农业机械智能化设计技术发展现状与展望

我国地域差异大、农作物种类和种植模式多样,农业机械具有多功能、小批量、定制化及多样化的用户需求特征。当前国内农业机械制造企业产品研发普遍以跟踪、仿制为主,存在研发周期长、效率低、产品可靠性差等问题,企业和产品的竞争力低下、缺乏核心自主技术,已成为制约我国农业机械企业可持续发展的瓶颈。智能化设计技术以满足用户定制化、多样化需求为目标,以知识工程(KBE)、数据管理(DM)、人工智能(AI)、虚拟仿真等现代信息技术为手段,通过整合农业机械全生命周期过程中上下游相关企业已有资源,集成产品数据管理(PDM)和产品生命周期管理(PLM)的协同设计平台,实现农业机械设计过程的协同化、自动化和智能化,是提高我国农业机械设计水平的关键。本文针对农业机械特点,对农业机械智能化设计技术的定义、技术体系、关键技术及发展现状进行了深入剖析,重点总结了近年来计算机辅助设计(CAD)、模块化设计、知识工程、虚拟仿真、PDM/PLM协同设计等智能化设计关键技术的研究现状与发展趋势,并提出了农业机械智能化设计领域未来发展趋势,为农业机械设计技术发展提供参考。     

基于ANSYS的西兰花收获悬挂斗设计

随着我国城镇化速度加快,农村劳动力的减少,而西兰花收获几乎完全依赖人力,亟需推进西兰花的自动化收获。国内对于西兰花收获的相关研究很少,其自动化收割尚处于理论试验阶段。该文利用CATIA软件建模,ANSYS-Workbench进行模态分析,设计西兰花收获的悬挂斗,可实现西兰花收获的半自动化,减轻劳动强度。该方法可将收获效率提高2.6倍,节约半数劳动力。      

拖拉机传动系密封性设计改进

介绍几种拖拉机传动系密封性设计改进方案。     

紫薯全粉面条制作工艺优化研究

以小麦面粉为主要原料、添加紫薯全粉为辅料制作营养保健面条。通过正交试验对紫薯全粉面条品质进行综合评价,得到最佳工艺条件为紫薯全粉添加量30%、水添加量37%、盐添加量3%、和面时间15min,此条件下生产的紫薯全粉面条断条率低、风味俱佳。     

基于含水率与温度补偿的土壤pH值在线实时检测系统

针对目前常用土壤pH值传感器在测量过程中受土壤含水率和温度影响较大的问题,设计了带有温度、含水率补偿模型的锑电极土壤pH值在线实时检测系统。利用最小二乘法对pH值和测量结果进行线性分析,补偿土壤pH值测量误差。试验结果表明,经过补偿之后,由温度和含水率变化导致的pH值测量误差至少可降低84. 5%,pH值测量值随温度和含水率的变化幅度不超过±0. 1。与市场产品ZD-18型土壤酸度计、HYSWR-ARC-12V型土壤含水率传感器、水银温度计对比研究得出,3项指标线性拟合决定系数均达到0. 99以上。为了确保自然环境下土壤pH值测量的适用性,探索了系统在使用过程中土壤含水率的阈值与测量精度,表明在土壤体积含水率大于5%的情况下均可有效测量。试验表明,在pH值3. 06～10. 36范围之内,本系统可有效测量,检测误差为-1. 53%～3. 51%,满足土壤pH值实时在线测量要求。     

