“林业电气化与自动化”二级学科建设方案的研究——以北京林业大学为例

基于对林业工程及其二级学科在国内外设置情况的研究,分析了林业工程一级学科下新设"林业电气化与自动化"二级学科的必要性,并提出北京林业大学新设"林业电气化与自动化"二级学科的建设方案。一是明确"林业电气化与自动化"二级学科的定位及内涵,即作为以林业工程为基础的多学科相结合的交叉学科,定位于电气化与自动化在林业工程中的应用。二是加强学科队伍建设,包括注重学科人才的培养和学科队伍结构的优化;注重师德师风建设;强化学科团队的科研创新意识,引导学科团队成员聚焦国家重大战略和地方经济社会发展;建立健全学科团队内部的"传帮带"机制等。三是确定学科研究领域,包括林区微电网及电气化、林业生态环境监测与预警、城市园林环境自动监测与控制等研究方向。四是制定学科研究生培养方案,包括明确培养目标、创新培养模式、完善课程体系、深化课程教学改革等。     

应力波在落叶松活立木中传播影响因素数值模拟

探究应力波在落叶松活立木中传播的影响因素,有助于研究应力波在人工林活立木中的传播机理。依据固体介质中的应力波传播理论和弹性力学理论,将活立木看作只由心材层和边材层组成的两层结构材料,基于活立木的正交各向异性假定,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对应力波在活立木中的传播进行了模拟计算,并研究了敲击载荷频率、活立木胸径和心材比对应力波传播的影响。结果表明,应力波波速随着载荷脉冲频率的增大而减小;对于胸径为10 cm的活立木模型,当传播距离达到1. 2 m时,应力波波阵面已经转换为一维平面波,而对于胸径超过30 cm的活立木模型,应力波在0～1. 2 m传播距离内是以三维膨胀波的形式传播;活立木胸径对应力波的传播速度有影响,当胸径小于10 cm时,波速较小且基本没有发生变化,当胸径从10 cm增加到40 cm时,应力波的波速随着活立木胸径的增加而增加,而当胸径超过40 cm时,波速略微增加后保持相对稳定;应力波在活立木中的波速随着心材比的增大而减小。胸径对应力波在活立木中的传播形式以及波阵面形状有影响,而敲击载荷频率和心材比对应力波在活立木中的传播形式以及波阵面形状没有影响,但三者都会对应力波的传播速度产生影响,数值模拟最佳的敲击载荷频率为2. 5 kHz,应力波在活立木中的传播速度不只取决于边材的力学性能,而是受到心材和边材的共同影响。     

基于计算机视觉的水下海参识别方法研究

海参识别是海参捕捞自动化和智能化的前提和关键。海参生活环境复杂且海参体色随环境变化,为解决复杂多变环境下海参识别的难题,提出基于视觉图像和海参特性的水下海参识别算法。利用海参体色随环境变化而海参刺颜色稳定呈黄绿色的特点,在图像预处理的基础上设计图像融合算法突出海参刺,然后通过边缘检测获取海参刺轮廓并计算轮廓质心坐标,进而通过椭圆拟合实现海参的识别。不同于已有的利用海参主干进行海参识别的方法,提出的基于直接最小二乘的海参刺质心椭圆拟合识别算法以海参刺的分割和椭圆拟合为途径,解决海参体色随环境变化而引起的识别率降低的问题。试验结果表明,该算法对自然环境下的海参识别平均准确率为93.33%,具有一定的实用价值。     

