基于空间漫反射光的母兔早期妊娠诊断装置研制

妊娠诊断是肉兔繁殖管理中的重要环节,尤其是早期妊娠诊断,可提前未妊娠母兔的再授精时间,提高种兔利用率,缩短繁殖周期。针对人工摸胎诊断法存在对母兔腹内胚胎产生机械损伤、母兔应激反应大及对工人经验要求高等缺陷,该研究基于妊娠母兔与未妊娠母兔腹内有无孕囊组织所引起的光学特性差异,提出一种基于空间漫反射光的母兔妊娠诊断方法,研制了快速、无侵入式的便携诊断装置。该装置由具有2个红外发光二极管（Light Emitting Diode,LED,LED发光波长分别为850和930 nm）、3个硅基光电二极管和外围电路的传感探头和信号处理主机组成。利用该便携诊断装置采集130只人工授精14 d后的母兔（包括63只妊娠母兔和67只未妊娠母兔）腹部漫反射光强度数据,将采集的数据按照7∶3的比例划分为训练集和测试集,训练集数据分别用于建立偏最小二乘判别分析（Partial Least Squares Discrimination Analysis, PLS-DA）模型和支持向量机（Support Vector Machine, SVM）分类模型,测试集数据用于模型性能测试,并对比两种模型的分类性能。同时,利用PLS-DA对采样数据进行有监督的主成分分析和变量重要性分析,结果表明妊娠母兔与未妊娠母兔的采样数据之间存在差异,可以被较好的分类。对比两种分类模型的分类性能发现SVM对妊娠母兔和未妊娠母兔的分类性能均比PLS-DA好,对测试集数据的灵敏度、特异性和准确率分别为80.95%、83.33%和82.05%。研究结果表明,该研究提出的光学妊娠诊断方法可行,研制的诊断装置可对授精14 d后的母兔进行妊娠诊断,对提高兔产业体系智能化装备水平有积极的促进作用。     

倾斜梯形孔式穴施肥排肥器设计与试验

为降低肥料施用量、提高肥料利用效率、实现植株根区施肥，设计了一种倾斜梯形孔式定量穴排肥器。阐述了穴排肥器的成穴与工作原理，分析了影响其成穴性能的主要因素，构建了充肥和排肥过程中肥料颗粒群的力学模型；应用离散元软件EDEM和流体分析软件Fluent对穴排肥器的成穴性能进行了仿真分析，研究了作业速度、充肥孔长度和气流速度对穴长、穴排肥量误差的影响，通过全因子试验得到作业速度为3~7km/h时的较优参数组合为充肥孔长度27.0mm、气流速度15.0m/s，对应的穴长和穴排肥量误差分别为62.7~87.5mm和7.4%~8.9%。台架试验表明，在作业速度为3~7km/h、充肥孔长度为27.0mm和气流速度为15.0m/s条件下，穴长、穴长稳定性变异系数、穴排肥量误差和穴距误差分别为98.5~175.5mm、7.42%~14.18%、7.60%~15.17%、2.3%~4.7%；田间试验表明，作业速度为3~7km/h时，穴长、穴长稳定性变异系数、穴排肥量误差和穴距误差分别为104.2~178.4mm、7.55%~14.56%、7.69%~13.80%、2.1%~4.3%，成穴性能较好。     

独臂农民王艳忠的致富经

辉南县辉发城镇光辉村独臂农民王艳忠带领周边乡亲共同致富的事儿在当地被传为佳话。“俺这茬蘑菇质量好。准能卖个好价钱。”丰收的喜悦写在了王艳忠的脸上。     

批次式种子清选机自动控制系统设计

批次式种子清选机是为满足试验小区种子特殊加工要求而研制的专用装备。为解决种子批次处理过程中操作工序多、劳动强度大、作业效率低等问题,该研究基于ARM(AdvancedRISCMachine)嵌入式系统设计了批次式种子清选机自动控制系统。该系统由给料余量监测、筛面变频振动、激振清筛控制、筛面倾角调节等功能模块组成,以物料位置和状态信息为主要控制条件,采用优先控制策略及变频控制优化模型,明确了给料速度、振动频率、激振频率、筛面倾角的控制方法,实现物料位置特征信息精准提取、工作参数动态调整、作业过程自动控制及筛面高效清理。控制系统运行准确性试验结果表明,筛面倾角、给料速度、振动频率变异系数均小于3.19%,满足使用要求。在前期研究基础上开展批次式清选机作业性能试验,综合考察清选机自动控制下的作业质量。试验结果表明:设定工况下自动控制系统运行正常、工作可靠,净度、种子获选率、批次作业时长、作业效率变异系数分别为0.15%、0.26%、2.2%和2.19%,实现了批次式种子清选机的自动化作业。研究结果可为种子及其他颗粒物料的批次处理装备自动化设计提供参考,为智能装备的研发奠定基础。     

基于离散元的包膜肥料Bonding模型参数标定

包膜肥料是在粒状水溶性肥料表面涂覆半透水性或不透水性物质,养分通过包膜的微孔、缝隙慢慢释放出来,节肥增效作用显著。包膜肥料的养分释放特性与包膜层材料、结构紧密相关,目前常用的排肥器在排施肥料过程中会对肥料颗粒造成不同程度的机械损伤,导致包膜层破坏。为设计适用于包膜肥料无损排施的排肥器,同时缩短研发周期,采用离散元软件中的Bonding模型建立肥料颗粒仿真模型。为提高仿真精度,需对Bonding模型进行参数标定。首先通过单轴压缩试验得到包膜肥料颗粒的实际极限破碎位移和极限破碎载荷,在离散元软件中以此为目标依次通过Placket-Burman试验、Steepest ascent试验和Box-Behnken试验确定最优的Bonding模型参数组合。最优条件下单轴压缩试验表明,极限破碎位移和极限破碎载荷与实际值的相对误差分别为0.222%、0.554%。借助外槽轮排肥器验证所得标定参数组合的可靠性,以肥料颗粒破碎率为指标,得到实际与仿真中肥料颗粒破碎率相对误差不大于11.40%,满足施肥机械设计参数优化需求,可为研究包膜肥料颗粒机械破碎机理、优化设计无损排施的新型排肥器提供参考。     

