循环式岩棉栽培水肥一体化装备及控制系统研发

为提高我国循环式岩棉栽培水肥管理水平,自主研发设计了循环式岩棉栽培水肥一体化智能装备及控制系统。系统根据植株的生长发育状态、需水需肥规律以及环境条件,通过智能控制系统全自动地进行营养液的检测、配比和灌溉决策,并结合营养液回收消毒技术,实现营养液的重复利用。系统提供便于操作的硬件设备以及全自动智能运行的控制系统,可对岩棉栽培水肥实现全自动智能精准管理,节水节肥20%以上,实现农业生产的零排放。经过在不同园区的试验和应用,验证该系统运行稳定,适用性强。在宁夏园艺产业园番茄生产应用可达到45.4 kg/m2的高产。      

阳极溶出伏安法快速测定谷物中的镉含量

建立了一种阳极溶出伏安法快速测定谷物中的镉含量。样品经微波消解后,采用玻碳电极为工作电极,AgAgCl电极为参比电极,铂电极为对电极,测定谷物中镉含量,其检出限为0.4 μgL。采用标准加入法,平均回收率100%～104%;某一浓度样品同时测定6次,其变异系数2.43%。该方法稳定、快速和准确,可广泛用于粮食的安全事件应急监测。      

串番茄采摘末端执行器的设计与夹持实验

基于串番茄生长特性和采摘要求,设计了一种适应于采摘成串番茄的末端执行器。基于螺旋理论,建立了夹持接触力学模型,分析了夹持的力封闭性;同时,建立了稳定夹持模型,对夹指的可靠夹持力进行了分析,得出夹持力F≥8.24N。制作了物理样机,并对直径为3~8mm的串番茄母枝进行了负重干扰性能的夹持实验,实验结果表明:夹指所能承受的动态负重随母枝直径的增大而增大,最小动态负重为1.015kg,完全满足采摘串番茄时的夹持能力需求。     

不同降水年型下长岭县向日葵需水规律研究

为了探讨降水对向日葵生长需水的影响,划分不同降水年型（丰水年、平水年、枯水年）,分别计算不同降水年型的向日葵需水量,并分析向日葵的生长需水及水分来源的变化规律。研究结果表明：向日葵不同生育阶段对水分的需求量不同,初期和后期较小,中期最大,而且越是干旱的年份向日葵需水量越大;丰水年向日葵需水量与有效降水量的耦合度最高,平水年次之,枯水年最低;不同降水年型向日葵不同生长阶段土壤水的消耗量不同,枯水年土壤水消耗量最大,生长季前期对土壤水的影响较小,后期开花到成熟阶段影响较大。     

宁夏杏、李子花期幼果期霜冻指标试验研究

霜冻是制约宁夏经济林果生产的主要农业气象灾害之一,探究不同果树霜冻指标可为果树霜冻预报、监测预警及果树霜冻灾害风险评估和灾害防御提供参考。本研究采用人工霜冻模拟箱模拟霜冻试验,对杏树、李子树开花期及幼果期遭受霜冻的临界温度及持续时间开展研究,结果表明：2个杏品种‘金太阳’和‘李梅杏’花期遭受霜冻的温度指标差异不大,-2℃为轻度受冻,-2~-3℃之间为中度受冻,＜-3℃持续时间大于1 h则为重度受冻。4个李子品种花期‘尤萨’的耐冻性较强,在-3℃下持续4 h仅轻微受冻,其他品种在-3℃下就会严重受冻,‘龙园秋李’的耐冻性最差,-3℃持续1 h受冻率就会达到50%。杏幼果在-2.5℃持续1~2 h为轻度受冻,3~4 h为中度受冻,小于或等于-3℃持续1 h及以上为重度受冻,2个品种差异不大。李子幼果的耐冻性差于杏幼果,‘尤萨’在-1℃持续3~4 h和-2.5℃持续1 h就会轻度受冻,-2℃和-2.5℃时持续时间大于等于2 h或者遇-3℃低温就会重度受冻。‘兰蜜李’-2℃和-2.5℃大于或等于3 h或者温度小于等于-3℃为重度受冻。     

基于CAN总线的联合收割机脱粒滚筒测控系统研究

提出了一种基于CAN总线的联合收割机脱粒滚筒测控系统的设计方法。利用LM3S8962芯片构建了各个CAN智能控制节点,并利用CAN总线多主通信的优势,将各个节点采集到的数据传送给上位机,通过上位机的数据处理和判断,实现了联合收割机参数的智能采集和脱粒滚筒的智能化控制。此外,基于Labwindows/CVI设计了相应的上位机监控软件,实现了数据的实时显示和存储,为操作人员提供了友好的人机界面和操作平台。该系统灵活方便、可靠性好、抗干扰能力强、通信速率高,是联合收割机脱粒滚筒关键作业性能数据采集与控制的有效解决方案。     