基于无人机遥感与卷积神经网络的草原物种分类方法

基于无人机高光谱成像遥感系统,在400～1 000 nm波段内采集低矮、混杂生长的荒漠草原退化指示物种的高光谱图像信息。分别在退化指示物种的开花期、结实期和黄枯期进行飞行实验,飞行高度30 m,高光谱图像地面分辨率2. 3 cm。采用特征波段提取与深度学习卷积神经网络相结合的方式,提出一种荒漠草原物种水平分类的方法,结合植物物候给出了中国内蒙古中部荒漠草原物种分类的推荐时相,总体分类精度和Kappa系数平均值分别达到94%和0. 91。研究结果表明,无人机高光谱成像遥感技术及深度卷积神经网络可以较好地实现荒漠草原退化指示物种的分类,与基于径向基核函数的支持向量机、基于主成分分析的深度卷积神经网络分类法相比,基于特征波段选择的深度卷积神经网络分类法效果最好,分类精度最高。无人机搭载高光谱成像仪低空遥感和卷积神经网络法提供了一种草原物种水平分类的途径。     

基于声谱图纹理特征的蛋鸡发声分类识别

为有效地辨别蛋鸡不同类型声音,了解蛋鸡的健康状况以及个体需求,提高生产效率的同时改善蛋鸡福利化养殖,提出一种基于声谱图纹理特征的蛋鸡发声分类识别方法。以海兰褐蛋鸡的声音为研究对象,将图像处理和声音处理技术相结合,由一维声音信号转换为二维图像信号,二维声谱图中的纹理特征呈现了蛋鸡声音的更多细节信息。最后,利用2D-Gabor滤波器提取蛋鸡发声声谱图中的声纹信息,并采用人工神经网络模型进行训练和分类识别。试验结果表明,本文方法平均灵敏度和平均精确度不低于92. 0%,风机噪声识别灵敏度达99. 3%,鸣叫声识别灵敏度最低,为76. 0%。     

钙果梳刷采摘仿真分析与试验

钙果成熟期,挂果枝条倒伏率达80%以上,机械化采收困难。为解决枝条倒伏问题,提出梳刷式钙果田间采收方案,梳刷采摘装置主要包括梳刷部件与运动机构两部分。梳刷部件贴近地面,将倒伏枝条扶起,并将枝条喂入梳齿间隙。梳齿间隙宽度介于果实直径与枝条直径之间,果实随部件上升,同时与枝条分离。设计了梳刷部件采收过程所需的机械机构,并对机构进行动力学仿真及有限元分析,完成机构强度校核。试验表明:梳齿间隙设定为10 mm,可以使梳刷部件同时满足枝条喂入和果实分离;试验样机采收率为80.6%;梳刷部件采摘率＞95%,破损率＜1%;采收装置的采摘率与梳刷部件运动轨迹相关。      

玉米育种播种机械化国内外现状及发展趋势

玉米育种试验系统的现代化程度成为了成功选育新品种的关键性因素,机械化播种作业可以提高试验精度,加快试验进程,提高效率。分析了国内外玉米育种播种机械化的现状,简要介绍了国内外玉米育种精量播种机尤其是排种器的研究类型与现状,提出了我国发展玉米育种播种机械化所面临的问题及发展趋势。      

不同施肥处理对温室葡萄园土壤速效养分含量的影响

为了研究不同施肥处理对温室葡萄园土壤速效养分含量的影响,以早熟“6-12”葡萄为研究对象,在陕北风沙区开展了不同施肥处理的田间试验.以传统沟灌施肥为对照,同时设置滴灌施肥处理,设置高肥T1、中肥T2、低肥T3 3个水平,滴灌灌水量相同.结果表明:不同施肥处理对温室葡萄园不同时期土壤速效养分含量变化的差异具有统计学意义.在葡萄新梢生长期,处理T2的(0,50］ cm土层中速效氮质量比最大,有利于该时期葡萄植株的营养生长,为后期积累产量提供良好基础.在葡萄果实膨大期和着色成熟期,(0,50］ cm土层中速效磷和速效钾质量比最大的为处理T2,对葡萄增产提质具有显著的促进作用.综上所述,滴灌中肥处理T2为适宜本地区温室葡萄栽培的有效施肥方式.另外,研究发现“大水大肥”的传统灌溉施肥方式会导致更多肥效流失,养分向深层土壤迁移,污染地下水,破坏生态环境.