室内人体移动过程对热舒适的影响研究

使用计算流体力学(CFD)技术,结合动网格技术和刚体运动学理论,对室内人体移动进行了动态模拟,得到了人体移动过程中不同时刻室内流场分布.分析了移动过程中的平均温度、平均速度、温度和速度不均匀性指标,并预测了有效吹风温度(TEDT)、空气分布特性指标(ADPI)和吹风感的不满意率指标(PD),比较了不同人体移动速度对以上指标的影响.模拟结果表明,人体移动对室内气流分布和热舒适有短期影响,能提高室内风速的扰动,造成吹风感.     

小麦精少量播种播量检测系统研制

针对小麦精少量播种存在种子相互重叠、播种量准确检测难的问题,该研究以小麦宽苗带精少量播种施肥机为载体,基于红外检测原理,开发了内插式播种量检测传感器。根据种子通过传感器的运动过程,确定系统采样频率为1×103Hz。分别对1、2和3粒种子通过检测区域时的传感器电压进行采样,并通过传感器电压峰值和均值2种方法,确定了区分1粒与2粒、2粒与3粒种子的判定阈值。以衡观35、济麦22和存麦11为对象进行静态试验,结果表明2种方法的平均绝对百分比检测误差分别为7.08%和8.87%,不同品种间最大检测误差分别为0.72%和1.18%。为进一步提高检测精度,对峰值检测法进行修正,修正系数为7.08%。田间试验结果表明,系统的绝对检测误差范围为1.12%～5.63%,平均绝对百分比误差为3.12%,所研制的播种量检测系统具有较高的检测准确率,满足播种量120～180 kg/hm2、作业速度2.5～4.6 km/h条件下的播量检测要求,且具有较好的抗日光和粉尘干扰性能。     

马铃薯不同品种氮素吸收转运规律

为明确内蒙古自治区各类型马铃薯氮素养分吸收特点,给予生产施肥环节中一定的理论支持,选择了5个在内蒙古自治区广泛种植的马铃薯品种(‘大西洋’、‘费乌瑞它’、‘克新1号’、‘陇薯3号’和‘夏坡蒂’),在武川县大豆铺村进行大田试验,对马铃薯各生育时期的不同器官中氮素吸收量、积累速率以及转运量进行测定。结果表明,5个品种马铃薯的氮素阶段积累量的峰值出现于出苗后的60~75 d。早熟品种‘费乌瑞它’氮积累总量最小,为610.85 kg/hm^2;而中晚熟品种‘大西洋’的氮积累总量相对较大,达到847.56 kg/hm^2。全生育期氮素在叶片中的分配呈现递减趋势,在茎秆中的分配呈现低-高-低的变化趋势,在块茎中的分配呈现递增趋势。叶、茎秆、块茎中氮素分配率在全生育期中的变化区间分别为(29.9%,93.0%)、(6.6%,36.7%)和(0,59.9%)。研究表明,不同品种马铃薯氮素吸收方式差异较大,大田施肥管理需做针对性处理。     

自走式红枣捡拾机的设计

由于红枣矮化密植的特点,红枣收获大多依靠人工,效率低下,劳动强度大。为解决这一问题,在已有的红枣捡拾机器的基础上,基于负压产生气吸的原理设计了一种自走式红枣捡拾机,该机器主要由收集装置、清选装置、行走机构、传动机构、动力系统和底盘组成。利用负压收集红枣,该设计能够有效降低红枣捡拾过程中的冲击损坏,具有初步清选的功能,并且实现了自走,提高了劳动效率。     

水平涡轮叶片式精量排肥器设计与试验

为提高排肥均匀性，以大颗粒尿素为研究对象，设计了一种水平涡轮叶片式精量排肥器，对关键参数进行了设计与机理分析，确定了影响排肥均匀性的影响因素和参数范围，并基于离散元仿真软件确定了对数螺旋线叶片曲面参数。以涡轮叶片数量、涡轮转速和排肥口开度为试验因素，进行了排肥量的单因素试验和排肥均匀性的Box-Behnken多因素试验，结果表明，排肥量与转速呈良好的线性关系，决定系数R2不小于0.96，对于确定叶片数量的排肥涡轮，可匹配不同排肥口开度的涡轮底盘并实时控制排肥涡轮转速来调节排肥量，易于实现变量施肥作业，且排量范围内排肥均匀性较好；涡轮叶片数和排肥口开度的交互作用对排肥均匀性影响高度显著，各因素影响的主次顺序为涡轮叶片数、涡轮转速和排肥口开度；当涡轮叶片数为8个、涡轮转速为98r/min、排肥口开度为40°时，排肥均匀性系数为97.24％，实际试验验证结果与优化结果相吻合；对磷酸二胺颗粒肥料的适应性验证试验结果表明，两种颗粒肥料排肥器排肥均匀性系数接近97%，排肥量稳定性变异系数小于2%，排肥器具有较好的排肥均匀性和排量稳定性;对比分析目前常用外槽轮排肥器，设计的水平涡轮叶片式精量排肥器有效地提高了颗粒肥料的排肥均匀性。