm种行宽度内的平均概率超过80%,成行性较好。考虑安全因素,优选1.5 m为样机的适宜作业高度。在作业高度为1.5 m,3倍丸粒化稻种的播种量为90～150 kg/hm2（对应裸种的播种量22.5～37.5 kg/hm2）,作业速度为0.5～2.0 m/s时,播种均匀性变异系数为20.51%～35.52%。进一步分析发现,适当提升作业速度可提高播种均匀性。田间试验结果表明,播种量的相对误差分别为2.47%和4.12%,播种均匀性变异系数分别为22.17%和21.82%,种子破损率分别为0.34%和0.18%,满足相关标准的水稻飞播精度控制要求。研究结果可为无人机水稻直播技术提供参考。     

光谱采集位置和数量对番石榴 无损检测的影响

基于漫反射法的番石榴可溶性固形物含量（SSC）无损检测中,确定番石榴最佳光谱取样的位置和数量,对提高检测精度具有重要意义。分别采集番石榴顶端、赤道和底部区域漫反射光谱,每个区域采集4 处,以赤道1处、赤道4 处平均和全部12 处平均光谱作为各样本的光谱,建立PLS 模型并对独立预测集样本进行预测。结果显示,12 处平均光谱数据建模效果最好,其预测相关系数Rp=0.962,预测均方根误差RMSEP=0.432;赤道4 处平均光谱建模效果次之,Rp=0.793,RMSEP 为0.588;赤道1 处光谱建模效果最差,Rp=0.687,RMSEP=0.599。再经过连续投影算法（SPA）筛选全谱变量,得到23 个特征波长,此时PLS 模型的Rp=0.902,RMSEP=0.438。试验结果表明,番石榴多处平均的漫反射光谱充分携带其内在品质信息,建模效果优于单处或单区域采样光谱。     

基于无线传感器网络的茶树田间参数自动采集系统

为了精确判断茶树水分胁迫情况,以Idso的作物水分胁迫指数(CWSI)模型中的参数为监测对象,研制了一套茶树水分胁迫田间参数自动采集系统,实现对表征茶树发生水分胁迫的茶树自身生理参数及茶树田间物理环境参数的自动监测.系统通过不同的传感器节点分别监测茶树的冠层温度、田间的土壤湿度和土壤热通量、太阳净辐射、风速及空气温湿度.通过所采集的上述参数,结合CWSI模型,便可精确计算出茶树水分胁迫指数,用于指导灌溉,避免茶树发生干旱胁迫或过度灌溉.系统充分利用了无线传感器网络的便捷性,各传感器节点所采集的参数以多跳的方式无线传输至远端的上位机节点,上位机节点可以本地存储参数,也可通过串口,输送至电脑上.系统经过重新标定,也可用于监测其他作物的水分胁迫情况.     

不同灌溉方式对精量穴直播超级稻生产的影响

为了探明精量穴直播超级稻湿润灌溉的需水量和不同灌水量对超级稻产量构成因素的影响,以指导精量穴直播超级稻节水灌溉,通过大田试验,研究了不同灌溉方式对精量穴直播和常规移栽水稻培杂泰丰（超级杂交稻）和玉香油占（超级常规稻）2个超级稻品种生产的影响。结果表明：精量穴直播湿润灌溉处理的灌水量相对于精量穴直播常规灌溉少23.51%,相对于移栽常规灌溉少30.46%,精量穴直播湿润灌溉处理和精量穴直播常规灌溉处理的产量没有明显差异,而这2个处理的理论产量分别比移栽常规灌溉处理高7.75%和9.62%,实际产量分别高9.18%和8.09%;精量穴直播湿润灌溉处理的干物质量和叶面积指数显著高于其他2个处理。说明湿润灌溉有利于精量穴直播超级稻高产的形成。     

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统(英）

在精细农业相关应用和理论研究基础上,自行设计用于监测农田水分含量和水层高度的无线传感器,构建农田水分无线传感器网络体系结构,设计基于水分无线传感器网络的智能节水灌溉控制系统,通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策,由灌溉控制系统实施定量灌溉。实际应用表明,该系统体现出可行性和高效性,有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。     

基于神经网络预测的无线传感器网络田间射频信号路径损耗

为解决应用无线传感器网络技术监测农田信息时无法快速预测射频信号路径损耗的问题,基于神经网络理论研究了田间路径损耗与其影响因素间的关系。试验中选取915和2 470 MHz 2个载波频率,在冬小麦的不同生长阶段测量射频信号在田间各影响因素作用下的路径损耗,建立和验证基于神经网络的射频信号田间路径损耗预测模型。所建立模型模拟值与实测值的相关系数为0.92,应用建立的神经网络预测田间射频信号路径损耗并与实测值对比,最大预测误差绝对值为4.186 dB,最大预测标准差为2.759 dB,预测准确度为94.2%。所建立的BP网络可以对田间射频信号路径损耗进行预测。     

条状组培苗负压拾取手设计与试验

目前,组培苗移植设备中针对组培苗抓取主要采用尺寸定位方式夹持,夹持手结构复杂,占用空间大,且对幼嫩的组培苗会有一定的损伤,影响后期成活率。为克服以上问题,该研究设计了一基于负压吸附的力定位单株条状组培苗拾取手,并对负压拾取手吸嘴内腔体,吸嘴材料及吸嘴口尺寸进行了设计。该论文对吸嘴内腔体形式采用CFD(computational fluid dynamic)软件进行了仿真分析,并通过拾取对比试验验证,确定吸嘴内腔体采用变形腔体结构为宜;对吸嘴材料及吸嘴口尺寸进行正交试验、单因素试验及交互作用试验,试验结果表明在组培苗吸嘴采用厚度为0.5 mm,内径为6 mm硅胶管,吸嘴口处长圆形半径为0.7 mm,吸嘴口唇高为1.5 mm的组合下,拾取手吸嘴对苗径在1.2~2.0 mm范围内的单株条状组培苗拾取效果稳定。在较优组合条件下,整体性能试验证明组培苗负压拾取手拾取系统吸附成功率可达到98%,能够满足下一步的移植插入作业要求。