基于机器视觉的果树树冠体积测量方法研究

针对人工测量精度低、费时费力,而基于三维激光扫描技术、超声波技术等自动测量方法成本高、操作复杂的不足,提出了基于机器视觉的果树树冠体积测量方法,搭建了可移植性果树树冠体积自动测量平台。基于机器视觉实现待测树冠图像获取,通过图像处理算法获得树冠图像面积特征,并采用最小二乘法和五点参数标定法获得普适性树冠面积与体积相关关系模型,从而得到树冠体积,通过对梨树以及桂花树样本的试验,可以发现预测树冠体积平均误差分别为13.73%和10.18%。对于不具备系列样本无法构建模型的树冠,采用单点测量法,根据树冠轮廓拟合椭球结构体,然后根据体积求算补偿公式,完成体积测量,测量误差在10%左右。表明树冠形态特征的图像提取算法可行有效,通过面积以及轮廓特征量均能很好地表达树冠体积特征。     

高温胁迫下糙米短期储藏气味指纹图谱变化规律的动态分析

【目的】探讨高温胁迫下短期储藏时间内糙米气味指纹图谱变化规律性,为糙米品质劣变的快速检测提供参考。【方法】以17.0%水分含量的新鲜糙米随机等分成6组进行储藏,采用顶空进样方式,分别结合气相色谱质谱联用技术（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）和气相离子迁移谱技术（gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS）,对高温储藏环境（40℃、相对湿度70%）中0、5、10、15、20和25 d的糙米挥发性化学成分及GC-IMS指纹图谱进行对比分析,并结合动态主成分和统计学方法进行数据分析。【结果】GC-MS定量分析表明,在新鲜糙米顶空气体成分中共检测出42种挥发性成分（GC-MS匹配度>85%）,主要由醛类、醇类、烃类组成,含量占比超过85%。高温短期储藏15 d后,正己醛含量从初始的（81.09±0.53）μg·kg^-1显著上升至（185.18±15.71）μg·kg^-1,储藏25 d时,又急剧下降至（12.89±0.72）μg·kg^-1（P<0.01）。部分物质如苯甲醇、1-辛烯-3-醇、苯乙烯等在储藏过程中被检出。结合GC-IMS方法,乙酸丙酯对应的气味挥发性色谱分离离子迁移信号随储藏时间延长而逐渐降低,可以作为糙米高温储藏期的重要标识物质。动态主成分降维处理后表明,基于GC-IMS气味指纹图谱可以区分不同储藏时间的糙米样品。与GC-MS相比,GC-IMS在糙米挥发性醇类、酮类等挥发性物质定性识别方面优势较为明显。【结论】GC-MS和GC-IMS技术结合气味指纹图谱的主成分分析可以对高温胁迫下短期储藏糙米的挥发特性进行有效的定性与定量分析,为高温环境下不同储藏阶段糙米样品的准确区分和糙米储藏新鲜度的判定提供技术参考。     

Distance在样线法和样点法鸟类调查中的结果差异研究

Distance作为动物种群密度调查方法,得到了越来越广泛的应用。2011年夏季,在大丰麋鹿国家级自然保护区进行了鸟类调查,对比了传统的固定距离样线法、固定半径样点法与Distance计算结果的差异。通过对样点法和样线法在鸟类多样性、有效半径、鸟的密度等方面的比较可知,样线法能得到较多的鸟种,同时在调查鸟类密度方面也很实用。样线法与样点法调查的鸟类体长相近。另外,固定距离样线法与固定半径样点法距离/半径的选取可以以鸟的体型作为参考因素,体型越大的鸟半径的取值可随之增大。     

