小麦小区播种机排种控制系统设计与试验

为了提高小区播种机自动化水平,解决传统小区播种机械作业参数不易调节等问题,设计了一种基于STM32的小麦小区播种机排种控制系统。该系统主要由Android终端、STM32主控制系统、存种筒提升控制系统、锥体格盘控制系统以及分种器控制系统等组成,确定存种筒延迟落下时间,分别建立步进电机和直流电机调速模型,设计人机交互界面进行作业参数设置,实现了小区排种作业参数与实际作业需求的快速匹配。搭建室内试验台,以锥体格盘转速、分种器转速为试验因素,以行间均匀性变异系数为评价指标进行试验。试验结果表明,锥体格盘转速、分种器转速以及两者之间的交互作用对行间均匀性均有非常显著的影响;当锥体格盘转速为4 r/min、分种器转速为1 250 r/min时,行间均匀性变异系数均值为4. 53%,行间均匀性较好,且籽粒破碎率较低。该系统实现了小区排种作业精确控制,为小区播种的智能化控制提供了技术支撑。     

野杏SSR-PCR反应体系优化

为建立稳定可靠的野杏SSR-PCR反应体系,以3个野杏无性系170号、240号、263号和1个西伯利亚杏无性系508号为试验材料,采用L16(45)正交试验设计对影响野杏SSR-PCR反应的5个因素在4个水平上进行优化。结果表明:各因素对反应体系的影响由大到小依次为DNA模板浓度、引物、dNTP、Mg2+、Taq聚合酶。野杏SSR-PCR最佳反应体系(总体积20μL):dNTPs 0.45 mmol/L、Mg2+2 mmol/L、Taq酶1.125 U、引物0.125μmol/L、DNA模板20 ng。选用引物X128和60个野杏样木对该体系进行稳定性验证,扩增产物集中在100～200 bp,稳定度高,多态性良好,该体系可应用于野杏分子标记辅助育种等方面的研究中。     

基于离散元法的小麦精量排种器性能模拟试验

针对小麦精量播种技术缺乏合适的排种器的问题,设计1种窝眼轮式小麦精量排种器。采用离散元仿真软件EDEM对排种器结构参数进行数值模拟并进行仿真试验,仿真分析型孔倒角类型、清种刷安装角度和排种轮转速3个因素对排种器排种性能的影响。仿真试验结果表明,当排种轮转速为50 r/min,型孔倒角类型为倒边角,清种刷安装角度为35°时,排种器工作性能最好;当型孔倒角类型为倒边角,清种刷安装角度为35°时,随着排种轮转速的增加,型孔重复充种数减少,型孔漏充种子数增加,总排种量减少,各排种管排种量的变异系数呈增加趋势。     

腔盘式穴施肥装置柔性护肥机构设计与试验

针对腔盘式穴施肥装置存在的输肥过程中肥盘与护肥腔刚性接触、造成卡肥现象,严重影响输肥稳定性等问题,提出了一种柔性护肥方法,并设计了基于梅花状尼龙纤维的柔性护肥机构。通过理论计算和有限元模拟仿真,对单根尼龙纤维的力学性能进行分析,得出了尼龙纤维结构参数对其受力和形变的影响规律,确定所选用纤维直径为0.1mm;通过对纤维束结构的分析,为保证植毛孔安全距离和刷丝束合理间隙,设计刷丝长度为13mm,植毛孔直径为4mm;运用EDEM软件模拟肥腔内肥料受压过程各壁面受力变化,确定肥盘与底护肥刷的安装负间隙为1.6mm,与侧护肥刷的安装负间隙为0.5mm。加工了柔性护肥机构并进行验证试验,试验结果表明,该机构无卡肥现象,肥盘转动扭矩为4.71N·m,肥盘转动阻力比原机构减小58.54%。该柔性护肥机构可有效避免输肥过程中的卡肥现象,降低输肥阻力,保证了输肥稳定性。     

基于YOLO v5-Jetson TX2的秸秆覆盖农田杂草检测方法

玉米苗期杂草的实时检测和精准识别是实现精准除草和智能农业的基础和前提。针对保护性耕作模式地表环境复杂、杂草易受地表秸秆残茬覆盖影响、现有算法检测速度不理想等问题，提出一种适用于Jetson TX2移动端部署的秸秆覆盖农田杂草检测方法。运用深度学习技术对玉米苗期杂草图像的高层语义信息进行提取与分析，构建玉米苗期杂草检测模型。在YOLO v5s模型的基础上，缩小网络模型宽度对其进行轻量化改进。为平衡模型检测速度和检测精度，采用TensorRT推理加速框架解析网络模型，融合推理网络中的维度张量，实现网络结构的重构与优化，减少模型运行时的算力需求。将模型迁移部署至Jetson TX2移动端平台，并对各模型进行训练测试。检测结果表明，轻量化改进YOLO v5ss、YOLO v5sm、YOLO v5sl模型的精确率分别为85.7%、94%、95.3%,检测速度分别为80、79.36、81.97 f/s, YOLO v5sl模型综合表现最佳。在Jetson TX2嵌入式端推理加速后，YOLO v5sl模型的检测精确率为93.6%,检测速度为28.33 f/s,比模型加速前提速77.8%,能够在保证检...     

协拨组合式玉米条带秸秆清理装置设计与试验

针对现有条带秸秆清理装置集行效果差、秸秆清理率低等问题，提出了一种协拨组合式条带秸秆清理方案，从力学角度对比分析不同齿形清秸轮拨送秸秆的过程，设计了一种径向锐化协拨清秸轮，清秸轮半径为162.5 mm、齿数为12、齿长为65 mm。开展了协拨组合式条带秸秆清理装置的仿真试验，以径向锐化清秸轮的工作参数为影响因素，秸秆清理率为指标，开展离散元仿真试验，分析了清秸轮工作过程中秸秆运动、土壤扰动及秸秆清理率的变化。结果表明，试验因素对秸秆清理率的影响由大到小为侧倾角、前进速度、前倾角，当机具前进速度为7.8 km/h、清秸轮前倾角为31.7°、侧倾角为13.4°时，秸秆清理率最高为91.62%。开展了协拨组合式条带秸秆清理装置和整机的作业性能田间试验，结果表明协拨组合式条带秸秆清理装置工作稳定，秸秆清理率为87%～90%,实现了条带秸秆清理装置的设计目标。