虚拟仪器在杏鲍菇生长环境监控系统中的应用

有机食用菌杏鲍菇的栽培是宁夏南部山区的特色产业,杏鲍菇的生物学特性直接决定了工厂化栽培的基本特征。温湿度、二氧化碳浓度等环境因子对杏鲍菇不同时期的生长有着重要影响,研究环境因子的调控理论和方法是提升杏鲍菇品质与产量的重要基础,因此需要对环境因子各种变量进行数据采集。为此,以三菱FX2NPLC、FX2N-4 AD模拟量输入模块,以及传感器搭建环境因子数据采集平台;并以Lab VIEW作为上位机,通过PC与PLC串口通信,实现对环境因子的实时监控及数据存储。该研究为后期分析温室内外环境因子与杏鲍菇生长发育状况的数据关系奠定了科学基础。     

基于结构相似度的关中平原旱情空间分布特征

季节性干旱是影响关中平原农业生产最主要的灾害,研究气候变化背景下的关中平原旱情空间分布特征和变化规律具有重要的科学意义与应用价值。基于关中平原2003—2014年每年3月上旬—5月下旬的旬时间尺度条件植被温度指数(VTCI)的干旱监测结果,采用结构相似度(SSIM)研究关中平原VTCI的空间变化特征及其影响因子。结果表明:关中平原VTCI的空间变化特征具有明显的区域差异性和空间异质性,结构性因素是VTCI空间变化的主要影响因子,总体上受水热、地形分布格局等因素的结构性影响,但微地貌、下垫面覆盖的不同及变化和人为因素导致其主体产生变化。当微地貌、下垫面覆盖类型和人为因素成为主导因子时,结构相似度与其高度相关,对其变化的响应非常敏感。与利用某些指数直接作为干旱的指示因子或构建统计模型分析干旱特征相比,引入研究图像的结构信息的参量SSIM实现了定量、准确、形象地描述干旱的空间分布特征和变化规律。     

基于立体视觉的农机热锻件测量系统设计

为解决农机热态锻件的在线尺寸测量问题,提出了一种基于计算机双目立体视觉的解决方案。针对热锻件的图像获取、特征提取、图像匹配和三维重建等问题展开研究,分别采用光谱选择性图像采集方案、形态学角点和轮廓提取方案,基于标定立体校正的快速匹配和重建方案,构建了一套在线测量系统。为提高系统的实时性,采用Open CV计算机视觉库函数实现相应算法。以一个被加热至1 000℃圆柱体锻件为试验对象,测量结果直径相对误差为2.20%,高度相对误差为1.81%,用时87s。试验结果表明:所提出的农机高温热锻件几何参数测量方法能够满足锻造生产现场对尺寸测量实时、精确、高效的要求。     

玉米流体穴播种子物理机械特性研究

玉米种子浸泡后进行流体播种是解决干旱半干旱缺水地区玉米播种存在的出苗难、缺苗断垄等问题及提高施水利用率的有效途径。但播前浸种的种子物理机械特性发生了很大变化,采用现有干种播种机无法播种。本文对不同浸泡时间的12种样品进行了研究,分析了玉米种子吸水膨胀后的尺寸、含水量、千粒重、容重、密度、摩擦角等物理机械特性以及抗破坏作用能力,找出了各参数随浸泡时间的变化规律和差异,确定了玉米种子合适的浸泡时间为16~24h,为流体播种等湿种播种机具的研究提供依据。     

农业机械虚拟试验交互控制系统

设计了农业机械虚拟试验系统,建立了田间工况模拟与虚拟交互控制试验平台.根据耕作区域的数字地图及农田作物图像信息,设计农业机械虚拟试验场,实现人和农业机械在虚拟环境内的漫游.建立四自由度模拟试验台,实现对拖拉机在田间行走时姿态的模拟仿真.从虚拟场景中提取作物行的位置信息,根据这些信息给出控制信号,进行拖拉机行驶速度、方向和平衡控制,使拖拉机沿作物行行驶.试验表明,横滚角最大偏差为0.34°,偏航角最大偏差为0.51°,高程最大偏差为2.5 mm,行走速度最大偏差为0.12 km/h.实体样机和虚拟样机有较好的一致性.     

