小方草捆机草捆收获自动监控系统研制及试验

目前,国内外小方草捆机还不具有自动监测和控制功能,随着牧草收获机械向精密控制方向发展,实现小方草捆机草捆收获过程的自动监控功能显得尤为必要。为此,主要对小方草捆机自动监控系统进行了研制及试验。在小方草捆机上配置压力传感器、称重传感器、磁性行程开关采集工作中的数据信号,再通过PLC控制装置对信号处理并传输,将小方草捆机工作中打捆的草捆数、工作面积、草捆的工作压力及草捆质量等参数在驾驶室工控显示装置上显示;在小方草捆机上安装双同步液压缸,操作人员可根据生产的需要,按动工控显示装置上的按钮来控制液压缸的伸缩,从而改变草捆工作压力使草捆密度达到合适的要求。试验结果表明:草捆计数、面积测量记录数据与实际测量一致,由于机器在运动中有振动,草捆质量测量误差为3.5%,达到了设计要求,实现了小方草捆机工作过程监测及参数控制。本研究可为小方草捆机精密自动监测系统设计及应用提供参考。     

基于模型优化预测与温度场分析的温室传感器故障识别

在温室高温高湿的工作环境下,传感器易出现故障,会对温室的智能管理造成一定的资源浪费,为保证智能化温室管理系统的有效运行,需要及时准确地对温室内故障传感器做出识别。通过试验对云南地区温室在夏季不同通风状态下室内场域的变化情况进行分析,以云南地区大型玻璃连栋温室作为研究对象,建立夏季不同通风方式下温室的三维稳态CFD模型,并结合试验对模型的有效性进行验证。根据实际的外界条件,对温室内部场域进行分析,预测出传感器节点位置处的环境数值,通过与实际读数进行对比,找出传感器读数异常位置。为进一步提高故障传感器识别的准确性,结合基于中值策略的传感器故障节点检测算法,能够及时准确地识别出温室故障传感器,为温室的智能化管理决策提供了准确的温室内环境数据。      

丘陵山地无人车振动特性试验研究

为探索丘陵山地无人车振动特性,以丘陵山地无人车为研究对象,进行了振动特性试验。在无人车车体选择11个测试点,设计6组试验方案,综合分析测点位置、发动机油门大小和路面不平度对无人车振动特性的影响。试验结果表明,测点3（车架左前部）是无人车整车最合适安装传感器位置,在无人车正常行走、油门1/2位置、挂1档工况下,加速度最大值为47.4 m/s2,加速度最小值为-50.36 m/s2,加速度平均幅值为5.092 m/s2,加速度有效值仅为6.864 m/s2,说明该测点振动表现稳定;其他合适的测点为测点4和测点9。发动机油门大小对于加速度最大值、加速度最小值、加速度平均幅值、加速度方根幅值、加速度有效值均有显著影响,同一测点下,油门1/2和油门3/4相比较初始油门,加速度平均幅值增大297.1%和322.8%。路面不平度对于无人车振动有显著影响：在水泥路面上,无人车底盘加速度值最小,而在沙壤土、黏土和干沙土三种路况下,底盘加速度值分别增加81.23%,77.91%和1.31%。同时提出降低发动机高频振动、增加阻尼、传感器工作时降低行驶速度等减振措施。     

不同播期对油菜产量及根系电容值的影响

由于在油菜播种期间受到前茬作物或极端天气等原因的影响,推迟播种是油菜生产中经常面临的栽培调控手段。为探讨推迟播种对油菜产量及根系形态的影响,以甘蓝型油菜品种‘甘杂1号’与‘秦优33’为材料,设定3个播期,分别为9月25(正常播期)、10月5日、10月15日。结果表明,与正常播期相比,晚播显著降低油菜产量(-21.3%)、根长(-56.8%)、根表面积(-47.3%)、根体积(-44.2%),根干质量(-41.2%)与地上部干物质量(-13.6%)也随之下降。根系电容(EC)与根系形态(R~2=0.459～0.809~(**))和产量(R~2=0.808~(**))存在显著正相关关系,而根系电阻抗(EI)与根系形态(R~2=0.289～0.523~(**))和产量(R~2=0.647~(**))存在显著负相关关系。说明,根长、根表面积、根体积、干物质积累量及产量受播期影响显著,选择适宜的播期是保证高产的前提。此外,EC/EI作为一种快速且无损的根系原位检测技术,可以用来预估不同播种时间导致的根系形态与产量的变化。     

鱼类养殖智能投喂方法研究进展

在鱼类养殖过程中,饲料成本是主要养殖成本,如何做到合理投喂是减少养殖成本、提高养殖效益的关键。智能投喂是基于各类传感器获取环境和鱼群的各类信息,结合相关算法模型进行决策的投喂方式,是提高鱼类养殖投喂效率的重要手段。目前,鱼类的智能投喂已经取得了一些成果,但由于复杂多变的养殖环境和鱼类行为的不确定性,实现鱼类智能投喂仍面临挑战。该研究综述了鱼类养殖智能投喂的应用与进展,包括基于计算机视觉技术的鱼类摄食行为分析与饲料检测,声学技术、其他传感器技术和生物模型在智能投喂中的应用与发展。此外,分析了投饵机和投喂系统的研究现状,并总结了目前研究存在的问题。今后,要进一步加强水产、工学、信息等多学科的交叉融合,对鱼类图像、声音、生长规律与生物特征等多种信息进行综合分析应用,以提高投喂系统对多场景和多种养殖方式的适应性。     

