基于远程监控的农业气象自动采集系统设计

针对传统农业气象观测和当前传感器技术系统、方法存在的不足,设计了一套基于远程监控的农业气象自动采集系统,其硬件设备由农田小气候信息采集前端、视频图像信息采集前端、数据采集装置、数据传输装置和供电设备组成。该系统实现了农田小气候和视频图像信息参数采集与传输的高度集成,自动采集降水量、气温、空气湿度、风速、风向、光合有效辐射、土壤温度、土壤湿度和农作物视频图像信息,并通过远程客户端软件实现各要素信息的实时动态显示和远程监控。通过在郑州市、鹤壁市、温江市和荆州市开展的采集试验和系统试运行表明,系统显示出较好的稳定性,农田小气候和视频图像要素数据的采集、传输、动态实时显示与远程监控等各项功能均可满足各级用户需求。     

导向管喷动床中煤和稻秸粒混料的流动特性试验

将导向管喷动床改进为煤粒和稻秸粒混料气化设备,通过导向管喷动床内进行的稻秸粒与煤粒混合物料冷态流动特性试验,给出喷动的流体力学条件。研究了床层压降随表观风速的变化规律,稻秸粒和煤粒混合比例、喷口直径和导向管喷口间距3因素对床层压降与表观风速关系曲线的影响以及对物料循环速率与风量关系曲线的影响。进行了3因素12拟水平的均匀设计试验,采用SPSS软件进行回归分析,分别得到了物料循环速率、单位床高压降及单位有效功率的物料循环速率3个因变量各自与稻秸粒和煤粒混合比例、导向管喷口间距及喷口直径3个自变量之间关系的多元回归方程,用于预测稻秸煤粒混料在导向管喷动床中喷动时的流体力学参数。     

农产品贮藏设施温控仪表温度漂移控制方法

选择3种具有代表性的贮藏设施通用温控仪表,检测其温度漂移幅度和方向。根据仪表电路原理并结合测试,进行了针对性电路改进,使温控仪表温漂误差幅度由3.5℃下降到0.3℃,贮藏环境温度波动幅度由5.3℃下降到1.4℃。试验筛选出3种简易温度补偿法,可在不改造仪表电路的前提下抑制温漂。     

数字图像处理在SEM空蚀图像定量分析中的应

针对收缩－扩散型水洞中进行铝制翼型空蚀破坏试验时,传统度量不能准确量化翼型表面不 同位置的空蚀程度,提出了数字图像检测的方法。获取试验翼型表面SEM空蚀图像,然后对图像进行模糊增强,并进行类间方差最大阈值分割,用二值形态学方法处理边缘,最后由统计特性计算出空蚀破坏表面积、蚀坑数量等。图像测量可得到空蚀对翼型表面破坏数值的定量结果。     

三元件向心涡轮液力变矩器环面流线法设

对三元件向心涡轮液力变矩器的设计方法进行了研究,提出了基于环面流线的设计方法。将流体质点在液力变矩器内部的运动看作为在环面上的曲线运动并可分解为轴面分量和周向分量,推导了轴面流线方程和环面流线方程。分析了叶片对于流线的影响,给出了流线型叶片厚度函数。将叶型骨线和叶片厚度函数相结合,得到了叶片表面的计算方程。研究结果表明,三元件向心涡轮液力变矩器的轴面流线和环面流线都比较接近抛物线。     

草鱼 Smad4 基因的克隆、生物信息学分析及反义真核载体的构建

为了研究TGF-β信号传导中的关键蛋白Smad4在草鱼 Ctenopharyngodon idellus 发育过程中的作用,克隆出草鱼 Smad4 基因cDNA全序列,其碱基长度为2 974 bp,其中开放阅读框1 644 bp,编码547个氨基酸.生物信息学分析结果显示,草鱼Smad4蛋白相对分子质量为59 690.3,分子式为C_{2 632}H_{4 073}N₇₅₃O₇₉₁S₂₄,理论等电点为6.5,含有MH1和MH2这2个高度保守的功能结构域.BLAST相似性分析显示,草鱼Smad4蛋白的氨基酸序列与鲤 Cyprinus carpio、斑马鱼Danio rerio的相似性较高,分别为94.23%和92.97%.还将草鱼 Smad4 基因的开放阅读框片段反向插入表达载体pcDNA3.1(+),成功构建了反义 Smad4 基因真核表达载体pcDNA3.1(+)-Anti-Smad4.     