生物质在下降管内的热裂解动力学研究

为研究陶瓷球热载体加热工艺下生物质在下降管内的快速热解的挥发特性,在热解温度分别为723,773,823K,下降距离分别为150,550,850,1 150mm工况下,对40～46目的玉米秸秆粉末进行了热解实验,利用一级动力学反应模型研究了生物质的热解动力学过程。实验数据与模型计算表明,生物质热解挥发程度随温度的升高和下降距离的增大而增大,实验数据和理论模型吻合性较好。     

基于AHP-Fuzzy农业机械项目发展排序模型及应用

政府实行农业机械购置补贴,认识农业机械项目发展的相对重要性是分类选择补贴项目的基础,对项目发展进行评价排序是认识相对重要性的基本方法。依据系统工程的理论与方法,讨论了农业机械化所包含类别项目的一般层次结构,建构了农业机械项目发展相对重要性衡量指标体系。在分析层次分析和模糊综合评价两种技术的计算方法的基础上,提出了农业机械项目发展排序模型的结构,阐明了排序模型应用的算法,并在实际中加以应用,可得到满意结果。     

锤片式饲料粉碎机分离装置设计与试验

为了研究锤片式饲料粉碎机分离装置应具有的合理形状,通过计算物料沿外管壁运动时摩擦力所做的功,得到摩擦力做功最小时外管壁的曲线形状,并根据该形状制作了分离装置。利用ANSYS Workbench软件中的Fluent模块对改进前后分离装置内物料的运动规律进行气-固两相流模拟,比较2种分离装置内的玉米颗粒浓度及玉米颗粒速度分布情况。对2种分离装置的物料输送效果进行了实际粉碎试验,利用高速摄像技术对比2种分离装置内的玉米颗粒分布情况;在不同转速和喂料量的情况下比较2种分离装置对物料的运输分离效果。软件模拟和试验结果均表明:当转速在1 500~3 500 r/min间变化时,新分离装置比原分离装置出料量高0.18~0.3 kg/s。当转速一定时,喂料量越接近理论设计料量,新分离装置的出料量越高于原分离装置。当转速为2 500 r/min,喂料量为5kg时,二者出料量相差约0.01 kg/s。     

电子鼻鉴别白酒信号小波去漂移方法

为提高电子鼻长期鉴别的稳健性,提出了一种基于小波分析的电子鼻信号去漂移方法。对含漂移信号的电子鼻数据进行小波分解,获得分解系数;构造一种相对偏差阈值滤波函数对小波逼近系数进行阈值处理,获得修正的小波系数;运用小波逆变换对修正后的小波系数进行重构,得到去除漂移或少漂移的电子鼻信号。对6种白酒样本随机生成的5组样本训练集与对应的测试集进行去漂移处理与信号重构,提取去漂移处理前后的电子鼻信号积分值特征,并运用Fisher判别分析(FDA)和BP神经网络分别对5组数据集进行鉴别分析。FDA鉴别结果显示,无论是训练集还是测试集,5组样本的鉴别正确率由去漂移前的最高值45%提升至去漂移后的100%。BP神经网络鉴别结果显示,5组样本的鉴别正确率由去漂移前的最高值31.7%提升至去漂移后的98.3%。这说明所给出的去漂移方法在白酒电子鼻的鉴别中是稳健有效的。同时,也为电子鼻鉴别其他物品提供了一种可借鉴的去漂移方法。     

基质微波消毒设备设计

基质作为栽培的核心,是决定植物根系生长环境的最主要因素,也是病虫害传播的媒介和繁殖场所。为实现设施内安全高效生产,有效避免和杜绝设施无土栽培土传病害的问题,利用微波消毒加热速度快、无污染和无残留的特点,设计开发了一种基于微波技术的基质消毒设备。试验测试结果表明,该机平均杀菌率95.57%,能够满足基质杀菌消毒要求。