山地果园运输机试验台研究进展

我国是世界第一大水果生产国与消费国,果树资源丰富。然而,我国有90%的柑橘在丘陵山地种植,导致运输困难。山地果园运输机械主要用于生产过程的运输,其研究与开发,离不开测试与改良阶段,试验台的研究也逐渐成为果园运输机械开发过程中不可缺少的一个环节。本文介绍了国内山地果园各类运输机试验台的研究与应用现状。针对国内的发展现状,指出了当前果园运输机试验台研究应用中存在的主要问题,并提出了解决问题的对策,展望了果园运输机试验台的未来发展趋势。     

虚拟仪器技术在温室测控系统中的研究

利用虚拟仪器软件开发平台LabVIEW，对温室测控系统进行了虚拟化设计。此系统由温度传感器和土壤湿度传感器将温室的空气温度、土壤含水量变化转化为电压变化，然后用虚拟仪器对输入到数据采集控制卡的电压信号进行实时采集。数据以spreadsheet类型文件格式存储起来，同时进行初步统计分析，最后通过数据采集控制卡输出开关信号，控制电动机实现温室天窗的开启，以调节空气温度和控制电磁阀，实现喷水的控制，调节土壤湿度，同时将反馈信号显示在操作平台上。     

基于轮毂电机驱动的山地林果茶园轮式运输车设计与试验

针对南方丘陵山地林果茶园复杂的地形地貌特点,在集中式电机驱动运输车基础上,开发了以轮毂电机驱动的山地林果茶园运输车;该运输车以36 V铅酸蓄电池为能源,采用双后轮独立驱动方式并具备电子差速转向系统。运输车最大爬坡度、续驶里程试验、差速及制动性能等关键指标性能试验结果显示：运输车满载最大爬坡度为15°,最小转弯半径为2 395 mm,空载和满载状态下以常用车速 20 km/h 行驶时平均里程分别可达 66.97和46.33 km;满载时运输车分别以初速度25、20、15、10 km/h行驶时的紧急制动距离分别为5.83、4.11、2.68、1.57 m,试验值与理论值的最大相对误差为8.2%;运输车还具备良好的差速转向性能。     

三维激光雷达果园路面不平度采集试验与分析

以果园典型路面不平度的采集为研究对象,建立基于激光雷达点云处理的路面不平度采集方法,搭建了基于三维激光雷达的路面不平度采集系统平台,结合点云处理技术完成路面高程信息的提取;采用AR(auto regressive,自回归)模型依据比例分析法对路面功率谱密度进行计算,确定不平度等级,并通过加速度振动记录仪进行系统验证,利用系统开展典型果园路面不平度数据信息采集试验。试验结果显示,果园路面不平度结果为水泥路面主要集中在B级,B级占比82.33%;砂石路面主要集中在C级,C级占比84.00%;泥土路面主要集中在D、E等级,D级路面占比48.67%,E级占比31.00%,表明基于三维激光雷达采集系统与数据处理方法在果园路面不平度采集和评价上是可行的。最终不平度评价结果显示,三维激光雷达果园路面不平度采集系统应用可靠,评价结果准确,适合于山地林、果、茶园路面不平度的采集。     

基于数字式光强传感器阵列的叶面积测量方法

为探索更实用的叶面积地面测量方法,以TSL2561为核心研制了一款数字式光强传感器阵列,制作了升降式平台进行试验。试验系统硬件采用"PC机-单片机"分布式结构,运用MatLab语言编写上位机数据采集和叶面积计算软件。在试验平台上3个不同的置物高度进行了100个细叶榕叶片样本的面积测定,分别运用多元线性回归、BP神经网络和支持向量机3种算法建立光强数据与叶面积的关系模型。结果表明:扫描图像的分辨率、目标形状对叶面积图像测算法得出的结果影响不显著;最佳置物高度为30cm;支持向量机算法效果最好,决定系数R2为0.973 3,平均相对误差为3.70%,均方根误差为0.587 2。此模型在系统中的运用可直接、快捷地测算出叶面积数据,为利用多波段透射光技术测量单叶片的叶面积提供了参考。     

温室温湿度的远程监控系统

在科学研究中,为了研究作物在不同环境中的生长情况,需要控制不同的环境参数模型。在实际生产中,为了提供适合作物生长的生态环境,需要对温室环境参数进行实时监控。为此,基于LabVIEW平台,利用DataSocket技术开发了温室温湿度远程监控系统,实现了远程监控终端对温室温湿度的控制以及温湿度数据的实时共享。     

超声波雾化乙醇替代柴油对涡流室式柴油机性能的影响

利用超声波雾化原理,设计了超声波雾化系统,并在涡流室式柴油机上进行进气道供雾化乙醇的试验。试验乙醇供给量为标定供油量的20%,改变柴油供给量进行负荷调整,并测试标定转速下不同负荷的发动机燃油消耗量和排放性能。测试结果表明:设计的超声波乙醇雾化系统,能够满足进气道供乙醇的性能要求,使柴油机燃用乙醇/柴油双燃料过程中表现出稳定的工作性能;氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和碳烟排放比原机低,尤其满负荷时碳烟降幅可达60%;能量消耗量率与原机基本相当,碳氢化合物(HC)排放比原机高。     

双线性插值算法在荔枝树光合模拟中叶片图像旋转中的应用

为寻找荔枝冠层光合有效辐射模拟中合适的叶片旋转算法，实验针对树叶灰度图像，将双线性插值算法引入图像旋转中，并与采用最邻近插值算法的结果进行对比分析，着重比较了树叶与背景之间边缘的过渡情况和二值化后树叶所占面积的变化情况。结果表明，采用双线性插值算法目标与背景之间的过渡平滑，边界清晰，旋转后的图像清晰度较高；采用最邻近插值算法目标与背景之间的过渡不平滑，有比较严重的方块效应，图像整体清晰度较差，二值化后图像的平均变形达到20个像素。     

植物多叶片图像目标识别和叶面积测量方法

分析了图像处理方法测量叶面积中采用CCD照相机和扫描仪2种采集设备各自的优、缺点.针对目前各种叶面积测量方法均为逐片测量的局限性,以MATLAB数学分析软件为平台开发了对多叶片扫描图像中各叶片进行目标识别和面积计算的算法.试验结果表明,该算法在叶片间不重叠的条件下识别准确率达到100%,测量得到的叶面积与采用称重法得到的叶面积间的相对误差为2.43%,决定系数(R2)为0.999 6.试验证明,该算法可以实现对多叶片扫描图像中各叶片的准确识别和叶面积测量.     

苗圃田间自走式电动双轨运输机设计与试验

为实现苗圃田间果树钵苗的快速搬运，研制了一种适用于苗圃田间的自走式电动双轨运输机。针对运输机的应用环境、果树钵苗质量大小等需求，分析提出运输机应具备的装载量、电机功率、运输速度等设计参数；并根据技术参数要求，提出运输机的总体结构并对关键部件进行设计；最后，对运输机进行了实验室与田间试验。试验结果显示，运输机载重能力为750 kg，空载每百米能耗为9.16 W·h，满载每百米能耗为27.6 W·h，运行速度为0.564～0.718 m/s，运输机从起步到匀速行驶所用时间小于2.5 s，紧急制动距离小于0.05 m，振动加速度振幅总体小于0.4 g。以上结果表明，研制的运输机可以满足实现苗圃田间作业需求，可以有效提高作业效率、降低劳动强度。