在线式玉米单粒种子检测分选装置设计与试验

针对农业生产中种子精选的需求,设计了在线式单粒种子检测分选装置,实现流水线式种子上料、检测和分选。该装置由上料装置、检测单元、分选单元和控制系统组成。上料装置通过两级振动实现籽粒的平铺,配合传输带完成籽粒的单粒化。检测单元由高速工业相机实时获取种子图像,并传送至上位机检测分析。控制系统根据检测结果和种子在图像中的位置,控制分选单元完成分选。利用搭建的装置采集了1200粒正常种子、1200粒霉变种子和1200粒破损种子的图像,使用HALCON软件提取了单粒种子的18个颜色和12个形态特征,通过偏最小二乘判别分析法进行判别分析,分别构建了种子霉变和破损的检测模型,并利用搭建的装置和模型进行了验证试验。试验结果表明：在线式单粒种子检测分选装置分选速率大于300粒/min;其中霉变种子的分选准确率高于95%,破损种子分选的准确率高于89%。     

螺旋切分式种带清理装置设计与试验

针对东北地区免耕播种时易出现秸秆堵塞等问题,本研究设计一种螺旋切分式种带清理装置。通过理论分析,确定了清茬刀的排布方式和清茬刀刃口曲线参数,并得到影响种带清理效果的主要因素：拖拉机前进速度、螺旋切分式种带清理装置转速和螺距。在离散元软件EDEM中建立螺旋切分式种带清理装置仿真模型,以种带清秸率为试验指标,以前进速度、转速和螺距为试验因素,进行了二次回归组合仿真试验,建立了种带清秸率的回归模型,结果表明,前进速度、转速和螺距对种带清秸率影响极显著(P<0.01),其中转速影响最为显著。利用Design-Expert软件对影响因素进行优化求解,得到最优参数组合为：前进速度2m/s、转速400r/min、螺距570mm,最佳组合下种带清秸率为92.55%。在最优参数下进行了田间验证试验,试验种带清洁率比仿真减少了约2.89个百分点,基本满足玉米免耕播种的要求。该研究为东北地区免耕播种机秸秆清理与防堵装置的研究提供了参考。     

喷雾参数对雾滴沉积性能影响研究

为了研究扇形喷嘴不同喷雾方式下的空间沉积情况,利用自行设计的NJS-1型植保风洞,搭建雾滴粒径测试装置与雾滴沉积分布测试装置。选用LURMARK-04F80型标准扇形喷嘴开展雾滴粒径分布与沉积特性试验,分析了喷雾压力与风速对雾滴粒径的影响,同时研究了不同风速、喷雾压力、雾流角及喷头倾角下雾滴沉积特性,并采用3种不同的计算方法对比了雾滴飘移减少百分比的影响因素。雾滴粒径分布试验结果表明,相同风速下,增大喷雾压力会导致DV0.1、DV0.5和DV0.9都变小,同时ΦVol＜100μm变大,雾滴谱宽S变化不大;相同压力下,增大风速导致DV0.1和DV0.5变大,DV0.9变化较小,同时ΦVol＜100μm变小,雾滴谱宽S减小。雾滴沉积分布试验结果表明,压力从0.2MPa增加至0.4MPa时,水平喷雾平面上,距离喷头2～3m处雾滴沉积量基本呈增加趋势,竖直喷雾平面上,距离地面0.1～0.2m处雾滴沉积量呈增加趋势;风速从1m/s增加至5m/s时,在水平喷雾平面以及竖直喷雾平面上,雾滴沉积量整体呈增加趋势;雾流角从-15°变化到15°时,在水平喷雾平面以及竖直喷雾平面上,雾滴沉积量明显加大;喷头倾角从0°变化到30°时,在水平喷雾平面以及竖直喷雾平面上,总体趋势是喷头倾角越大,沉积量越低,但差异不大;同时与参考喷雾相比较,采用3种计算方法得到的雾滴飘移减少百分比（DPRP）表明,喷雾压力、风速以及雾流角对雾滴飘移减少百分比影响较大,特别是侧风风速影响尤为显著。该研究可为田间喷雾作业参数的选择提供试验数据指导。     

基于长短期记忆的柑橘园蒸散量预测模型

传统的柑橘灌溉方式主要依赖人工经验,一方面有可能导致灌溉时机不准确,另一方面有可能造成灌溉量过高或者过低,对果实的生长都会产生负面影响。柑橘果园水分蒸散量是表征耗水量的重要指标。为了实现对大面积柑橘果园蒸散量(Evapotranspiration, ET)的准确估算,制定更加科学精细化的灌溉策略,基于气象数据集,应用长短期记忆（Long short term memory, LSTM）、极限学习机（Extreme learning machine, ELM）和广义回归神经网络(General regression neural network, GRNN)方法对蒸散量建立预测模型并验证其准确性。结果表明,LSTM模型的平均绝对误差(Mean absolute error, MAE)和均方根误差(Root mean square error, RMSE)是3种模型中最优的,ELM和GRNN模型的性能接近。为了估算3种模型结果的可信度,在训练时加入了蒙特卡洛不确定性分析方法。结果表明,LSTM模型在不同输入特征数量下具有较高的精度,而ELM模型存在预测值偏高的现象,GRNN模型则偏低。