叉指电容式棉花穴播取种状态监测系统研制

针对气吸式穴播器重播和漏播,以及传统排种检测装置不适配且易受环境温湿度影响的问题,开发了一种基于叉指型电容传感器的棉花穴播取种状态监测系统：首先设计符合其结构和工作特点的传感器,以Pcap02微小电容采集模块采集电容输出值并对其处理分析,实现对正常单粒播种、重播和漏播的准确判定,并进行台架性能试验、台架模拟验证试验和台架试验。性能验证试验表明：该模块测量误差在1%以内,棉种质量预测模型的测量误差小于3%,满足使用要求。台架模拟验证试验表明：在速度为30～50 r/min范围内,正常单粒播种试验中误判率小于3%,重播试验中误判率小于4%,漏播均可以被准确判定,但由于棉种质量差异,存在正常单粒播种被误判为重漏播和重播被误判为正常单粒的情况;台架试验表明：由于振动导致系统整体监测精度下降,但均保持在93%以上;F检验分析可知：系统监测与机器视觉监测的正常播种、漏播和重播的F值＜F0.05（6.39）,P0.05＞0.05,不存在显著差异。该系统能满足气吸式穴播器的结构和工作特点,能准确判定其取种状态,具有较好的准确性和稳定性,对棉花实现精量播种具有重要意义。     

基于占空比测量的谷物联合收获机产量监测系统研究

针对谷物联合收获机产量监测系统成本高、结构复杂和稳定性较低的问题,设计了基于占空比测量的谷物联合收获机产量监测系统,由对射式光电传感器、GPS模块、数据处理单元、数据存储单元和可视化单元组成。系统工作时,通过对射式光电传感器监测刮板上谷物遮挡与不遮挡两种电压信号,通过软件系统处理信号中高度对应的占空比,利用占空比与产量计量模型的关系获得产量数据,并连同系统的绝对时间、GPS数据存储到系统中。通过EDEM仿真和理论模型分析,推导了占空比测量值与谷物质量的正比例关系。利用台架试验对占空比测量值与谷物质量进行了全局模型和局部模型拟合,决定系数R²均不小于0.988。随后通过台架试验对全局模型和局部模型进行模型分析,台架试验结果表明,虽然局部模型可能对固定转速下的测量数据更优,但全局模型更具有通用性。随着系统测量数据的增加,相对误差逐步减小。田间试验中对系统测量的异常信号进行了统计和分析,为了减少异常信号对测产误差的影响,对系统测量值与实际产量进行了标定。田间试验结果表明,产量监测系统测产最大相对误差为3.83%,平均相对误差为0.40%,系统整体误差和误差波动均较小。     

马铃薯定量装袋装置设计与试验

针对目前国内马铃薯定量装袋机在定量装袋时存在测量不稳定、装袋损伤较大以及装换袋效率低等问题,采用S型拉力传感器原理称量,提高了称量精度和稳定性。在此基础上对定量装袋装置进行了结构设计,通过对定量装袋装置关键部件的分析确定了结构参数,并明确了影响装袋性能的关键因素及取值范围。以输送带速度、引流板角度以及装袋高度为试验因素,以称量合格率、破皮率和伤薯率为试验评价指标,借助软件Design-Expert 10.0.3,采用Design-Behnken进行三因素三水平试验,对试验结果进行方差分析,通过响应面试验分析了各交互因素对试验指标的影响规律,对定量装袋装置的结构以及工作参数进行优化,结合实际工况确定各因素最佳取值,在此基础上进行5次试验台定量装袋试验,验证试验表明,当输送线速度为0.44m/s、引流板角度为62.3°、装袋高度为496.1mm时,其称量合格率为97.32%,破皮率为1.22%,伤薯率为0.94%。对比参数优化后的理论值,实测值与理论值的相对误差分别为1.23%、2.40%、2.17%,表明本定量装袋装置提高了装袋合格率,在提高装换袋效率的同时减少了破皮和伤薯等损伤。     

我国智慧农业发展概况与前景

智慧农业是以信息、知识、装备为核心要素的现代农业生产方式,在提高劳动生产率、资源利用率和土地产出率方面发挥了重要作用,是现代农业发展的方向。分析了智慧农业发展的政策环境、研究进展,介绍了其主要特征及应用领域,展望了发展前景及重点任务,为今后智慧农业的发展提供参考。      

基于无线传感器网络的温室光环境调控系统设计

为了解决现有光环境调控系统存在光照度不可调、能耗高、部署困难等问题,该文设计基于无线传感器网络的光环境调控系统。该光环境调控系统以CC2530处理器为核心设计中央控制节点、监测节点、调光节点,采用ZigBee协议实现自组网络、监测数据和控制信号传输。监测节点通过周期监测光合有效辐射值,利用自然光中太阳高度角与红蓝光比例关系,计算当前红蓝光光量子通量密度;利用智能中央控制节点计算其与作物所需目标量的差值,并将其转换为脉宽调制控制信号,通过调光节点控制LED输出亮度,实现LED调光灯输出光量的动态、精确、无线调控。试验检验表明,该系统红蓝光光量子通量密度监测误差小于6%,调控输出光照度相对误差小于3%,可满足多个温室实时、按需、定量光环境调控的需求,具有部署灵活、易扩展、低能耗的特点。