苹果可溶性固形物近红外光谱在线检测影响因素研究

光谱仪的性能和样品运动速度是影响近红外光谱在线检测精度的重要因素.三款配置了不同光栅的短波光谱仪被用于在线检测苹果的可溶性固形物含量.分别考察不同光谱仪和五种苹果运动速度对苹果可溶性固形物在线检测精度的影响.经比较,在0.190m/s速度下,使用QE65000光谱仪建立的偏最小二乘模型预测结果最优.最优预测模型的相关系数为0.814,预测均方根误差为0.776.Brix.结果表明选择合适的样品运动速度和光谱仪可提高苹果可溶性固形物在线检测的精度.     

基于光子传输模拟与卷积神经网络的苹果品质检测

针对传统果蔬品质检测方法中因样本数量不足而导致检测误差大的问题,提出了一种基于面光源下光子传输模拟的苹果品质检测方法。以苹果为研究对象,采用蒙特卡洛方法仿真光子在苹果双层平板模型的运动轨迹,快速得到20000幅苹果组织表面光亮度分布图像,以光学参数作为标签,输入卷积神经网络进行训练,将得到的模型进行微调迁移,应用到少量实测苹果光谱图像的数据集上进行光学特性参数的反演,最后将该网络模型全连接层的输出结果与苹果品质建立关联,实现对苹果糖度及硬度的无损检测。结果表明,果肉吸收系数μa2反演准确率为93.24%,果肉散射系数μs2反演准确率为92.54%;与传统光学参数方法相比,苹果品质分类模型糖度和硬度的预测准确率分别提高了5.87、6.48个百分点,苹果品质回归模型糖度和硬度的决定系数分别提高了0.1397和0.088,与基于点光源的预训练模型相比达到了更好的效果。     

基于混合线性分析的苹果糖度近红外光谱检测

将主要用于纯组分定量分析的混合线性分析法的一种变形算法（HLA/XS法）移植到苹果糖度这一非纯组分含量指标的近红外光谱检测中,并与偏最小二乘法（PLS）进行比较.应用结果表明,虽然最佳的HLA/XS校正模型（18个主因子）比最佳PLS校正模型（11个主因子）复杂,但其精度却明显优于PLS模型：利用校正集的28个苹果样本建立的糖度HLA/XS校正模型,其相关系数r2和校正标准偏差SEC分别为0.925 09和0.406 18;该校正模型经预测集的11个样本验证,r2和预测标准偏差SEP分别达到0.876 11和0.484 80.HLA/XS糖度模型对苹果光谱的SEC和SEP分别比PLS法的SEC（0.414 73）和SEP（0.504 73）减小了2%和3.9%.结果表明,在诸如苹果糖度这一类农产品品质综合指标（非纯组分含量指标）的光谱检测中,应用混合线性分析法（HLA/XS）进行定量分析是可行的.并且其结果可与偏最小二乘法（PLS）的结果相同.     

太阳能干燥室内部气流场分布CFD数值模拟

为研究太阳能干燥室内气流场分布和构建气流运动模型,基于计算流体动力学(CFD)技术,运用标准k-ε模型对给定的不同气流速度对干燥室内气流分布的影响进行数值模拟.结果表明,与气流速度2 m/s和10 m/s相比,气流速度为6 m/s时干燥室内的速度分布满足要求,且气流分布更为均匀.     

双圆盘割草机切割器虚拟样机设计与试验

应用SolidWorks的参数化设计功能建立9YG-130型双圆盘割草机切割器各零部件三维实体模型,通过约束装配完成虚拟样机设计,将模型导入动力学分析软件ADAMS后进行运动仿真,得到了切割机构在前进速度2.78 m/s、刀盘转速2 000 r/min时刀片顶点的运行轨迹,根据运动轨迹可计算其重割面积。对模型进行四因素三水平虚拟正交试验,采用Design-Expect 8.0软件进行方差分析,结果表明,最佳取值为vg=57.01 m/s,vj=2.76 m/s,h=34.06 mm,m=3时割草机的重割率得到有效降低。通过实际样机试验结果验证了该设计满足割草机对草业技术的要求,提高了设计效率和准确性。     

