烟叶采收机仿垄行走控制系统设计与试验

为实现烟叶采收机的无人驾驶,设计了一种烟叶采收机仿垄行走控制系统,该系统采用光电测距传感器检测左右两侧车轮到烟垄的距离。该文分析一阶滞后低通滤波的灵敏度、平滑度以及相位滞,同时修正滤波的控制参数,以期达到较好的拟合效果,从而精确剔除杂草、土块等无效的尖锐信号,最后根据优化处理后的数据调整动力系统的电机转速,实现烟叶采收机仿垄行走。一阶滞后低通滤波经动态修正后无论从灵敏度还是平滑度看,效果均较好,相位滞后也得到明显修正。田间试验表明,滤波后的数据标准差为3.8,能够得到较为准确的垄形信息;跑偏角度低于30°时,角度修正较好,成功率为95%,侧移修正成功率为89%;跑偏角度低于20°时,成功率为100%,侧移修正成功率为98.3%。该行走控制系统可准确控制烟叶采收机仿垄行走,为无人烟叶采收机行进控制方法的深入研究提供了参考。     

用基于人工神经网络的数据融合法测量水流泥沙含量

在采用电容传感器测量泥沙含量的过程中，电容传感器的输出值受环境温度的影响较大，为消除温度对测量数据的影响，提出了采用人工神经网络法对传感器进行数据融合处理的方法，该方法以传感器的泥沙含量值与温度值作为网络的输入，通过对网络的训练达到消除非目标参量——温度的影响。试验结果表明该方法收敛速度快，输出稳定性可显著提高，能够有效地消除温度带来的影响。     

多路数据采集与处理模型的设计及水分传感器埋设位置优化

为优化土壤水分传感器的埋设位置,该文针对宁夏日光温室滴灌黄瓜田间的土壤水分传感器埋设位置进行优化试验,确定出最佳埋设深度和宽度。利用最小二乘法对澳大利亚生产的MP406土壤水分传感器进行标定,得到水分利用效率的拟合值与实测值的相关性系数为0.9906。设计了多路数据自动采集监测与灌溉系统,可同时获取不同处理的18个水分传感器数据,通过远程客户端实时下载和监控水分数据并实现自动灌溉,通过远程手机短信监控功能,进行手机短信命令控制一个或多个处理的实时灌溉,系统可同时测量不同处理的灌水量。计算水分利用效率和产量,分析传感器水分数据的差异和相关系数,确定出土壤水分传感器在宁夏日光温室滴灌黄瓜田间的最佳埋设深度和宽度位置,该研究方法为确定土壤水分传感器的埋设深度及宽度提供可行的参考方案。     

基于分子印迹膜的电流型传感器检测伏草隆残留

以邻苯二胺为功能单体,伏草隆为模板分子,在金电极表面通过电聚合的方法制备对伏草隆具有特异识别能力的分子印迹膜,利用门效应原理对伏草隆进行测定。采用电化学手段对分子印迹膜进行表征,对试验条件进行优化并且考察传感器的抗干扰能力。结果发现:传感器对伏草隆具有很好的特异识别能力,在试验的最优条件下,伏草隆浓度在5×10-9~2×10-7 mol/L范围内与电流的响应信号呈良好的线性关系;方法的检出限达到1.7×10-9 mol/L。该传感器应用于实际样品的检测,加标回收率为103.0%~105.6%,结果令人满意。     

基于荧光光纤传感的冷藏车温度监测及动态预警

冷藏车温度监控是保证水产品运输过程中质量安全、减少经济损耗的关键,当前冷藏车温度监控在智能控制方面缺乏较好的方法,常规的冷藏车温度监测采用传统传感器,根据单一阈值的控制方法,缺乏足够可靠性和动态预警手段.本研究分析了荧光光纤测温技术原理,建立了基于荧光光纤技术的冷藏温度监测方案,形成了冷藏车温度动态预警模型.验证结果表明,采用均值预测算法能够较好地预估冷藏车温度变化趋势,预测温度与实测温度最大偏差为0.27℃,冷藏车温度预测模型中的预警域能够根据温度变化,动态调节预警值,实现动态预警,为冷藏车温度监测提供了一种新方法.     

基于PLC技术的水稻点播机控制系统设计

针对目前水稻点播机稻种数量检测机制不完善、播种过程相互耦合控制复杂的现状,设计了一种基于PLC技术的水稻点播闭环控制系统.该系统在常见气吸式点播机机械结构的基础上,将播种实施过程划分为排种、检测与投种3个阶段,简化播种过程控制的难度;并且改良了以电容传感器为硬件核心的检测环节,减小了电容边缘效应与稻种以随机姿态组合通过检测区域引起的检测误差;能够自动回收数量不合格的种子群,减轻了使用者的工作量;投种器的使用避免了落种时的弹跳,让种子可以准确入穴.试验表明:相比以往稻种数量的检测方式,不同数量的种子群通过本系统检测环节而引起的电容变化范围不再出现重叠现象,可靠的反馈信号让直播机系统能够正确判断稻种的数量,达到播种的精确控制.     

