谷物联合收获机测产系统采样频率优化与试验

针对谷物测产系统采样频率过高时数据冗余量大、软硬件成本高,而采样频率过低时测产精度和稳定性难以保证的问题,分析了谷物的冲击规律并根据采样定理确定了谷物流量信号的最高采样频率为50 Hz。数据预处理时,对于高频率采样信号,提出了双阈值滤波均值和算数均值2种方法,分析表明双阈值滤波均值法的处理效果优于后者。为考察采样频率对测产精度的影响,进行了不同采样频率的测产试验并提出了频率抽取法,尝试了1、10、25、50 Hz 4种采样频率下的总产量建模,并对比了其预测效果,试验结果表明,在最高采样频率范围内,采样频率越高,测产的精度也越高;采用50 Hz采样频率时,平均误差最低为3.04%;采用10 Hz以上采样频率时,可保证平均误差不高于5%。因此,采用10 Hz以上的测产系统采样频率是必要的。     

浅谈谷物联合收获机的在线测产技术

在农业发展的整体进程中,机械化的发展无疑为农业发展提供了巨大动力.谷物联合收获机的在线测产技术在实际使用过程中,既能够获取到谷物产量信息,又能检测到谷物实际产量.实践证明,该技术的研究可以进一步推动中国智慧农业的发展,助力乡村振兴.笔者分析了谷物联合收获机在线测产技术,并提出从改革现有农业生产模式、强化测产传感器技术、...     

小麦联合收获机测产误差动态自校准方法设计与试验

为了进一步提高小麦联合收获机谷物测产系统的准确性与稳定性,本文在第1代基于光电漫反射原理的小麦联合收获机测产装置基础上,结合定量螺旋输送原理,设计了一套联合收获机测产误差动态自校准系统,提出了一种在联合收获机动态条件下,测产误差自动进行反馈校准的方法。该系统由谷物体积传感器、卸粮转速传感器、粮仓粮位传感器、数据采集与处理模块、显示终端和误差反馈校准软件组成。2020年6月在北京市小汤山国家精准农业研究示范基地分别进行了卸粮转速传感器性能试验、室内螺旋输送台架试验和室外田间动态自校准性能验证试验。卸粮转速传感器性能试验结果表明卸粮转速传感器相对误差小于2%。台架试验结果表明,在不同的卸粮转速下,系统监测值与实际输出值误差不大于2.5%,定量螺旋输送谷物瞬时流量与转速呈线性关系,R2达到0.9937。田间试验表明,采用测产误差动态自校准方法的测量误差在-2.95%~3.13%,比未使用该方法的测产装置测量结果降低了0.45个百分点,同时系统的误差波动减小。测产误差动态自校准方法为小麦田间产量信息的准确获取提供了一种新的测量手段。     

谷物联合收获机测产系统设计与研究

谷物产量实时监测是联合收获机的重要性能,为实现联合收获机对谷物产量实时监测的功能,设计一种基于物位传感器和STM32处理器的产量实时监测系统。该系统以物位传感器为检测元件,根据测量电极的电容变化检测粮箱内谷物的体积,通过数据处理模块得出结果并上传至监控计算机。田间试验表明,该系统安装方便,实时性强,检测误差小于4%,能够满足联合收获机测产系统的实际需要。     

谷物联合收获机自动测产系统产量模型

为了提高谷物联合收获机自动测产系统的测产精度,在研究了谷物联合收获机田间工作状态和升运器速度变异的基础上,通过分析谷物的运动学原理及其对冲量传感器作用的力学原理,建立了电压/升运器速度产量模型。为进一步消除收获机作业时的噪声干扰,在测产原始数据预处理时,先采用回归差分法降低振动噪声,然后采用双阈值滤波以及阈值取代法、前值取代法2种插值方法以消除差分电压中的奇异值,结果显示前值取代法效果较佳。此外,还提出了升运器速度归一化方法和冲量电压标准化方法以消除量纲影响并简化计算。田间测产试验结果表明,提出的电压/升运器速度模型比传统的质量-电压模型更能准确表征谷物运动实际情况,测产精度高,验证均方根误差为2.03%。     

