自动平地机的激光平面系统研究与试验

为了保证农业高产、稳产，提高农业的效益而研制了自动平地机的激光平面系统。主要研究了半导体可见光激光器经过聚焦、准直后的光强和能量分布特性，根据太阳光和扫描激光信号的差异，设计并制作了激光发射器、激光接收器和控制器，并作了自动平地试验。试验结果表明：该系统的技术性能与国外同类产品技术性能基本一致。工作半径２００ｍ，平地精度±１ｃｍ。在该系统控制下可平平面、平坡面和开沟。该系统不仅适用于农业，也可用于水利工程、机场、铁路、高速公路和建筑工地的场地平整。     

1PJY-3.0型综合激光平地机的研制

由于受土地平整机具自身缺陷和人工操作平整精度有限的制约,土地平整精度在达到一定程度后就无法继续提高。为此,设计了1PJY-3.0型综合激光平地机。该文介绍了该机的总体结构、工作原理、关键部件的设计以及试验效果。试验结果表明：该机作业后,方田面积达到0.5 hm²以上,平地精度≤±(1.5～2) cm,灌溉节水30%～45%,平整后的田块在灌水沉淀后即可进行机械插秧作业。     

水田激光平地机调平系统动力学模型的验证试验

机械液压系统的动力学模型是表达系统动态特性的有效方法之一,常应用在运动机构的高精度控制设计中,然而在应用模型之前,其准确性需要经过试验验证。该文在课题组已建立了水田激光平地机调平系统的动力学模型,且对模型的准确性做了初步验证的基础上,对模型的准确性进行更严谨的试验验证与完善。首先,设计并搭建一个接近模型假设前提的试验平台,即为平地铲物理系统提供稳定安装平台,其次是各铰链连接间隙合理、配备比例流量换向阀。然后展开试验,这主要包括两部分:第一是比例流量阀的流量增益系数的标定,通过大量的恒流输入和正弦输入试验,同时测定电流与流量后,得出其试验关系。第二,对调平系统进行正弦振动试验,通过给控制电路不同频率与幅值的输入电流,对比平地铲水平倾角测量结果与相同输入时的仿真结果。试验结果表明,所选用的比例流量换向阀输入电流与输出流量存在较理想的比例关系;平地铲水平倾角测量值与仿真结果比较吻合,模型能够反映调平系统的动态特性。该文为下一步调平系统结构改进,以及实现基于动力学模型的调平控制算法提供理论基础,采用的比例阀流量增益系数标定方法和系统模型验证方案对其他机电液一体化装备的动力学模型验证具有借鉴意义。     

水田激光平地机调平系统动力学建模

为实现基于动态过程模型的控制,提高平地机调平控制系统控制精度和稳定性,该文建立平地机调平系统动力学模型。水田激光平地机调平系统是一种典型的机械电控液压一体化结构,该文建立其从比例阀输入电流至平地铲水平倾角的动力学模型。首先根据平地机调平物理系统结构与工作原理,在简化和假定条件下,建立平地机调平系统受力分析图,以此分析和建立基于微分一代数方程的动力学模型,即DAE(differential—algebraic equations)模型。通过求解DAE模型,得出输入电流与输出平地铲角度的仿真结果,并用试验方法将仿真结果与实际结果对比来验证模型。结果表明该文提出的系统模型能较好地描述平地机调平系统动态响应。该文提出的研究方法不仅对不同机型的平地机机械设计与控制系统设计有指导意义,还对其他机电液一体的农机作业机械动力学建模与试验验证提供参考。     

