保鲜运输用液氮充注气调控制系统的设计与试验

为实现对气调保鲜运输厢体内气体成分的自动控制,以液氮充注气调为对象,搭建了液氮充注气调试验平台。设计了基于低温保护优先的气调方案,采用双限值的控制方法,实现了液氮充注气调的自动控制。以香蕉为试验物料,开展液氮充注气调保鲜试验。结果表明:运输厢体气密性对氧气体积分数变化影响较大,气密性差则增加了系统执行机构的工作频率及液氮消耗量;塑料筐和纸皮箱2种香蕉包装条件对液氮充注降氧影响不大;初始温度对液氮充注的降氧时间影响较大,初始温度高时降氧时间短,初始温度低时降氧时间长;系统实现了以温度优先的气调控制策略,系统工作稳定性良好。上述研究为开发液氮充注气调保鲜运输车提供了参考。     

采摘机械手对扰动荔枝的视觉定位

为了解决采摘机器人在自然环境中对扰动状态荔枝的视觉精确定位问题,该文分析机械手采摘过程中荔枝产生扰动的因素,设计制造了模拟荔枝振动的试验平台,该试验平台通过改变方向、振频、振幅等振动条件来模拟采摘过程中的扰动环境;结合振动平台运动参数,提出了双目立体视觉系统采集扰动状态的荔枝图像方法,在HSI颜色空间中对预处理后荔枝图像利用模糊C均值聚类法(FCM,fuzzyC-means)分割荔枝果实和果梗,然后利用Hough变换算法进行直线拟合确定有效的果梗采摘区域和采摘点,对多帧图像中采摘点坐标取平均值,然后进行三维重建确定空间采摘点坐标。荔枝扰动状态的视觉定位试验结果表明,空间定位深度值误差小于6cm,荔枝采摘机械手能实现有效采摘,该研究为机械手实际作业提供指导。     

流水线式茄科嫁接机砧木切削机构的试验研究

为有效提高茄科蔬菜嫁接机的作业生产率,该文提出了一种流水线式多工位机械嫁接作业方法,针对流水线作业特点,设计了可完成横向与纵向切削的砧木切削机构。试验结果表明,当砧木直径为4mm、扶苗带拉伸率为200%、砧木对位座工作面角度为90°时,扶苗成功率达到95%;当切刀厚度为1.8mm、切刀滞留时间≥0.8s时,砧木切口宽度达到最大;为保证接穗顺利插入砧木的切口中,在嫁接机的对接上夹工位需设置接穗导入装置。与人工作业相比,砧木切削机构作业速度显著提高、作业质量稳定。     

基于半球摄影法的果树叶面积指数检测张立俊3，洪添胜1,2,3，吴伟斌1,2,3※，Joseph Mwape Chileshe1,2,3

摘要：为解决传统方法中从数据获取到数据处理出现的误差,进一步改善操作方法,该文设计了一种半球摄影法检测系统,使用鱼眼镜头在不同位置下拍摄单棵果树。对拍摄的图像进行处理,并对叶面积指数测量值和真实值进行验证对比,研究影响测量叶面积指数的因素。研究结果表明：鱼眼镜头在不同方位、不同偏移、不同高度下拍摄,以及不同软件处理方法都会对叶面积指数的测量产生影响。最优化的参数组合为：选择果树东方位拍摄,鱼眼镜头距离柑橘树主干25 cm,距离地面高度89 cm;在软件处理分析时,应取LAI4R,天顶角设为60°,同时采用软件遮罩功能对与冠层无关的区域进行屏蔽。在上述方法操作下,系统线性回归模型的决定系数R2为0.8268,测量值与真实值的平均绝对误差为0.31,平均相对误差为14.19%。该方法可为单棵果树叶面积指数的检测提供研究基础。     

机械精量穴直播和定位施肥对水稻生长与养分迁移的影响

研究了机械精量穴直播与缓释肥定位条施对水稻生长和田间养分迁移的影响。结果表明,与手工撒播和习惯撒施肥相比,机械精量穴直播和定位条施肥均有利于水稻稳健生长,增加有效穗和每穗粒数,提高产量,同时,也有利于降低田间水层氮含量。此外,机械定位条施肥有利于降低氮、钾向土壤深层的渗漏损失,从而提高肥料利用率。     

