双孢蘑菇工厂化生产关键装备研究现状及对策

我国双孢蘑菇工厂化生产正处于一个快速发展的阶段,制约期发展的重要因素是设备自动化程度低。针对国内外双孢蘑菇工厂化生产关键装备研究现状,结合生产实例分析目前存在的问题,对双孢蘑菇工厂化生产关键装备的研究趋势进行了探讨。      

基于双孢蘑菇培养料生产的定量提升机设计

在双孢蘑菇培养料生产中,定量提升机是其中的关键设备之一,主要用于二次发酵料栽培方式生产的双孢蘑菇培养料的打散和疏松,并按要求定量输送。为解决定量提升机的拥堵,以及培养料的结团、结块现象等问题,从工艺方案、关键部件方面对该定量提升机进行了创新设计,以满足生产需求。     

食用菌自动膜式装袋机设计与试验

针对我国工厂化食用菌袋栽模式生产中存在的设备工序单一、自动化程度差、效率低等问题,设计一种双工位同步作业的食用菌培养料自动膜式装袋机,并对设备中的制袋装置、装料装置进行设计。通过生产应用表明:整机设计的套袋与装料双转盘结构型式,可实现套袋与装料同时作业,大幅提高设备的作业效率,生产率可达1 720袋/h,装料后的菌袋平均容重为376.24 kg/m~3,菌袋质量稳定性的变异系数为0.91%,表明该机装料时的质量稳定、差异性小,满足工厂化食用菌企业对装料过程中的制袋、送袋、套袋、装料的自动化作业需求,为我国食用菌产业规模的扩大和生产设备的升级提供技术装备。     

双孢蘑菇主动气调包装试

通过L9(3)4正交试验设计,研究了不同温度、包装材料、初始O2体积分数和CO2体积分数对双孢蘑菇主动气调包装中贮藏保鲜效果的影响.分别于贮藏后的第3d、第5d、第7d、第9d和第11d测定各个试验处理双孢蘑菇的失重率、硬度、褐变度、呼吸速率、细胞膜透性、可溶性固形物、PPO活性和POD活性.试验结果表明:温度是影响双孢蘑菇贮藏品质的最重要因素,较低的贮藏温度有利于双孢蘑菇贮藏品质的保持;贮藏过程中能保持双孢蘑菇贮藏品质的较优处理组合为贮藏温度为2℃、包装材料为PVC2、O2和CO2体积分数分别为15%和10%.     

自解捆式果园秸秆覆盖机设计与试验

针对果园秸秆覆盖机不适应捆状秸秆、装载量小以及覆土装置易被碎石卡死问题,设计了一种自解捆式果园秸秆覆盖机。该机型由履带底盘、料箱、解捆铺料装置和覆土装置等组成。解捆铺料装置为齿带式结构,安装于料箱后部。为适应多种秸秆捆尺寸,提高抓料解捆能力和铺料均匀性,通过对解捆铺料过程分析确定了解捆铺料装置高度、倾角和齿带转速等关键参数范围;为了实现切绳和破捆过程滑切减阻,设计了三角形拨料刀齿,并基于刀齿对秸秆的扰动区域分析,对刀齿排布进行了设计;设计了一种双向对抛式覆土装置,同步对秸秆层进行薄土盖压。试验结果表明：覆盖机的秸秆装载量提高到原来的3.1倍;当覆盖机车速在0.8~1.4km/h,解捆铺料装置齿带转速在180~240r/min时,秸秆覆盖层厚度为5.1~18.1cm（标准差小于等于3.4cm）,薄土盖压层厚度为2.3~4.0cm,无卡死现象,满足作业要求;建立的秸秆覆盖厚度模型决定系数为0.9672。该机实现了秸秆解捆、行间覆盖与薄土盖压一体化作业。     

低温气调贮藏下氧气含量对双孢蘑菇品质的影响

研究了在3℃低温和95%相对湿度的气调条件下,贮藏环境中O_2含量对双孢蘑菇采后贮藏品质的影响.结果表明,体积分数为5%的低氧含量能够有效地抑制双孢蘑菇的呼吸强度,并延迟呼吸高峰的出现;随着贮藏环境中O_2含量的降低,双孢蘑菇的失重减少、褐变程度降低、软化速度减缓;低氧含量能够使双孢蘑菇保持较高的可溶性固形物含量,延缓其成熟.     