调亏灌溉条件下冬小麦籽粒灌浆特征及其模拟模型

在移动式防雨棚下,采用盆栽土培方法,以冬小麦（Triticum aestivum L.）为试验材料进行了调亏灌溉（regulated deficit irrigation,RDI）试验研究,目的在于了解RDI对冬小麦籽粒灌浆特性的影响,并对其进行模拟,为建立冬小麦RDI指标与模式提供理论依据与技术参数。试验采用二因素（水分调亏阶段和调节亏水度）随机区组设计。结果表明,RDI条件下冬小麦籽粒灌浆过程符合“缓-快-慢”的“S”型生长曲线,并可用Richards方程进行较好的模拟;不同水分调亏处理间最大灌浆速率及其出现时间、平均灌浆速率、灌浆持续期、活跃生长期和3个灌浆阶段灌浆持续期,以及最终千粒质量等特征参数差异达显著水平;其中,越冬期轻度调亏具有最高的平均灌浆速率（每百粒0.234 g/d）、最大灌浆速率（每百粒0.369 g/d）、最高的第3阶段灌浆速率（每百粒0.099 g/d）和最高的千粒质量（58.46 g）。经相关和逐步回归分析灌浆参数与千粒质量的关系,结果表明,多数参数间存在着显著或极显著的相关性,其中,与千粒质量有显著或极显著相关关系的参数有最大灌浆速率、平均灌浆速率、活跃生长期和第3阶段灌浆速率等。     

仿形弹性镇压辊设计与试验

针对保护性耕作条件下与大豆耕播机配套的镇压辊压实土壤不均匀、相关耕播机具纵向尺寸过长的问题,设计了一种仿形弹性镇压辊,采用弹性辐条结构,通过理论分析确定了镇压辊的主要结构参数:直径D=450 mm,宽度B=210 mm,弹性辐条数量n=12。利用ADAMS软件对镇压辊进行运动仿真,同时进行土槽试验,采用L9(34)正交试验,在土壤干基含水率为20%时,考察了仿形弹性镇压辊的弹簧刚度k、载荷F、作业速度v和土壤坚实度P对其镇压力波动的影响。通过ADAMS运动仿真,找到了各因素的最佳取值范围;通过正交试验,得到了各因素的主次顺序:载荷、弹簧刚度、土壤坚实度、作业速度,最优组合为载荷800 N,弹簧刚度5 N/mm,土壤坚实度15 k Pa,作业速度0.5 m/s,模拟仿真的结果与试验结果吻合很好。通过对比试验,得到仿形弹性镇压辊在垄台表面有一定倾角的情况下能更好地保证镇压的均匀性。     

猪舍场景下的生猪目标跟踪和行为检测方法研究

针对猪舍内光照情况复杂、目标与背景颜色较为接近、相机视角与参数不佳等环境与硬件条件的不足,导致生猪跟踪过程中精度低、稳定性差的问题,充分结合实际场景,提出了一种优化特征提取的压缩感知跟踪算法。优化跟踪窗口为椭圆形,以接近生猪体态;并结合灰度和纹理特征,优化传统压缩感知算法特征提取过程;划分猪舍区域,依据生猪所处位置来判断其当前行为。随机选取猪舍内不同场景、不同光照强度、不同生猪品种的多段视频进行实验,实验结果表明：中心点均方根误差均值为25.44,分别是传统压缩感知算法、模板更新跟踪算法和Camshift跟踪算法的60.32%、33.33%、32.57%;中心点均方根误差方差为70.26,分别是传统压缩感知算法、模板更新跟踪算法和Camshift跟踪算法的7.13%、47.62%、17.16%;跟踪速度达到19.3帧/s。     

丘陵山区农用自适应调平底盘设计与试验

丘陵山区地形复杂,地面凹凸不平,针对农用车辆行驶稳定性较差、车体倾斜等问题,提出一种自适应调平方法,并根据丘陵山区农用动力底盘作业要求,设计一种自适应调平悬架及应用该悬架的自适应调平底盘。建立虚拟样机三维模型,并导入动力学分析软件ADAMS中进行仿真分析,将底盘仿真过程中的侧倾角和俯仰角与四轮刚性底盘在同等条件下仿真得到的侧倾角和俯仰角对比,自适应调平底盘参考某种作业环境在幅值和波长特定的波形地面上行走作业时,侧倾角和俯仰角之和可降低60%左右。通过对样机土槽试验结果分析,证明自适应调平方法的可行性和仿真分析的正确性。