基于专利计量的设施水产传感器技术研究态势分析

以设施水产传感器技术作为研究对象,对该技术领域的发展趋势、技术分类、专利布局、研发力量、主题演化等进行了分析.结果显示,全球设施水产传感器技术领域的发展可以分为萌芽期、波动发展期和快速发展期3个阶段;中国是该领域最大的技术输出国,但专利质量及影响力却明显较低;设施水产传感器领域重点国家的技术布局覆盖面都较广,但是各有所侧重;设施水产传感器领域专利申请最活跃的群体是企业公司,其次是大学;我国高申请量的申请人很多,但高影响力申请人数量较少;重点申请人之间既存在技术交叉,又各自有独特之处;全球设施水产传感器专利发明之间的专利数量及影响力差距较大,我国设施水产传感器领域高研发量发明人数量较多,但影响力较差;重点发明人之间既存在技术交叉,又各自有独特之处;该领域发明人之间的合作主要是研发团队内部的合作,跨团队合作行为很少;全球在该领域的专利研究大致包含10个主题,分别为温度监测与控制、溶解氧监测与控制、水质监测与控制、养殖池水位控制、箱式养殖装置、饲料存储与投喂、养殖与探鱼技术、养殖水处理与应用、通信技术、信号监测与报警装置;不同发展阶段,设施水产传感器技术领域的专利发展趋势各不相同,总体上呈现出由专利数量少、分布分散向专利数量多、集中分布发展的趋势.     

猪舍热舒适性评价及夏季湿帘作用下的CFD模拟

影响猪舍热舒适性的因素包括温度、湿度、风速和热辐射,猪体的热舒适感是由这些因素以及猪体新陈代谢综合作用的结果。传统温湿度指标难以精确地表达猪体的热舒适感。在人体平均预测投票（predicted mean vote,PMV）指标的基础上用类比方法提出了猪体PMV指标。采用计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）对夏季湿帘作用下的猪舍建立温湿度模型场,并在此基础上计算得到猪体PMV场仿真模型,将模型数据与无线传感器网络的数据进行对比,误差波动在6%以下。夏季湿帘作用下,模拟猪舍内部温度场在整体上降低了4 ℃左右,风速呈现出两边高中间低,靠近墙壁的地方和猪舍角落的地方呈现出一定面积的气流死区,猪体PMV指标在湿帘作用下的波动范围在-0.5~+0.5之间,属于舒适的指标范围内。该方法可以获得猪舍生活区猪体热舒适感的精确场分布情况,为猪舍环境控制的优化提供强有力的理论依据。     

牛奶中孕酮的金铁复合纳米粒子磁弛豫开关传感检测

孕酮是由黄体分泌的一种类固醇激素,食品中存在的孕酮对人体内分泌等健康产生严重影响。因此,探索简单、快速、灵敏的孕酮检测技术及方法很有必要。基于孕酮的特异性适配体（Apt）功能化的Au@Fe₃O₄纳米粒子构建磁弛豫传感器,在优化各种实验条件的基础上,对传感器的灵敏度、特异性进行评估,并对牛奶中孕酮检测的可行性进行分析。当孕酮适配体与Au@Fe₃O₄纳米粒子的体积比为3且孵育1.5 h时,有利于Apt-Au@Fe₃O₄纳米探针的构建。磁弛豫检测过程中的优化条件如下：NaCl浓度为0.02 mol/L,Apt-Au@Fe₃O₄纳米粒子稀释400倍,反应15 min。在此条件下,水体系中单组份横向弛豫时间的变化量与孕酮浓度间呈良好的线性关系,线性区间为1～40 nmol/L,检测限为4.97 nmol/L,且具有良好的特异性。该方法可实现对牛奶样品中孕酮的检测,对牛奶中孕酮的线性检测区间为20～100 nmol/L,检测...     

基于EMD的联合收获机籽粒损失监测传感器设计与试验

玉米清选损失监测受清选脱出物种类多样、环境噪声复杂等影响严重,为了解决清选损失监测精度差、效率低的问题,设计了一款基于最小能量准则EMD（Empirical mode decomposition）去噪方法的清选损失监测传感器,实现了对采集信号中的振动、工噪和杂余等信号分离。利用Matlab仿真对模拟信号进行去噪,与小波去噪、低通滤波法和移动平均法3种去噪方法相比,基于最小能量准则EMD去噪方法在不同信噪比下均方根误差（RMSE）最小,为0.1698,信噪比（SNR）最高,为12.7453,处理后的信号最接近原始信号。为验证该方法的实用性,以籽粒损失率分别为0、5%、10%、15%和20%的冲击样本开展损失率监测传感器台架试验,结果表明：该传感器最小检测误差为1.8%,最大检测误差为3.9%,对比小波去噪、低通滤波法和移动平均法3种去噪方法所得试验数据,最小能量准则EMD去噪方法的平均误差分别减小了2.12、4.40、6.52个百分点,与仿真试验结果一致。该研究对于提高玉米清选损失率检测精度特别是信号处理过程中去噪方法的研究具有重要意义。