日光温室薄膜全自动清洗机研制与试验

针对日光温室薄膜人工清洗劳动强度大、自动化清洗设备缺乏的现状,该研究设计了一种日光温室薄膜全自动清洗机。为减小整机质量并降低成本,采用双蜗轮蜗杆电机分别驱动清洗主机的毛刷与爬升轴;设计地面移位换行装置,用以承载清洗主机沿温室长度方向移动;为实现自动换行清洗,设计棚顶移位换行装置,调整棚顶吊绳安装高度,避免吊绳在换行作业时与棚面产生干涉而影响换行质量或损伤薄膜。基于多传感器融合与数据校验技术,保证清洗主机、棚顶与地面移位装置间的协作实时性、一致性及可靠性。为验证设计方案的合理性与可行性,以参照日光温室跨度、脊高、肩高参数10:1制作模型温室,按外形尺寸5:1加工清洗样机,并进行对齐、倾斜偏移及清洗效果验证试验。结果表明,清洗主机升降时的水平偏移量在±3°以内,左右偏移量在±7 mm以内（换行操作时各偏移量无累积）;地面与棚顶移位换行装置的单次换行误差与多次换行累计误差均在1 mm左右;毛刷材料选型与关键参数设计合理,可对薄膜表面灰尘进行有效清洗,洗净率为95.4%,清洗效果明显该清洗机在丰富国内日光温室清洗装备类型的同时,有效解决了团队前期研发清洗机质量大易伤膜、自动化水平低等问题,为温室大棚薄膜相关清洗设备的设计研发提供了参考。     

文洛型温室棚顶清洗机的研制与试验

针对国内文洛型温室棚顶清洗机械缺乏,人工清洗费时费力的问题,该研究设计了一种棚顶电动清洗机与配套换行作业平台,以实现对文洛型温室的自动清洗。为保证清洗机四轮行走的一致性,设计一种单电机两级减速同步驱动装置;针对电缆与水管收放过程中易发生堆积的问题,设计均匀卷线装置,对收放线过程进行分析,明确卷线半径与线速度的对应关系,优化卷线控制流程,满足了线缆、水管收放与清洗机往返同步的要求;为保证清洗辊刷对棚顶进行均匀可靠清洗,对刷毛与棚顶的接触过程进行了优化分析。样机性能测试表明,清洗最高行进速度为0.265 m/s,停机余量为28.4 mm;辅助换行平均时间为22.84 s,平台与屋顶对轨平均误差为1.6 mm。以薄膜透光率为指标,对清洗机的清洗效果进行试验,结果表明,在行进速度为0.25 m/s、辊刷转速120 r/min、水泵流量34 L/min的情况下,透光率为68%的薄膜经过清洗可提高到86%,清洗效果明显。该清洗机可以满足文洛型温室棚顶的清洗作业要求,对改善室内温光环境,提高果实产量与品质具有重要意义。     

日光温室薄膜清洗机设计及清洗效果试验

针对当前中国日光温室薄膜清洗效率低及清洗困难的问题,该文研制了一种半自动日光温室薄膜清洗机。整机包括清洗与行走部分,清洗部分主要包括直流电机、2组不同减速比减速器、清洁毛刷以及支撑滚筒,依靠拉绳收放完成升降,实现温室薄膜上下不同位置清洁;行走部分用来整体平移清洗部分,其上的放置平台采用偏心结构设计,方便清洗部分从薄膜放置到行走装置及再次清洗时移动到薄膜表面。以薄膜透光率为指标,开展了清洗速度、喷水压力与流量、刷毛长度对清洗效果影响的研究,得出合理的清洗爬升速度为2.8～5.6 m/min,喷水流量为2～3.5 L/min,毛刷接触薄膜长度为3 cm。通过对自然条件下使用3个月的新换薄膜进行试验,得到清洗后薄膜透光率最高可达90%,与同时更换未清洗薄膜相比提高15个百分点。该装置的使用在减小劳动强度的同时,提高了日光温室薄膜清洗效率、改善了棚内光照条件。     

振动喷淋式蔬菜清洗机的研究

为实现蔬菜净菜机械化,对振动喷淋式蔬菜清洗机的工作原理和基本结构进行了研究,并分析了蔬菜在清洗过程中的运动和受力情况,以及叶类蔬菜的损伤机理。实验中清洗池容积为3.8×1.2×0.45 m³,清洗液2000 L。振动时间3～7 min,振幅60 cm,转速：叶类蔬菜为5～7 r/min,块茎类蔬菜为80～90 r/min;喷淋的水流速度为24 m/s时的运动参数较为合理。     

