基于线性模型的管路内农药混合均匀性评价方法

针对混合试验图像所得均匀性指数计算结果难以直接匹配于被广泛认可的数值仿真参考值的问题,本文基于线性模型方法,将混合试验图像处理与数值仿真结果进行映射,在黏性水溶性农药与水在长直混合管内进行在线混合的试验条件下构建对应的线性预测模型,并采用射流混药器在线混合图像及仿真结果对上述模型进行检验。研究结果表明：不同图像方法(灰度直方图二阶矩(HSM)、改进面积加权法(OAU)、主成分分析法(PCA))对应最优线性拟合阶数不同,采用单独图像方法构建模型时最优阶次为4,决定系数R2高于0.95,采用2种图像方法组合和3种图像方法组合时最优阶次可分别降至3阶和2阶,R2则接近或高于0.98;载流流量Q为800~2000mL/min、混合比P为0.01~0.10条件下,基于HSM、OAU、PCA和线性模型,可实现实际混药器均匀性预测,所有模型预测误差均小于0.05,且采用一元和二元线性模型使得平均预测误差分别降低84.1%和79.8%,不同算法间预测结果极差分别降低31.6%和78.0%;采用基于PCA或OAU算法的一元模型进行预测时误差可控制在0.03以内,其精度高于不同算法组合预测的结果;采用基于HSM-PCA等算法组合的二元模型误差虽稍高于0.03,但也可避免单一图像指标计算不准确带来的预测风险。通过构建图像处理-数值仿真之间的映射关系,可为基于图像处理进行农药在线混合均匀性评估提供更加可行和合理的方法。     

湘鄂赣苏区茶业经营述略

根据地建立前湘鄂赣边区的茶业经历了一个漫长的发展过程,茶业逐渐成为湘鄂赣边区一种重要的传统经济产业;但到民国时期,由于战争破坏和国民党的苛捐杂税等方面的原因,边区的茶业遭受到严重的摧残.根据地建立后,党和政府积极引导、扶植茶叶生产和销售,湘鄂赣苏区的荼业得到恢复和发展,这对改善苏区群众的日常生活和增加苏维埃政府的财政收入起着重要的积极作用.     

射流混药器改进提高混药均匀性及动态浓度一致性

提高喷嘴直接注入式变量喷雾系统中混药器浓度一致性与均匀性同样重要。该文根据多孔板穿过流脉动衰减原理提出了夹层孔管式新型混药器,并以普通射流混药器为参照进行在线混合试验,基于图像进行在线混合瞬时均匀性及动态浓度一致性分析。结果表明:单视角图像误差较小,算法适用性强;载流流量及混合比的增大能提升均匀性及一致性;与射流混药器相比,夹层孔管式混药器试验条件下(800 mL/min载流流量2 000 mL/min,4:100药水混合比10:100)平均瞬时不均匀性指数从16.70降至14.76,并在药水混合比9∶100或载流流量1 400 mL/min时普遍降至约13.00,达到均混效果;其虽难以保证所有工况下混合均匀,却显著提高了脉动注入时混合液浓度一致性,平均动态浓度不一致性值从0.039降至仅0.011,试验条件下只要混合比5∶100,或注药频率5.10 Hz,动态浓度不一致性指数均低于0.020,满足浓度一致性要求;由于夹层孔管式混药器相对射流混药器在瞬时均匀性上的优化没有动态浓度一致性明显,且夹层孔管式混药器的瞬时不均匀性指数值与动态浓度不一致性值相关性仅为0.684,低于射流混药器的0.848,因此未来夹层孔管式混药器的进一步优化应以均匀性为主要目标,即使提高浓度一致性也可能提高其混合均匀性。     

动态下电磁阀控对靶喷雾流量特性及控制方法

本研究对电磁阀控对靶喷雾系统动态条件(喷头开启数、开启时间、流量大小适时变化)下各参数[系统压力(P)、电磁阀频率(f)、占空比(D)]控制下的喷雾流量(Q)特性进行试验研究,并利用BP神经网络及遗传算法(GA)优化的BP神经网络对试验数据进行拟合和测试。试验结果表明:P每增大0.05 MPa,Q的最大调节范围增加约200 ml/min;较大的P会轻微减小流量控制线性区间(I),而较高的f则显著减小线性区间(I),f=20 Hz,P为0.10～0.35 MPa时对应的I约为0.3～0.6;Q与各控制参数间均存在非线性关系,利用BP神经网络进行喷头精准流量控制误差较小,平均误差仅0.20,经GA优化的BP神经网络具有更高的精度,误差低至0.15。综合考虑系统动态条件下电磁阀各参数可以实现流量的精准调节,依靠BP神经网络,尤其是GA优化的BP神经网络,可实现电磁阀控对靶喷雾流量的精准控制。     