红外辐射制备柠檬酸糯米淀粉酯工艺优化及功能特性

为提高柠檬酸淀粉酯制备效率,拓展淀粉在工业领域的应用价值,以糯米淀粉为研究对象、柠檬酸为酯化剂,红外辐射为核心制备技术,取代度为衡量指标,用单因素和响应面法优化柠檬酸淀粉酯的制备工艺条件,并对改性前后淀粉的理化性质、微观结构测定分析。最佳工艺参数为:红外辐射照度2 474 W/m2、红外辐射时间7.1 min、pH值为2.96、柠檬酸与淀粉质量比0.50。在优化条件下,取代度的验证试验结果为0.156,与响应面拟合模型预测值(0.158)吻合良好,红外辐射处理7.1min可达传统干热制备法5h的制备取代水平且两者理化性质和分子结构不存在显著差异性(P0.05),两者抗性淀粉含量分别提高50.15%和50.35%,表现较强的热稳定性、抗剪切和抗消化特性;傅立叶红外光谱图显示在1 749 cm~(-1)位置出现酯类C=O伸缩振动特征吸收峰,证实酯化反应的发生。表明应用红外辐射技术辅助高效制备良好性能的柠檬酸淀粉酯是有效的。     

基于EDEM-Fluent的气动式鱼塘投饲机性能优化

为提高气动式鱼塘投饲机抛料均匀性,提高饲料利用率,利用EDEM-Fluent耦合方法对投饲机抛料过程进行性能分析和数值模拟,研究造成抛料分布不均匀的主要原因,并对投饲机结构进行优化改进。在此基础上设计三元二次回归正交旋转组合试验,研究设计参数外腔体半径R_o、外腔体高度h_o、导流板圆心角α等对抛料均匀性的影响,建立饲料颗粒周向分布变异系数C_v与因素R_o、h_o、α之间的二次多元回归模型并解析,确定最优设计参数组合并进行场地验证试验。结果表明,各因素对周向分布变异系数的影响程度由大到小为:导流板圆心角α、外腔体半径R_o、外腔体高度h_o,当R_o取77.00 mm、h_o为85.40 mm、α为93.20°时C_v最小,其理论结果为14.13%,验证试验结果为15.08%,与模型理论值相吻合,与未优化前相比C_v降低50.50个百分点。表明基于EDEM-Fluent耦合方法进行气动式投饲机抛料性能参数优化改进是可行的。     

收获开沟埋草一体机双圆盘开沟机构设计与参数优化

为提高己研制的稻麦联合收获开沟埋草多功能一体机免耕播种时的开沟播种质量,设计双圆盘开沟机构与一体机相结合.为获取影响双圆盘开沟机构作业质量因素的最优参数,以机器前进速度、开沟器入土深度、开沟器排种管固定装置固定孔中心点至排种管出口中心点横向距离为试验因素,以种子入沟率、各行播种量稳定性变异系数、播种均匀性变异系数为试验指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验.试验结果表明:各试验因素对于种子入沟率与各行播种量稳定性变异系数影响程度从大到小皆依次是:固定孔横向距离、开沟器入土深度、机器前进速度;各试验因素对于播种均匀性变异系数的影响程度从大到小依次是:机器前进速度、开沟器入土深度、固定孔横向距离.优化所得双圆盘开沟机构开沟播种作业最佳参数组合为机器前进速度为0.46 m/s;开沟器入土深度为3.25 cm;固定孔横向距离为16.16 mm,验证试验表明各指标试验结果与理论优化结果相对误差均小于4％,验证了所建模型与优化参数的合理性.     

犁旋一体机自动调平系统设计与试验

为了解决犁旋一体机作业过程中调节机具问题,设计了一种犁旋一体机自动调平系统,该系统包括执行机构、控制系统、液压系统。根据犁旋一体机自身的特点,提出了一种确定调平角度范围的方法,并根据实际田间作业情况,运用EDEM仿真软件进行田间作业的虚拟仿真,仿真结果表明:地表平整度小于2 cm,满足农艺要求。在设计和仿真的基础上,进行田间试验,将手动调平的犁旋一体机的作业情况和自动调平的犁旋一体机的作业情况进行对照,分析了作业过程中机具的角度变化和作业后的耕深及其稳定性,地表平整度。结果表明:自动调平犁旋一体机相对于手动调平犁旋一体机,在耕深的稳定性和耕后地表平整度上有较为明显的提高,前者耕深稳定系数达到87.31%,后者为84.76%。前者地表平整度为1.97 cm,后者为2.56 cm。     