新型蔬菜清洗机的研制

分析了超声波和气泡作为蔬菜清洗动力的机理。设计制造了以超声波和气泡为清洗动力的蔬菜清洗试验机。以试验机为基础进行蔬菜清洗正交试验,确定了适合蔬菜清洗的工艺参数：超声波功率450 W、气泡强度25 m³/h、清洗时间4 min。以此试验参数为依据研制了蔬菜清洗机。试验表明,该清洗机每小时清洗叶类蔬菜120 kg以上,其洗净率大于95%,破损率小于2%;每小时清洗根茎类蔬菜240 kg以上,其洗净率大于90%,破损率小于1%。     

气吹式粮油作物脱出物清选悬浮速度测量装置设计与试验

物料悬浮速度是研究物料清选技术及装备的重要基础数据,针对作物经联合收获脱粒后的待清选脱出物的特点,根据物料悬浮原理及清选工况特点,该文设计了一种竖直吹气式的农业物料悬浮速度试验装置,并设计分段悬浮试验测量了收获期谷子、荞麦、燕麦经稻麦联合收割机收获后的待清选脱出物各组分的悬浮速度。结果表明:谷子脱出物籽粒、穗瓣、茎秆、叶子的悬浮速度分别是:4.29~8.88、1.03~6.48、1.71~6.09、1.03~3.09 m/s;荞麦脱出物籽粒、分枝、茎秆、叶子的悬浮速度分别是:4.47~10.18、1.85~5.18、2.80~8.37、0.76~2.99 m/s;燕麦脱出物籽粒、种皮、分枝、茎秆、叶子、未脱皮籽的悬浮速度分别是:4.35~11.01、0.62~1.71、1.62~4.52、1.14~6.28、0.91~3.56、3.24~9.48 m/s。谷子、燕麦籽粒的悬浮速度可与其大部分轻杂物的悬浮速度区分开,燕麦籽粒的悬浮速度与其未脱皮籽的悬浮速度相接近;荞麦籽粒的悬浮速度可与其小部分轻杂物的悬浮速度区分开。该研究可为农业物料机械清选技术及装置的研发提供参考。     

籽棉团悬浮速度的理论算法与试验验证

针对常规悬浮速度理论值与测试值偏差大的问题,该研究以常规悬浮速度理论为基础,通过量纲分析法和力平衡原理,建立籽棉团物理属性与阻力系数之间的关系,提出一种轻软可压缩颗粒悬浮速度理论模型。在棉田测试单颗棉桃完全开裂时所含籽棉团直径,确定气力输棉管道最小直径,并通过管流雷诺数和绕流雷诺数计算确定阻力系数。用体积法测试籽棉团密度,用等密变径法制备6种不同密度、18种不同直径的球形籽棉团试样并进行悬浮速度试验测试。结果表明,单颗棉桃全开裂时直径变化范围在38～54 mm之间,此范围内管流和绕流雷诺数都大于500,阻力系数为0.44;籽棉团松散密度范围为20～90 kg/m³,半压实密度范围为90～220 kg/m³;籽棉团悬浮速度测试值从直径比(籽棉团直径与管道直径之比)大于0.6开始与常规悬浮速度理论值偏离,直径比等于1时籽棉团悬浮速度测试值不等于0。采用该研究提出的理论算法时,得到的籽棉团悬浮速度分布特征和大小与测试结果基本吻合,平均相对误差为4.6%,并通过方差分析验证了该研究提出的理论算法的有效性。这为籽棉、羊毛和驼绒等轻软可压缩物料的气力输送...     