基于自适应滤波算法的树木年轮测量方法

为提高树木年轮测量仪的测量精度,提出了一种自适应低通滤波算法对年轮测量仪的直流电机电流信号进行滤波处理。普通低通滤波算法滤波系数固定,当树木年轮宽度发生变化时,既可能保留了部分噪声信号,又可能滤去部分有效的树木年轮信号,因此降低了年轮测量仪的测量精度。自适应低通滤波算法的滤波系数可随滤波器输入值和输出值的变化自动进行调整,提高了噪声滤除效果,减少了有效信号损失。使用自主研发的年轮测量仪测量了大、中、小3种径阶的60个落叶松圆盘,记录直流电机原始电流信号,分别采用自适应低通滤波算法和普通低通滤波算法对原始电流进行滤波处理,根据滤波后的电流波形图,预估圆盘年龄,并计算2种滤波算法的年轮识别正确率。结果表明,自适应低通滤波器年轮识别正确率的平均值为89. 66%,普通低通滤波器年轮识别正确率的平均值为75. 84%;当平均年轮宽度变窄时,自适应低通滤波器的年轮识别正确率从95. 61%下降到82. 02%,下降了13. 59个百分点,而普通低通滤波器的年轮识别正确率从86. 37%下降到62. 30%,下降了24. 07个百分点。表明自适应低通滤波器年轮识别正确率高,自适应能力强,年轮识别精度稳定。     

丘陵山区果园机械化技术与装备研究进展

中国果园种植面积大，主要集中在丘陵山区，受地形条件和种植模式影响，丘陵果园机械化程度普遍偏低，随着产业结构的调整，果园机械化的发展程度将直接影响其经济效益。本文分析了中国果园分布情况与丘陵果园种植特点，概述了丘陵果园的机械化发展程度，并分析了制约其发展的原因，阐述了机械动力底盘、多功能作业平台、果树修剪机械、植保机械以及采摘收获机械等果园主要装备和技术的研究现状和进展，并对部分果园机械的生产与推广应用情况进行调研分析。在此基础上指出丘陵果园机械化发展面临的问题，认为缺乏对复杂环境的适应能力是制约丘陵果园机械化发展的关键，对果园改建和机械装备研究等提出了发展建议。     

森林消防车微环境实时监测系统设计与开发

针对森林火险预测预报及林火扑救辅助指挥设计了一套森林消防车车载微环境实时监测系统,该系统可实现对消防车周边风速风向、空气温度、空气湿度、CO_2浓度、CO浓度、烟雾浓度、大气压力等微环境参数及地理信息的实时监测,采用北斗卫星通信技术可实现林区微环境信息的无死角传输。基于STM32微处理器的森林消防车微环境实时监测系统集成了多种高性能检测传感器,采用两级降压结构,保证了系统工作的稳定可靠。使用两对互相垂直安装的风速风向传感器,并用车速信息和车辆三维姿态信息进行校正,实现了消防车任意行驶状态下对水平风速风向的实时测量。数据传输采用北斗风GYT2015C数传终端,可满足系统所处林区环境的通信要求。     

森林工程装备底盘研究综述

随着我国林业的发展和劳动力日益紧张,森林工程作业机械化的重要性更加凸显。在我国山地、丘陵地区,森林工程装备底盘的性能决定了森林工程装备能否"上山入林",影响森林工程机械化的进程。本文对近些年国内外装备底盘上的研究成果进行介绍,包括具有较强越野能力的装备底盘以及有助于改善底盘性能的关键机构(悬架、转向、车轮),分析各自的优缺点,基于我国典型林区立地条件的基础上提出适合我国山地、丘陵地区作业的森林工程装备底盘的性能要求。     

灌木平茬机沙地通过性仿真研究

为研究灌木平茬机在科尔沁沙地的通过性能,基于ADAMS/ATV建立了其虚拟样机模型及符合沙地特性的平地、坡路、垂直障碍、凹坑、正弦路面等虚拟地形,进行了灌木平茬机在典型路面上行驶的仿真分析。结果表明,灌木平茬机能够平稳通过所建立的虚拟地形,在沙地上具有较好的通过性能,转向平稳。根据仿真结果确定灌木平茬机主动轮的最佳直径为280 mm、转向半径为0.75 m。     

家具检测用环境舱恒温恒湿系统方案改进

对所研制的第一代环境舱恒温恒湿系统进行实验及分析,分析环境舱内壁结霜凝水以及检测甲醛和TVOC不够准确等问题产生的原因,并提出具有针对性的改进方案。实验表明,改进后的系统可有效解决上述问题,能够精确控制环境舱内部温湿度的恒定,从而保证环境舱在工作过程中对样品分析结果的准确性。