激光平地乳芽直播节水效果的研究

我国水资源严重短缺，农业生态环境急剧恶化。农业是我国的用水大户，约占全国总用水量的72％；水稻生产又是农业生产中的用水大户，在东北地区平均每公顷用水7 500～9 000 m³。故此，研究水稻生产中的节约用水，保护生态环境和节本增效等问题，具有重要的经济和社会效益。该文利用自动控制理论，研究了激光平地机组的结构和工作原理；通过在辽阳市太子河区景尔屯村进行的20 hm²激光平地乳芽直播田间试验，对激光平地的作业效果和泡田过程中的节水、节地效果进行了试验研究，在测试泡田用水量的过程中，利用秒表、乒乓球等设备实时地测试了田块的进水口流量，实践证明此方法成本低，操作简单，测试结果准确可靠。结果表明，激光平地可节约泡田用水21.578％ ，节约土地 0.92％；乳芽直播可节约泡田用水25.888%。     

农田土地激光平整技术应用及初步评价

平整土地是一项改进田间地面灌水质量的重要措施,作为世界上最先进的土地平整方式——激光平地技术已在欧美发达国家广泛应用。该文介绍了激光平地设备的构成和工作原理,在初步应用基础上,对激光平地效果、作业效率、平地成本等进行了分析评价。结果表明激光平地方法可以使田块平整精度指标达到小于２ｃｍ的水平,在目前华北平原井灌区内现有农田地面平整状况下,土地平整精度每改善１ｃｍ所需投入的直接平地费用约为８３ＲＭＢ元／ｈｍ^２。     

激光控制平地方法的经济可行性分析

根据激光控制土地精平试验结果和不同田面平整精度处理下的田间畦灌对比试验数据,对激光控制平地成本费用和节水增产效果进行分析,完成激光控制平地方法的经济可行性分析。土地精平成本费用随田面平整绝对改善度的增加呈线性增长,节水增产效益随田面平整精度的提高明显增加。在激光精平效果3年持续期内,考虑激光控制平地设备折旧下的静态效益费用比值为1.8,动态下的相应比值为1.6。农田生产力提高带来的节水增产效益超过土地精平成本的事实表明,在我国现状条件下采用激光控制平地方法可以获得较好的收益回报。     

水田激光平地机激光接收放大电路的优化设计

为解决水田激光平地机平地铲高程定位稳定性问题,该文采用试验方法研究了激光接收器的光电转换特征,对光电转换电路和放大电路参数进行了优化设计。并对影响激光接收器光电转换信号幅值的接收距离、太阳辐照度噪声、振动噪声与有效激光信号幅值频率等因素开展了相关性试验。试验结果表明,随着激光接收距离增加,接收到激光能量减小,激光光电转换信号幅值随接收距离增加按负指数衰减;随着阳光辐照度增加,光电转换硅光电池背景电流增加,光电转换效率降低,激光光电转换信号幅值按负指数衰减,而光电转换噪声按指数规律显著增加;机械振动噪声频率相对固定在低频段。在试验分析基础上,该文采用硅光电池内部等效电容和外接电感的直接光电转换电路,将激光脉冲电流信号调制为交流电压信号,优化带通放大电路参数,降低放大电路带宽对阳光辐照噪声和振动噪声的衰减,以提高激光接收器放大电路的信噪比。进一步田间试验表明,当采用定制的福田KF308发射器旋转频率为600 r/min,设计优化后的激光接收器可满足水田激光平地机的高程可靠定位检测要求。     

激光控制平地系统控制技术的研究与试验

该文基于模糊控制理论,研制开发了一套与中国常用中等功率拖拉机匹配、面向旱田土地精细平整作业、具有自主知识产权、价格低廉、性能优良的激光平地机的控制系统。试验结果表明：研制的液压控制装置具有良好的静动态特性,泵的卸荷压力为0.4 MPa,平地铲提升时的滞后时间为80 ms,下降时的滞后时间为44 ms,并且无静沉降;激光控制平地系统的平整精度可达到2.5 cm,作业效率0.81 hm²/h。     