基于改进YOLOv5l的轻量化鸭蛋裂纹检测算法

鸭蛋裂纹检测技术对于禽蛋加工工厂实现智能化蛋品检测、分级具有重要意义。该研究针对鸭蛋裂纹检测流程复杂、计算量大、模型尺寸大等问题,提出了一种基于改进YOLOv5l(you only look once version5 large)的轻量裂纹检测算法,通过在黑暗条件下使用LED灯照射鸭蛋,根据裂纹蛋壳与完好蛋壳透光性不同产生的图像差异进行检测。通过在YOLOv5中引入Ghost＿conv模块,大大减少了模型的浮点计算量和参数量,并在模型的骨干网络中加入ECA(efficient channel attention)注意力机制以及使用多尺度特征融合方法 BIFPN(bi-directional feature pyramid network),增加模型对有效信息的关注度,以提高算法检测精度。同时使用CIoU与α-IoU损失函数融合后替代YOLOv5原始GIoU函数加速回归预测。利用自建的鸭蛋裂纹数据集验证改进后模型的性能,结果表明,本研究提出的改进YOLOv5l网络模型检测精准率为93.8%,与原始YOLOv5l模型相比,检测精度提高了6.3个百分点,参数量和浮点计算量分别减少了30.6...     

空竹悬浮细胞系的建立

竹子悬浮细胞培养比较困难,本研究首次获得空竹悬浮细胞.以空竹种胚为材料诱导愈伤组织,建立稳定的悬浮细胞培养体系;通过固体培养法获得悬浮细胞来源的愈伤组织,可为竹类悬浮细胞系遗传转化或诱变后单克隆的筛选提供材料.空竹种胚在3/4MS+500mg/L脯氨酸+500mg/L谷氨酰胺+300mg/L胰蛋白胨+3.0mg/L 2...     

苜蓿细胞悬浮培养与耐受高浓度PEG变异体的筛选

本文对紫花苜蓿的细胞悬浮培养、悬浮细胞系的建立、离体辐射效应和高浓度ＰＥＧ耐受性变异体的筛透进行了研究。结果表明：１．高浓度的２，４．Ｄ（５～１０ｍｇ／Ｌ），低浓度的ＡＢＡ（０．１～２ｍｇ／Ｌ），高浓度的蔗糖（６％～９％），较高的离子强度，以及逐步缩短继代时间，均有利于胚性悬浮细胞系的快速建立。相反，细胞分裂素，高浓度的ＮＨ和ＧＡａ的存在，不利于悬浮系的建立。细胞分裂素（４ＰＵ３０，ＫＴ或ＢＡ）可促进细胞的团聚，不利于细胞的分散。此外，低浓度的２，４－Ｄ，４ＰＵ３０（或ＢＡ，ＫＴ）和ＡＢＡ的配合使用，在悬浮培养基中可形成大量的体细胞胚。２．辐射处理悬浮细胞的最适剂量为２０～６０Ｇｙ。３．未经改造的初期悬浮培养物远较悬浮细胞系对高水势敏感。４．胚性悬浮细胞系经２０Ｇｙ的γ射线处理，筛选出了对１５％ＰＥＧ水势（约－１１巴）耐受性的克隆６个，并获得了一批再生植株，从２０％ＰＥＧ（约－１５巴）筛选出１个抗性克隆。抗性细胞系对高浓度ＰＥＧ和ＮａＣｌ产生的水势在细胞水平表现出很强的抗性。     

基于图像处理-深度学习的孵前种鸭蛋外部品质在线无损检测

种鸭蛋的品质影响着孵化率和健雏率,挑选优质种鸭蛋孵化不仅可以减少孵化占用的资源,还可以及时将不适宜孵化的种鸭蛋筛选出另做它用,避免其孵化失败造成浪费。为了对不同外部品质的孵前种鸭蛋进行检测分级,该研究设计了一种基于图像处理和深度学习的种鸭蛋外部品质检测系统。在传送轨道上获取种鸭蛋的透射图像后,选取多张鸭蛋图像中的最大长轴计算形状特征,通过交错值衡量大小头相似度;在伽马变换平衡图像颜色后,使用HSV分割提取脏污特征图来计算脏污面积;采用自适应阈值分割和脏污特征图掩膜对图像样本数据进行预处理,搭建裂纹识别网络CrackNet来识别脏污鸭蛋的裂纹。结果表明,该检测系统可计算种鸭蛋的大小、蛋形指数、脏污面积和大小头相似度,检测表面裂纹,计算所得长轴和蛋形指数的均方误差仅0.220 2 mm²和0.000 058,CrackNet的裂纹识别准确率为98.03%,研究结果可为入孵前种鸭蛋的筛选工作提供技术支持。     