全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机设计与试验

为进一步提升全膜双垄沟覆膜种床机械化耕整作业效果与作业效率,基于全膜双垄沟种床双幅覆膜覆土农艺技术栽培模式,设计全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机,实现了全膜双垄沟种床构建过程中的旋耕、起垄、施肥、双幅覆膜覆土及镇压的一体化作业。在设定联合作业机传动系统的前提下,对样机关键部件进行设计与选型,确定其旋耕刀组、排肥装置、提土-种床覆土装置的工作参数与功耗,同时解析了刮板式提土装置、水平双向螺旋输土装置作业过程,得到满足双幅覆膜种床各部位覆土的必要条件。应用离散单元法对提土-种床覆土装置"提土-输土-覆土"动态作业过程进行数值模拟,分析了各工作环节输土、覆土特性,对影响覆土作业效果的相关因素进行了探讨。田间试验结果表明,当全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机前进速度为1. 10 m/s时,采光面地膜机械破损程度为39. 8 mm/m~2、种床膜边覆土宽度合格率为94. 5%、大垄垄体中心覆土宽度合格率为91. 6%、种床覆土厚度合格率为97. 5%、种床起垄高度合格率为93. 2%,试验指标均符合国家与行业标准要求,试验结果满足设计和实际作业要求,田间试验工况与仿真结果基本一致。     

小动力全膜双垄沟覆膜机关键技术分析

小动力全膜双垄沟覆膜机覆土是否到位和覆土量是否合适,主要取决于抛土装置和覆土装置的设计。因此,抛土装置和覆土装置的设计是小动力全膜双垄沟覆膜机设计的关键技术。分析该关键技术,对设计小动力全膜双垄沟覆膜机有着很重要的理论指导意义。     

贮藏温度对双孢蘑菇采后生理和品质的影响

研究了不同贮藏温度及贮藏过程中温度波动对双孢蘑菇采后生理和品质的影响.结果表明,低温可以抑制双孢蘑菇采后开伞、呼吸强度、PPO活性和褐变;而贮藏过程中温度波动将导致双孢蘑菇采后开伞率、呼吸强度提高, PPO活性和褐变度增加,对其采后生理和品质造成严重影响.     

玉米秸秆反季栽培双孢蘑菇技术

以玉米秸秆为原料,利用北方日光温室进行反季栽培双孢蘑菇技术试验。试验结果表明,采用夏季发酵培养料、秋季播种、秋冬季节出菇的反季栽培双孢蘑菇技术模式,与北方气候条件基本吻合,再利用日光温室进行出菇,可减少能源消耗。在日光温室条件下用玉米秸秆作主料栽培双孢蘑菇,每平方米产双孢蘑菇10～15kg,可提高菇农的种植效益。栽培后产生的废料还可肥田和改良土壤理化性状,使生物转化率达40%以上。     

基于“淹没法”的双孢菇检测及直径测量方法

随着双孢菇种植面积和产量的增长,智能化采摘机器人的需求已迫在眉睫。为了给采摘机器人提供作业目标和参数信息,通过对双孢菇(白菇)深度图像进行处理和分析,实现了目标检测和直径测量。首先,根据双孢菇三维纵深结构特点,开发了“淹没法”双孢菇-菇床基质分割方法,实现了双孢菇的准确检测;然后,通过坐标变换,得到双孢菇菇盖边缘点的世界坐标,利用Hough圆检测实现双孢菇的直径测量。试验结果表明:此方法双孢菇检出率89%以上,漏检率低于11%,错检率低于2.26%,直径测量误差为2.15%~3.15%,单个蘑菇运算耗时约0.26~0.37s,可为双孢菇机械化采收提供在线、实时的信息决策支持,提高了双孢菇采收质量和效率,并有助于提高双孢菇采收机器人的智能化水平。     

高氧气调包装双孢蘑菇呼吸速率预测模型建立与试验

为实现双孢蘑菇高氧气调包装系统设计,以新鲜双孢蘑菇为材料,采用高氧气调包装方式,分别应用Weibull模型、Logistic模型研究双孢蘑菇高氧气调包装内O2和CO2浓度变化,对双孢蘑菇呼吸速率进行预测。结果表明,贮藏50h后,高氧气调包装袋内的O2分压由最初80kPa下降到50kPa,对照处理袋内O2浓度缓慢下降,不同包装方式袋内CO2浓度随贮藏时间逐渐升高,在贮藏后期,CO2浓度逐渐趋于平缓。包装袋内的O2、CO2分压测定值与预测值拟合较好。CO2产生速率很好地反映了双孢蘑菇高氧气调包装过程中呼吸速率的变化。     