双季稻区杂交稻机插秧低播量精密育秧试验

根据杂交稻种植少本稀植的要求,该文以杂交稻天优998和五优308为材料,采用机械化精密田间育秧试验方法,研究了4种秧盘和4个播种量水平对机插杂交稻秧苗成毯效果、秧苗素质和栽插质量的影响。结果表明:钵体毯状秧盘播种量在65 g/盘以上、毯状秧盘在45 g/盘以上、窄行秧盘在36 g/盘以上,应用华南农业大学研制的"水稻田间工厂化育秧精密播种机"进行精密播种,采用常规田间育秧管理育成的秧苗成毯效果能满足机插的要求;不同秧盘类型对秧苗素质的影响存在显著差异,4种不同秧盘育秧方式中,以钵盘培育的秧苗素质最好,整齐性也最好,钵毯秧苗次之,毯状秧苗与窄行秧苗相差不大;不同播种量对秧苗素质的影响较大,不同播种量之间,秧苗素质各项指标的差异都达显著水平,随着播种量的增加秧苗素质明显下降,表现为叶龄减少,苗高变矮,苗茎宽变细,根长变短,百株鲜质量、百株干质量和百株根质量都变轻;而秧盘与播种量的交互作用对秧苗素质的影响不显著;从栽插质量和满足栽插的农艺要求角度看,对杂交稻天优998而言,钵毯和毯状秧盘的最佳播种量范围为65~80 g/盘,窄行秧盘的最佳播种量范围为52~64 g/盘,钵盘的最佳播种量范围为41~50 g/盘。本文的研究结果对解决杂交稻机插秧技术问题具有理论意义和实际应用价值。     

改进Hough变换的农作物病斑目标检测方法

为了能够快速、准确地对农作物病斑进行图像检测,该文根据病斑的形态特点,提出一种基于边缘检测与改进Hough变换的病斑目标检测方法。该研究根据不同种类的病害图像,采用R、G、B或者之间的差值分量确定病斑的特征图像,采用边缘提取、修复、过滤等方法获取病斑轮廓。对Hough变换的应用策略进行改进,采用边缘线编码,每个病斑根据自身形态确定变换的参数,并采用对应的圆形对病斑边界进行拟合,从而对病斑进行检测,同时对病斑边界进行有效识别。以90幅不同种类农作物病害图像为研究对象,对病斑进行类圆目标检测,检测圆拟合精度为87.01%,圆心定位误差为4.44%。结果表明,该方法能够快速、准确地对类圆病斑进行检测,同时对病斑边界有较好的识别效果。     

基于激光感知的农业机器人定位系统

为解决基于全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）的农业机器人和自动驾驶农机在机库、大棚等卫星信号弱或无环境下定位精度低甚至无法定位的问题,该研究提出了基于激光感知的农业机器人定位方法。采用二维激光雷达和激光接收器设计了基于激光感知的机器人定位系统,通过二维激光雷达发射扫描激光获取机器人上激光接收器的点云,同时激光接收器感应扫描激光,融合感应扫描激光时间差和激光接收器点云特征,得到移动激光接收器（即农业机器人）的定位。以全站仪测量为参照在大棚内开展验证试验,结果表明,在激光雷达扫描范围内,机器人行驶速度为0.8 m/s时,直线行驶时最大偏差绝对平均值为4.1 cm,最大均方根误差为1.5 cm;曲线行驶时最大偏差绝对平均值为6.2 cm,最大均方根误差为2.6 cm,满足农业机器人在农机库等环境中自动导航所需定位精度要求。     

γ-氨基丁酸和光照对香稻稻米品质和干物质积累的影响

为了探明外源喷施γ-氨基丁酸和光照处理对香稻干物质积累与稻米品质的影响,以香稻品种Basmati、玉香油占和云粳优14为供试材料,比较分析3个试验处理(常规光照处理、弱光处理和弱光+喷施γ-氨基丁酸处理)下香稻的稻米品质和干物质积累。结果表明：与常规光照相比,弱光处理降低了香稻稻米的加工品质和外观品质,增加了其蛋白质含量,这可能与弱光降低了叶片的光合特性和干物质积累有关;喷施γ-氨基丁酸能够减轻弱光对整精米率的不利影响,改善玉香油占和云粳优14的稻米外观品质,显著影响弱光处理下稻米的蛋白质含量。进一步分析发现,弱光处理下外源喷施γ-氨基丁酸能够改善香稻叶片成熟期光合特性指标,提高香稻成熟期穗干物质积累量,影响香稻抽穗期不同部位干物质分配,促进香稻成熟期穗的干物质积累。综合分析,外源喷施γ-氨基丁酸可以缓解弱光胁迫对稻米品质和干物质积累产生的不利影响。     

试验数据在线采集处理系统的开发

为了探讨水果机械损伤与其干燥的关联变化影响,开发了微波干燥试验数据在线采集处理系统.系统由传感器、仪表、计算机和软件系统组成.软件系统采用VB与Matlab混合编程,并利用DLL动态链接库方法实现在VB中调用Matlab.该系统可以实时采集干燥室内的温度、物料的质量,并可对采集的数据实时处理、生成图形曲线,以实现干燥过程的动态监测.