稻田开放式自动化养鸭设备的研制及试验

为了解决鸭稻共作过程中依靠人工饲养鸭子费时费力的问题,加速推广具有良好经济效益和社会效益的水稻生态农业模式,该文设计了一种以单片机为控制核心,在无人值守情况下在稻田中自动化养鸭设备。该设备放置在稻田的输水渠上不占农田,由太阳能电池板产生的能量驱动,能够按照昼夜变化规律运行,早晨05:30后自动开门,傍晚18:00奏音乐唤鸭回笼并能自动补料、给水和关门。由于料斗放置在田间,饲料容易受潮而结拱影响补料量控制的精准度,设计了振动式料斗破拱装置,试验确定了破拱装置的振动偏心距为30 mm、转速为1 200 r/min。田间试验结果表明,在自动门延迟关门1 min和声音响度100 d B时,鸭群回笼率达到97.5%以上;自动化养鸭设备饲养鸭群体质量增长与人工喂养无显著性差异(P0.05)。该研究成果对鸭稻共作技术的推广应用具有重要意义。     

田螺脱壳清洗机振动筛的设计与试验

为减轻田螺脱壳清洗的劳动强度,设计研制了一种结构简单、操作方便的振动式的田螺脱壳清洗机。通过对振动筛曲柄摇杆机构的尺度综合分析,以传动角最大为寻优目标计算出机构的曲柄、连杆、摇杆长度分别为8、180、220 mm;通过机构运动分析和试验研究,得出曲柄转速在600 r/min左右时,脱净率可达96%。     

基于透射图像的高压脉动腌制咸鸭蛋含盐量检测

含盐量是衡量咸鸭蛋品质的重要指标。为了利用机器视觉技术实现高压脉动腌制咸鸭蛋含盐量的无损检测。该研究采用工业相机和透射光源搭建咸鸭蛋的透射图像采集装置。采用图像整体特征和长轴截面光强度特征两种特征提取方法,利用多元线性回归、支持向量机回归两种算法,建立对蛋清、蛋黄及全蛋含盐量以及蛋黄指数的定量预测模型。结果表明,随着咸鸭蛋腌制时间的增加,其透光性显著提高。同时,透射图像蛋黄的所在视野区域会随着含盐量的增加而呈现规律性的变化。基于图像整体特征建立的蛋清、蛋黄、全蛋含盐量模型较优,在蛋黄指数预测下基于长轴截面光强度特征所建模型较优。其中,基于图像整体特征所建立的蛋黄含盐量支持向量机回归（support vector regression, SVR）模型最优,测试集相关系数（test set correlation coefficient, R_p）、测试集均方根误差(root mean square error of prediction, RMSE_p)、相对分析误差（residual predictive deviation, RPD）分别达到0.8460、0.3416、1.898;基于长轴截面光强度特征建立的蛋黄指数多元线性回归（multiple linear regression, MLR）模型最优,测试集相关系数R_p、均方根误差RMSE_p、相对分析误差RPD分别为0.8318、0.0743、1.916。该研究结果为咸鸭蛋含盐量的快速检测提供理论依据和技术支持。     

淋蜡式皮蛋封蜡机的设计与试验

为改善皮蛋手工封蜡质量,降低工人劳动强度和提高生产效率,该文研究了一种皮蛋机械淋蜡式封蜡方法,并根据实际生产要求,研制出一种淋蜡式皮蛋封蜡机。通过工作装置的设计与分析,得出皮蛋蜡膜厚度与液态石蜡温度、皮蛋输送速度紧密相关的结论。涂蜡试验表明皮蛋涂蜡量随蜡液温度的升高而减少,随皮蛋输送速度的加快而增加;根据试验结论和生产要求,淋蜡式皮蛋封蜡机的较优工作参数为淋蜡箱内加热温度105℃,电机运行频率40 Hz,能够达到皮蛋封蜡生产要求,该技术具有很广阔的市场前景。     

提高鸭蛋清洁度的层叠式笼养蛋鸭笼底网的优化设计

为解决层叠式蛋鸭笼养设备在笼养鸭过程中出现鸭蛋表面脏污严重的问题,该文优化设计了蛋鸭笼底网外形尺寸参数。该文建立鸭蛋滚落运动仿真模型,利用二分法确定笼底网坡度合理范围。基于笼底网坡度合理范围,综合考虑笼底网间距、笼底网直径、笼底网质量及最大位移变形,建立笼底网优化数学模型。以有限元软件ANSYS为计算平台,采用三因素四水平相应曲面分析法,并基于最大位移变形响应面对蛋鸭笼底网尺寸参数进行寻优,寻优结果中笼底篦漏孔最大的一组解为最优解。优化结果较优化前,笼底网坡度增大至8.5°,笼底篦漏孔增大29.2%,笼底网最大位移变形量下降18.1%;为进一步检验优化结果可行性,该文利用优化后笼底网进行蛋鸭笼养试验。试验结果显示,蛋鸭笼底网优化后显著提高了鸭蛋清洁度,对毛羽品相、产蛋率及鸭蛋破损率无显著影响。该研究可为禽类笼养设备笼网的研制提供参考。     