茶树NPF5基因克隆及其在不同氮素处理下的表达

NPF转运蛋白家族在植物转运硝态氮过程中起重要作用。为明确茶树中NPF基因的序列特征,用PCR扩增的方法在茶树中分别扩增出一个茶树氮转蛋白基因CsNPF5的DNA和cDNA全长,为2 096,1 440 bp。序列分析指出,该基因含有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1 440 bp。序列分析结果显示,该基因编码479个氨基酸,相对分子质量约为53.12 ku,等电点为7.13,其编码蛋白的N端含有一个PTR2 Pfam结构域;亚细胞定位分析指出该基因编码蛋白定位于细胞质内;CsNPF5蛋白与中华猕猴桃NPF蛋白具有较高的同源性,相似度为79.54%;聚类分析指出,CsNPF5及其同源蛋白分别聚类成3个进化分支,且与来自中华猕猴桃NPF18同源蛋白聚到同一进化支上。同时qRT-PCR分析结果表明,在0～48 h氮素处理下CsNPF5在叶中的表达存在不同程度的上调表达,且基因上调表达丰度随NO^-₃浓度升高,响应时间更快,且在2 mmol/L NO₃^-处理24 h后,CsNPF5在茶树叶片中...     

微流体图像显示技术在农业工程中的应用展望

微流体图像尺寸小、精度高,对农业工程的研究具有重要作用。介绍了微流体图像显示技术,并对其在农药微液滴测量、农业机械的内部微流场流动特性、农业动植物细胞内微流体现象以及农业微量检测等方面的应用现状进行了综述,提出了微流体图像显示技术在检测速度、评价标准、图像清晰度和应用规模等方面存在的问题及发展建议,充分利用微流体图像显示技术的优势,实现微流体图像显示技术在农业工程中的进一步应用,促进农业工程的更好发展。     

基于3D图像重构的水分散粒剂在线混合分析方法研究

采用图像方法进行混药器在线混合效果分析具有不干扰流场、评价方便快捷的优点。基于所构建的用于农药水分散粒剂(WDG)在线混合效果评估的试验系统,采用模拟粒子进行了WDG应用于混药器的在线混合试验,借助高速相机、全反射三棱镜采集了水平及垂直视角下混药器检测区域中颗粒的流动分布情况。采用基于形态学校正的方法对所采集图像进行预处理,利用迭代式阈值法对其进行分割,提取各视角中粒子重心坐标及归一化转动惯量(I)参数;根据对应粒子横坐标一致性及帧间粒子运动非突变性,实现基于双视角图像的粒子匹配、三维重构及进一步的帧间粒子匹配,从而提出粒子空间分布均匀度计算方法,并实现粒子速度矢量提取。采用上述方法对4种用于模拟不同物理特性WDG的粒子进行在线混合试验,结果表明:在混药器水平放置条件下,沉降速度越小,混合均匀度越高,这是因为颗粒直径越小、密度与水更为接近的粒子不具有明显向下的速度矢量,更容易被流化,使得实际WDG分散溶解后不会出现药水分布不均匀的现象,从而在混药器实际应用时解决了WDG混合效果不佳的问题。     

旋动射流混药器螺旋弯曲收缩管螺距和分流器位置的模拟优化分析

螺旋弯曲收缩管、混合管和分流器是脂溶性农药旋动射流混药器的主要组成部分。而螺旋弯曲收缩管的螺距、分流器在混合管中的位置直接影响旋动射流混药器的结构。为了分析收缩管螺距和分流器在混合管中的位置对旋动射流混药器混合均匀性的影响程度,采用两因素三水平对比试验,通过有限元软件FLUENT模拟仿真,引入面积加权平均均匀性指数(γa)判断药水混合均匀性,其越接近1,混药器内药水混合越均匀。试验结果表明:螺旋弯曲收缩管能够提高旋动射流混药器的混合均匀性,但不显著;分流器分别位于混合管入口、中间和出口三处位置时,对脂溶性农药的混合影响不大,混合均匀性基本一致;螺距为3倍的螺旋弯曲收缩管长度、分流器在混合管中间位置的旋动射流混药器对脂溶性农药的混合均匀性较好。     

基于减小有效长度的旋动射流混药器结构参数优化

旋动射流混药器的主要组成部件是收缩管和扩散管,当收缩度和扩散度确定后,混药器有效长度的影响因素即为收缩管的收缩角、混合管长度和扩散管的扩散角。该文采用三因素三水平正交试验分析收缩角(19?、22?和25?)、混合管长度(20、12和8 mm)和扩散角(10?、14?和18?)对旋动射流混药器有效长度的影响。结果发现:3因素的P值分别为0.206、0.004和0.025,混合管长度对旋动射流混药器混合均匀性影响最显著,其次是扩散管扩散角,而收缩管收缩角对混药器混合均匀性没有显著影响;通过对测试的混药器在线混合采集图像均方根误差分析,发现在保证对脂溶性农药均匀混合的前提下,旋动射流混药器有效长度值可为69 mm,此时收缩角为25?,混合管长度为20 mm,扩散角为18?,分流器采用切向进流。