复式耕整机耕深与耕宽稳定性分析与试验

针对设计的复式耕整机出现的耕作稳定性问题,结合复式耕整机整体结构及工作原理,从牵引、水平面内受力、机器振动3个角度分析影响耕作稳定性因素,确定影响耕作稳定性关键因素为牵引角、犁体配置斜角、旋耕刀升角。以牵引角、犁体配置斜角、旋耕刀升角为试验因素,以工况耕深稳定系数和工况耕宽稳定系数为性能评价指标进行二次正交旋转组合试验。正交试验结果表明:试验因素对评价指标影响程度从高到低皆为:犁体配置斜角、牵引角、旋耕升角,当各影响因素分别取值为17.3°、27.8°、72.6°时,工况耕深稳定系数和工况耕宽稳定系数分别为91.8%、93.4%。以影响因素最优参数组合为基础进行的验证试验结果表明:试验后工况耕深稳定系数和工况耕宽稳定系数为91.5%、93.1%,与软件分析结果基本一致,且其他耕作指标均达到农艺要求。该研究可为复式整地机械的耕作稳定性研究提供技术参考。     

池塘水产养殖精准投喂系统研制与试验

针对传统池塘养殖多依靠经验粗放式投喂而导致生产效率低、环境压力大、养殖风险高的问题，该研究提出一种适配池塘养殖的精准投喂系统。该系统主要包括水质监测、决策控制、驱动执行和远程监控等模块。以影响鱼类摄食需求的关键因子溶解氧、温度、体质量等为输入参数，以摄食需求量为输出参数，基于蚁群优化算法的模糊PID控制技术实现精准投喂。为验证系统的实用性和有效性，以精养草鱼为对象开展池塘养殖对比试验，从调控性能、生长性能、经济效益和环境效益等方面进行综合评价。结果表明：所提出的精准投喂系统控制性能稳定可靠，控制误差小于7%，与传统投喂系统相比，Nash-Sutcliffe效率系数（N_NS）提高至0.913，均方根误差（R_RMSE）降低16.10。草鱼生长参数不存在显著差异性（P>0.05），但饵料系数显著降低11.73%（P<0.05），养殖收益提高1.46万元/hm²，吨产减排约241.40 kg。所研制的精准投喂系统具有较好的综合应用性能，可为其他养殖模式、鱼类精准投喂设施研发提供参考和技术支持。     

全自动增氧机水质净化效果研究与改进试验

【目的】解决鳜鱼养殖过程中全自动增氧机的密封、安装不便等问题。【方法】2014年7月至11月,在鳜鱼养殖的整个周期中,对该机具的清洗周期、测量精度、控制可靠性展开鱼塘试验,研究长期使用该机具对养殖水质和用电量的影响。通过改变O形密封圈与三角沟槽的尺寸提高溶解氧传感器的密封性和安装便利性,通过改变上、下盖的倒角尺寸提升溶解氧传感器的安装便利性。【结果】在整个养殖过程中,与丹麦Oxy Guard溶解氧测控仪相比,全自动增氧机平均清洗周期相差不大,温度测量误差为±0.8℃,溶解氧含量测量误差为±0.6 mg·L~(-1),调控的鱼塘溶解氧含量均大于设定的溶解氧含量下限值(4 mg·L~(-1))。同时,与手动控制增氧机的鱼塘相比,使用全自动增氧机的鱼塘溶解氧含量较高,最高达7 mg·L~(-1),且水质参数中平均氨氮含量低35.9%,平均亚硝酸盐含量低50.7%,节约用电29.5%。【结论】该机具长期使用时,具有抗污性强、清洗方便、改善水质、节能省工的优点,可满足鱼塘养殖的实际要求,且密封好、安装方便,具有大面积推广的实用价值。