枸杞振动采收机理分析与试验

为深入研究枸杞振动采收机理,该文基于果-蒂分离条件及枸杞枝条间的动态传递特性进行试验研究分析,获得枸杞振动采收条件。利用振动分离试验台进行结果枝果-蒂振动分离试验,探寻最优采摘效果的振动参数组合,即激振频率18.22 Hz、激振振幅7.87 mm和枝条通过装置的行进速度20.93 mm/s,分析该组合参数下结果枝的加速度响应,获得枸杞果-蒂分离条件。在田间采用高速摄像系统对枸杞枝条间的振动传递情况进行跟踪拍摄,并用高速运动分析软件Pro Analyst对枸杞枝条的动态响应进行分析,获得枸杞三级枝和结果枝(四级枝)的加速度响应关系。对试验结果进行分析,获得了不同激振情况下枸杞振动采收所需加速度,即当所有结果枝被直接激振时,被激振处的加速度需要达到518.38~551.06 m/s~2,结果枝末端加速度需要达到347.64~390.56 m/s~2;当存在结果枝未被直接激振,而三级枝全部被直接激振时,三级枝被激振处加速度需要达到1 738.20~1 952.80 m/s~2。该文研究结果可为枸杞机械化采收提供参考。     

利用机器视觉与近红外光谱技术的皮蛋无损检测与分级

为了对优质蛋、次品蛋和劣质蛋这3种皮蛋进行检测及分级,该文应用机器视觉结合近红外光谱技术,研究利用皮蛋凝胶品质无损检测的分级方法。首先采集皮蛋透射光图像,提取18个图像颜色特征值,然后将所提取的18维特征利用主成分分析(principal component analysis,PCA)进行降维,对PCA降维后的3个主成分建立遗传算法优化支持向量机(genetic algorithm-support vector machine,GA-SVM)分级模型,把皮蛋样本分为两大类:可食用蛋(优质蛋与次品蛋)与不可食用蛋(劣质蛋),劣质蛋测试集识别率为100%。然后在机器视觉分类结果的基础上,利用近红外光谱技术获取可食用蛋(优质蛋与次品蛋)的原始光谱,并进行多元散射矫正(multiplicative scatter correction,MSC),利用竞争性自适应重加权算法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)降维提取特征波长,基于支持向量机(support vector machine,SVM)对特征波长变量建立分级模型,区分出优质蛋与次品蛋,优质蛋测试集识别率为96.49%,次品蛋识别率为94.12%。研究结果表明:基于机器视觉和近红外光谱进行皮蛋凝胶品质无损检测分级是可行的。     

当前肉鸭饲养存在的问题及对策

中国是水禽养殖大国。近年来,由于饲养肉鸭成本比快大肉鸡低,经济效益每只1．5～2元,市场消费量越来越大,使中国肉鸭业得到了快速发展,涌现出一大批肉鸭一条龙企业。但由于制种、防疫工程、饲养设施、疾病和饲养管理技术等方面还存在着诸多问题,直接影响了中国肉鸭业的健康发展。该文较为系统地分析了当前存在的问题,介绍了肉种鸭健康养殖的一些饲养管理技术,为中国今后肉鸭业的健康发展提供了参考。     

当前肉鸭饲养存在的问题及对策

中国是水禽养殖大国。近年来，由于饲养肉鸭成本比快大肉鸡低，经济效益每只1.5～2元，市场消费量越来越大，使中国肉鸭业得到了快速发展，涌现出一大批肉鸭一条龙企业。但由于制种、防疫工程、饲养设施、疾病和饲养管理技术等方面还存在着诸多问题，直接影响了中国肉鸭业的健康发展。该文较为系统地分析了当前存在的问题，介绍了肉种鸭健康养殖的一些饲养管理技术，为中国今后肉鸭业的健康发展提供了参考。