手机联用的苹果糖度便携式检测装置设计与试验

基于可见/近红外光谱技术设计了手机联用的苹果糖度便携式检测装置,旨在通过优选特征波段确定适合苹果糖度检测的波段范围及光学传感器,并通过与手机的联用完成苹果糖度的高效、便携、低成本的无损检测。选择STS-NIR微型光纤光谱仪（波长范围650~1100nm）,利用实验室自行搭建的光谱采集平台对120个苹果进行光谱采集,通过偏最小二乘（PLS）算法对全波长数据进行建模,并采用连续投影法（SPA）、遗传算法（GA）和竞争自适应重加权抽样法（CARS）等变量选择方法对全波长进行特征波段的识别来选择有效波长。变量选择结果显示,所得3组特征波段含有重合项,且均包含与苹果糖度有关的变量。利用偏最小二乘（PLS）算法建立关于苹果糖度基于3组特征波段的预测模型,并对3组结果进行分析,包括对预测相关系数、预测均方根误差比较等,来评估所建模型的准确性。试验结果表明,利用3组特征波段所得建模结果均比较良好,预测相关系数都在0.93以上,其中GA-PLS模型对苹果糖度的预测效果最优,预测相关系数可达0.9447。根据上述所得特征波段的高度重合项,确定了检测苹果糖度的特征波段及其对应的光学传感器,并基于所设计的苹果糖度便携式检测装置对另取的40个苹果进行试验验证,苹果糖度的预测相关系数可达0.8822。结果表明,本文所设计的基于特征波段的手机联用的苹果糖度便携式检测装置,成本低、便于携带、检测准确率高,具有实现苹果糖度的实时无损检测的可行性。     

苹果强制通风预冷试验

对苹果强制通风预冷过程进行了试验研究.考察了湿冷空气风速、相对湿度和温度以及预冷筐空隙率对预冷时间的影响.结果表明,预冷的最佳操作风速为1.5 m/s.采用低温高湿(温度4℃,相对湿度80%以上)气流对苹果进行预冷能取得良好的效果.当风速达到1.5m/s以上时,空隙率的改变对预冷时间影响不大;而风速小于0.75 m/s时.空隙率增加会明显减少预冷时间.     

基于水果无损糖度检测结果的分拣技术研究

【目的】为了解决传统水果糖度检测装置体积庞大、造价昂贵、不易推广、检测过程中需要破坏样品等问题。【方法】课题组设计了一款基于安卓手机进行苹果无损糖度检测并结合柔性分拣技术进行苹果多级分拣的系统,分析了该系统的创新点及软硬件设计,并选取80个无外部机械损伤和缺陷的红富士苹果进行了系统调试与试验,通过手机对每个苹果拍摄4次照片,在手机App中将光谱信息转化为数字信号,再进行模型分析和处理,最终将测量糖度数值显示在手机App上。【结果】经过多次测量,该系统检测误差为0.64%～8.37%,精度较高,能够较好地与模型拟合。【结论】1）该系统能够很好地实现苹果糖度无损检测,并且通过糖度和大小两项指标对苹果进行多级柔性分拣可以提高苹果质量,收获口碑,提高区域知名度,以点带面,带动地方经济发展,推动乡村振兴;2）目前试验中所采用的水果均为无外部机械损伤和缺陷、无病害的苹果、梨等薄皮水果,针对内部有损害或表面有破损的苹果或其他类型水果的糖度检测模型还需要进一步研究。     

可移动式苹果内部品质果园产地分级系统

为满足苹果内部品质产地检测分级需求,本研究研发出检测模块和分级模块,构成可移动式苹果内部品质果园产地分级系统。在此系统的基础上,以苹果糖度和霉心病为代表品质指标,提出一种基于乘法效应消除（Multiplicative Effect Elimination,MEE）的光谱校正方法,用于消除苹果物理属性差异导致的有效光程变化对光谱的影响。利用该系统获取苹果600~900 nm漫透射光谱数据,分别采用多元散射校正（Multiple Scattering Correction,MSC）、标准正态变量变换（Standard Normal Variate Transform,SNV）和MEE算法对苹果光谱预处理后,建立糖度偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression, PLSR）预测模型和霉心病偏最小二乘判别（Partial Least Squares - Discriminant Analysis,PLS-DA）模型。结果表明,MEE算法相比于MSC和SNV算法建模结果更好,糖度预测模型的校正集相关系数（Rc）、校正集均方根误差（Root Mean Square Error of Calibration,RMSEC）、预测集相关系数（Rp）和预测集均方根误差（Root Mean Square Error of Prediction,RMSEP）分别为0.959、0.430%、0.929和0.592%;霉心病判别模型的校正集敏感性、校正集特异性、校正集准确率、预测集敏感性、预测集特异性和预测集准确率分别为98.33%、96.67%、97.50%、100.00%、90.00%和95.00%。将建立的最佳预测模型导入分级系统进行试验,结果表明该系统的分级准确率为90.00%,分级速度约3个/s。该系统具有成本低、结构简单、移动方便等优点,可以满足苹果内部品质果园产地检测分级需求。     