联合收获机称量式测产系统软件设计

运用VB 6.0编程语言设计了应用于谷物联合收获机称量式测产系统平台的测产软件。该软件能实时接收、显示和保存测产系统所采集的数据,计算得到实时收获总质量、收获面积等田间信息。软件对谷物流量数据计算处理作出谷物流量图;将GPS接收到的经纬度转换为高斯坐标,在平面直角坐标系中作出GPS轨迹图;最终将流量数据与GPS轨迹数据结合运算生成产量图。作图过程中当曲线即将到达界面边界时,曲线图会自动平移远离边界以保证实时图像的正常显示,在作图结束后可拖拽图像查看完整图形。经测试,软件在室内测产相对误差小于2%,在田间测产相对误差小于3%。     

GPS技术在联合收获机测产系统中的应用

阐述了谷物测产系统的基本组成以及GPS技术在测产系统中的应用,包括差分DGPS技术定位原理、NMEA—0183语句格式、差分定位精度分析等;并利用Ag Leader公司的AFS测产系统和CASE IH2366谷物联合收获机得到的产量数据,利用SMSbasic3．0系统生成了一块具有GPS位置信息的小麦产量分布图。     

谷物联合收获机测产系统性能试验

引进Ag Leader谷物测产系统,在国产中小型谷物联合收获机平台上开展了测产系统性能试验.谷物测产系统主要由包括流量传感器等在内的多路传感装置、终端显示及控制平台和GPS系统构成.首先进行了系统传感器的标定试验,然后进行了田间小麦的收获试验.将试验获得的产量数据进一步进行了处理,通过产量数据点的空间自相关性分析发现,产量值采样点在20 m范围内的的相互依赖程度较高;半方差分析表明,测产区域的产量分布空间变异明显,呈现空间聚集分布的特点.克里格插值后的产量分布图呈现斑状分布的趋势,也直观反映了聚集分布的特征,可以为精细农业的实施提供必要的理论依据.     

采棉机测产系统数据采集与处理的试验研究

收获过程中自动实时采集产量数据,并通过应用软件对所获得的数据进行处理获得产量数据分布图是精细农业的重要基础工作之一。介绍进口采棉机自动测产系统的组成和基本原理,以及棉花测产系统在实际收获中的试验方法,并对试验所获得的数据进行了分析。     

基于占空比测量的谷物联合收获机产量监测系统研究

针对谷物联合收获机产量监测系统成本高、结构复杂和稳定性较低的问题,设计了基于占空比测量的谷物联合收获机产量监测系统,由对射式光电传感器、GPS模块、数据处理单元、数据存储单元和可视化单元组成。系统工作时,通过对射式光电传感器监测刮板上谷物遮挡与不遮挡两种电压信号,通过软件系统处理信号中高度对应的占空比,利用占空比与产量计量模型的关系获得产量数据,并连同系统的绝对时间、GPS数据存储到系统中。通过EDEM仿真和理论模型分析,推导了占空比测量值与谷物质量的正比例关系。利用台架试验对占空比测量值与谷物质量进行了全局模型和局部模型拟合,决定系数R²均不小于0.988。随后通过台架试验对全局模型和局部模型进行模型分析,台架试验结果表明,虽然局部模型可能对固定转速下的测量数据更优,但全局模型更具有通用性。随着系统测量数据的增加,相对误差逐步减小。田间试验中对系统测量的异常信号进行了统计和分析,为了减少异常信号对测产误差的影响,对系统测量值与实际产量进行了标定。田间试验结果表明,产量监测系统测产最大相对误差为3.83%,平均相对误差为0.40%,系统整体误差和误差波动均较小。     

免耕播种机弹齿式防堵装置

针对免耕播种机的堵塞问题,设计了免耕播种机弹齿式防堵装置,该装置利用弹齿的非线性变形对开沟器前的秸秆产生短时间压制,防止开沟器缠草,在秸秆覆盖量小于4500kg／hm^2、浮草较多条件下具有较好的通过性。     