采用倾角传感器的水田激光平地机设计

研制的采用倾角传感器的激光平地系统用于南方水田土壤的平整。平地机具通过三点式悬挂机构与拖拉机相连接,用左右两个油缸实现升降,由普通三位四通电磁换向阀控制油缸,分别采用激光与倾斜传感器实现平地机具左右侧升降控制。试验结果表明,采用倾角传感器的水田激光平地机在水田的平整精度能基本满足农艺要求。     

温室环境自动检测系统

温室环境是温室内作物生长的先决条件。目前我国温室环境的管理大部分是靠人工根据经验进行的，从而降低了作物生产的质量，因此温室环境的自动检测和控制是急需解决的课题。文中研究提出的温室自动检测系统，采用了专家系统指导下的实时处理方法，可及时方便地向用户提供技术指导和技术咨询服务，建立了友好的人机界面。     

双螺杆食品挤压机计算机控制系统研究

为了提高双螺杆食品挤压机挤出食品的质量，在对挤压过程进行了分析和研究的基础上，研制了一套计算机控制系统。该系统能够自动控制双螺杆食品挤压机的各区温度和机头压力，能够在计算机屏幕上实时模拟挤压机的工作状态。经现场使用表明，该控制系统工作稳定、可靠，操作方便，省时、省工，确保了双螺杆食品挤压机挤出食品的质量的提高。     

水果表面缺陷自动检测系统中的人工智能方法研究

通过计算机视觉技术获取了带有各种表面缺陷的苹果图像并进行预处理，采用自适应特征聚类（ＳＡＦＣ）神经网络与模糊加权决策树（ＦＷＤＴ）相结合的方法实现了缺陷区域的准确检测和详细分类。实验结果表明，用人工智能方法进行表面缺陷检测，具有良好的抗噪容错能力并能有效地克服传统图像分割方法适应性差的缺点，提高判别准确率和分类精度。     

猪的饲养管理自动化

就猪的饲养管理自动化进行了讨论，内容包括饲喂自动化系统、种猪性能测定自动化设备以及环境控制和废水管理自动化设施等。     

一种利用温湿图评价密闭式鸡舍通风系统性能的方法

从控制的角度考虑，可将鸡的适宜生存环境条件物化成由相应的干球温度和相对湿度构成的二维平面。在受控状态下，以满足鸡的生存需求为基本出发点、以追求鸡的最大生产量为优化指标，反推其可忍受的舍外天气条件，然后在温湿图上生成一个反映鸡的生存环境和高产环境能力的控制区域。上述方法可用于有效地评价鸡舍通风系统的性能。     

县级农业资源管理信息系统建设——GIS方法应用

以密云县农业资源管理信息系统（ＭＡＲＭＩＳ）的建设为例，探讨如何用ＧＩＳ技术建立县级农业资源管理信息系统。介绍了ＭＡＲＭＩＳ总体方案设计，着重于系统建设的前期方案设计和数据库建立等方面的讨论。     

9SZ-2.5A型饲料加工成套设备的设计研究

详细介绍了９ＳＺ－２．５Ａ型饲料加工成套设备的设计原理、依据、设计方法及其结构，并总结了该机的性能特点。     

基于机器视觉的玉米施肥智能机器系统设计概述

分析了采用机器视觉识别大田玉米的生长状况进而实现大田玉米定时、定点、变量精确施肥和实现农业机组的视觉自主导航和无人驾驶的机理。重点介绍了开发研制的玉米施肥智能机器系统的总体设计和所采取的相关技术的概况。     

我国土地资源安全预警体系构建初探

从土地资源安全预警的内涵、类型、框架体系、一般流程、研究重点等方面对国内外土地资源安全预警研究进行归纳和总结,探讨了构建我国土地资源安全预警系统的总体思路.以广州市耕地安全为例,采用目标预警法进行了实证研究.结果表明,广州市耕地安全度呈下降趋势.我国土地资源安全预警研究取得了一定进展,但在实践中还有大量问题有待深入,还需要制定统一标准的安全预警技术规程.