基于MBD-DEM的胡麻喷药机越障性能仿真分析

为探究四轮自走式胡麻喷药机越障性能,采用多体动力学(MBD)和离散元(DEM)耦合法对其进行仿真,分析机身质心位移及速度变化、前轮速度及加速度变化过程。结果表明:在越障过程中机身运行平稳,最大行走速度0.45 m/s,最小速度为0.05 m/s;左、右前轮在单独驱动马达提供动力时受颗粒床体影响会产生行走速度差,最大为0.08 m/s。行驶过程中左右前轮加速度数值保持一致,但加速度曲线比速度曲线变化更剧烈。     

基于番茄外部形状判别番茄空洞果的研究

建立了计算机视觉系统获取番茄的图像,利用0°图像的圆度特征判别番茄生理病害果中的空洞果。实验表明:该方法对生理病害果的识别准确率可以达到94％。     

缓冲材料弹性模量对鸡蛋冲击特性的影响研究

就缓冲材料的弹性模量对鸡蛋跌落冲击特性的影响进行试验研究。通过分析试验数据,建立回归方程,并对回归方程进行曲线拟合,得出缓冲材料弹性模量与碰撞参数之间的关系。结果表明,缓冲材料的弹性模量对冲击力峰值和碰撞时间影响极显著,该结果可为鸡蛋的加工、包装和运输提供一定的参考。     

美国新一代合作社的特征、绩效及问题分析

美国是个农业发达的国家,农业合作社在其农业发展过程中扮演着重要的角色。本文主要针对美国新一代合作社的特征、绩效与问题进行了深入的研究。由此得出的一些启示对我国农业及合作社发展具有重要的借鉴意义。     

缓冲材料弹性模量对鸡蛋冲击特性的影响研究

就缓冲材料的弹性模量对鸡蛋跌落冲击特性的影响进行了试验研究,对试验数据的分析发现,缓冲材料的弹性模量对冲击力峰值和碰撞时间影响极显著;建立了回归方程,并对回归方程进行了曲线拟合,得出缓冲材料弹性模量与碰撞参数之间的变化规律,可以为鸡蛋的加工、包装和运输提供一定的参考。     

比较法视角下的家庭暴力防治

本文从中外存在的家庭暴力状况来论述家庭暴力存在的深层根源,探讨为防治家庭暴力应构筑的法律保障机制及多层次的社会支持体系。     

基于LabVIEW的发动机最高燃烧压力概率密度测试

分析了最高燃烧压力概率密度的算法;运用LabVIEW语言编程,设计了一个最高燃烧压力概率密度的测试模块.同时,运用模块计算出最高燃压概率密度数值并绘制出曲线.通过实验验证,证明了该模块的正确性,可以用来作为判定发动机工作稳定性的一种诊断手段.     

联合收获机清选装置试验平台微缩设计

本文在分析联合收获机清选装置的基础上,依据相似性原理对联合收获机清选装置试验平台进行微缩设计。对单风道双振动筛结构,选取该结构的清选装置,通过相似原理中的尺寸相似,对其进行微缩设计。根据气流速度与所需风量的关系,给出微缩设计相似比的合理范围,权衡试验平台轻量化和清选量,选定相似比确定清选装置相关几何参数,再利用三维设计软件对微缩清选装置的进行实体造型设计。研究将为联合收获机清选装置微缩试验平台研制提供初步的技术资料。     

缓冲材料厚度对鸡蛋冲击特性的影响研究

就缓冲材料的厚度对鸡蛋跌落冲击特性的影响进行试验,找出各因素与碰撞参数之间的变化规律.通过分析试验数据,建立回归方程,并对回归方程进行曲线拟合,结果表明缓冲材料的厚度对冲击力峰值和碰撞时间影响极显著.     

创新技术服务形式拓宽推广服务领域

随着山东农业和农村经济的发展,山东省农机技术推广部门不再仅仅满足于“送科技下乡”、“召开农机推广现场会”和“举办技术培训班”等传统的农机技术推广服务形式,而是结合本省实际,大胆实践,在工作中探索出了一套适应山东农机技术推广服务工作的新形式和新途径,有力地促进了农机化新技术新机具的推广应用,加快了农业现代化的步伐,取得了显著的成效。     

桩土共同作用下的桩基开裂特性分析

以某输电线路跨越塔桩基计算为例,针对桩土接触问题的高度非线性,通过引入三维接触单元来模拟桩与桩侧土体之间的非线性"滑移破坏",采用弹塑性有限元的方法计算了桩土共同作用下的桩基位移及应力,确定了桩侧土体可能产生缝隙的宽度和深度,并在此基础上复核土体的渗流特性.计算结果表明:在各种不利荷裁组合作用下,跨越塔桩基与土层的缝隙开展宽度及深度均非常有限,桩体所受的拉、压应力均较小,桩基建设对渗流场整体分布特征的影响极为微弱.