MPC5xx芯片在混合动力汽车CAN通信的应用

对高性能32位MPC5xx系列单片机在混合动力汽车CAN局域网通信中的应用进行了开发与编程，并对MPC5xx系统与其它控制器之间的CAN通信进行了调试，结果表明采用MPC5xx系统进行CAN通信，编程简单、直观，数据传输准确、可靠，且传输速度快，提高了汽车混合动力控制的实时性。     

产渗流土壤入渗性能测量仪的设计及应用

设计了一种在降雨、径流和侵蚀影响作用下测量土壤入渗性能的入渗仪,该装置由针头式降雨部分、下垫面产流集流部分和观测部分组成。与传统双环入渗仪比较表明：产渗流入渗仪可以测量降雨初期数值较高的土壤入渗性能,从降雨开始完整地测量土壤入渗性能变化全过程。降雨初期测量土壤入渗率大于双环法测量结果,随着雨强的增大,土壤入渗性能降低速度也随之加快。     

高射远程风送式喷雾车性能试验

为防治杨树病虫害,结合最新的喷雾施药技术理论,设计了高射远程风送式喷雾车。阐述了高射远程风送式喷雾车的结构和工作原理,对该喷雾车单个喷头的喷雾量、喷雾车行走速度、喷雾车射高、射远和喷雾沉积密度等进行了试验研究。结果表明：喷射高度20m时,出口风速达到4.8m/s;射远在40m时,出口风速达到2.3m/s。喷药流量为7.4L/min时,单位面积施药量为175L/hm^2,射程内平均雾滴沉积密度为30~80粒/cm^2,提高了药液在靶标上的沉积密度和均匀度,增加了防治效果。     

乙醇混合燃料压燃式发动机的性能

进行了单缸柴油机燃用乙醇、柴油混合燃料的试验,试验燃料为10％、15％乙醇混合燃料和柴油。试验测试了不同负荷、不同速度下各种燃料的燃油消耗率、热效率及排放等指标。结果显示混合燃料与柴油相比,燃油消耗率有所提高,HC排放略有增加;但其热效率提高,烟度和CO、NOx排放有较大幅度降低。     

小型直喷柴油机循环变动工况分析

研究采用低旋流进气、浅ω型燃烧系统的S195型直喷柴油机的循环变动，用最大爆发压力以及所在时刻φA、最大压力升高率dpz／dφ及其出现时刻φB、平均指示压力Pi等指标进行评价。通过分析怠速工况、最大扭矩工况、标定工况的循环变动情况，表明由于主要采用空间混合燃烧的方式，无论是在最大扭矩工况还是标定工况，燃烧都比较粗暴，Px变动适中而dpz／dφ变动较大，机械负荷较大。同时，φA和φB集中而适时，燃烧比较完善，Pi的变动率较小而稳定，动力性较好。怠速时的循环变动率比较大。     

玉米秸秆机械化还田技术应用效果分析

通过小区试验 ,研究了玉米秸秆整株还田、粉碎还田及不还田 3种方式对土壤水肥及冬小麦生长发育的影响。研究表明 :玉米秸秆直接还田有显著的改土和增产作用 ;玉米整株深埋还田具有省时、节能、增产的良好效果     

小型甘蔗收获机械断尾机构的设计

根据对甘蔗生长特征的统计分析及南方丘陵地带甘蔗地的特点 ,设计开发了一种小型甘蔗收获机械的断尾机构 ,该机构能够根据甘蔗的生长特性自行判断断尾位置。经试验验证 ,切断的蔗尾长度相对误差平均在5 %左右。     

三通道ABS液压系统分析

通过对现有车辆三通道ABS液压系统的结构、工作过程及其特点的分析,指出了原液压系统存在的问题,提出了液压泵、蓄能器、比例阀与换向阀的改进方案。     

柴油机机体有限元分析前处理

阐述了I-DEAS 9软件在采用薄壁干式汽缸套的XN2105型柴油机机体的有限元分析前处理过程中的实体造型、单元选择、网格划分、单元质量的检查与修理、计算工况的选择及边界条件的确定与施加等方面的具体应用。通过采取整体分块、手动局部加密和自动划分网格相结合的方法建立了该机体的有限元模型。