双孢菇工厂化生产环境因子调控系统设计

双孢菇工厂化生产中环境因子是影响双孢菇的生长发育的主要因素。为此,针对双孢菇高效工厂化生产对环境条件的要求,开发了控温、调湿装置,设计了多因素模糊控制策略,实现了环境温湿度、培养料土温湿度的综合调控。试验结果表明:系统正常运行状态下,培养料土温度控制偏差小于0.7℃,温度上升响应速度大于0.4℃/h;环境湿度调控偏差小于3.5%,湿度上升响应速度大于5%/h;喷淋后培养料土各点位均处于最适含水量范围,含水量标准差约为4.04%。所设计环境调控系统整体性能稳定可靠,能够满足双孢菇生长所需环境要求。该系统可为双孢菇工厂化生产环境自动精准调控提供技术支撑。     

基于改进RHT及均值漂移聚类方法的双孢菇图像目标提取研究

工厂化生产环境下双孢菇图像存在成簇粘连、菌柄倾斜、白色菌丝繁盛等复杂状态，采用常规阈值分割方法无法准确提取目标，采用改进的随机霍夫变换圆形检测算法与滑动平均聚类算法结合的方法开展目标提取研究。通过图像预处理降低部分背景干扰，改进边缘点取样方式提升圆形检测效率，依据菌盖半径范围剔除无效参数；以双孢菇图像检测出的所有圆形为目标，采用均值漂移聚类算法合并圆形，消除圆形检测算法中识别出的错误目标。采用算法提取目标结果：针对双孢菇规则生长、菌盖附土、菌盖重叠率不高或变形较小的图像，目标提取正确率大于92%；针对大面积菌丝包围菌菇、菌菇成簇倾斜、大小菌菇密集掺杂、菌盖堆积变形严重的图像，存在圆形检测不准、聚类误判或漏判等问题，目标提取正确率大于82%。本文采用的算法数据处理量小、计算速度快、适应性强，能够满足菌菇生产过程中长势自动监测、出菇统计等需求。     

双孢菇柔性仿形采摘末端执行器设计与试验

为解决现有夹持式采摘机械手对双孢菇造成的机械损伤高、采摘损失大等问题,基于颗粒阻塞原理设计了一种双孢菇柔性仿形采摘末端执行器。首先根据双孢菇菇盖外形参数设计柔性仿形吸盘的结构,通过预试验分析末端执行器的关键参数;选定了吸盘材料和颗粒填充物的种类,通过有限元仿真验证柔性仿形吸盘的仿形能力和吸附效果,并得到柔性仿形吸盘最优的开口直径。为明确吸附负压、双孢菇直径、柔性膜厚度、颗粒直径等因素对吸附力的影响,对所试制的末端执行器进行了拉脱力试验,结果表明拉脱力与吸附负压、双孢菇直径、颗粒直径均呈线性关系,与柔性膜厚度呈非线性关系。当末端执行器中柔性膜厚度为9mm、颗粒直径为20目的石英时仿形效果最好,并与标准真空吸盘开展了对比试验,试验结果表明同等吸附力柔性仿形吸盘所需负压更低。针对尺寸范围为25~50mm的双孢菇进行了采摘试验,柔性仿形吸盘的采摘成功率为98.5%,并对采后双孢菇进行了损伤检测,柔性仿形吸盘的采摘损伤率为2.5%。结果表明,所设计的柔性仿形采摘末端执行器具备适应性强、抓取稳定、损伤率低等优点,能够满足双孢菇自动化采摘需求。     

冬耕晒垡装备选型分析与试验研究

冬耕晒垡是缓解长期浅耕作业造成的耕作层浅、土壤紧实、地力下降等问题的一种轮作休耕方式.从装备选型角度,总结分析了当前常用的犁耕深翻装备类型与技术特点,并开展了相关试验研究.结果表明,适宜的冬耕晒垡装备有助于提高生产作业效率、提升耕地作业质量,其中,以水田灭茬犁为代表的铧式犁适应性强,耕深稳定性好,翻垡埋茬率高,耕后犁底...     

食用菌培养基料装瓶设备研制

为满足食用菌机械化生产需求,设计了一种食用菌培养基料装瓶设备,阐述了该设备的总体结构及工作原理,确定了各关键部件的结构及工作参数,并进行样机性能试验,结果表明,各项性能指标均达到任务书要求。