猕猴桃外观尺寸在线检测分级系统设计与试验

目前市场上存在的猕猴桃分级机械主要是针对质量特征进行分级的大型机械,而消费者在购买猕猴桃时往往更注重它的外观品质,且大型设备难以在以农户小规模营销为主的市场环境下得到普及。为了实现猕猴桃外观品质的自动分选,适应广大猕猴桃种植农户的需求,设计了一种基于机器视觉的小型移动式猕猴桃外观尺寸在线检测与分级系统。该系统主要由输送机构、检测机构、分级执行机构和控制系统组成。输送机构采用倾斜式输送带方案,结构简单,便于实现猕猴桃的输送和分级;检测机构采用图像处理的方法得出猕猴桃的大小等级信息;分级执行机构借助猕猴桃的重力与旋转磁铁的开合实现猕猴桃的分离。对样机进行了试制和验证试验,结果表明:该系统的平均分级成功率为96.3%,单个猕猴桃分级时间约为2.5s。该猕猴桃检测分级系统的设计为今后完成多特征指标的融合分级提供了基础和依据。     

自动导航插秧机路径跟踪系统稳定性模糊控制优化方法

为了提高自动导航插秧机路径跟踪系统的稳定性,提出了一种利用模糊控制调整纯追踪模型前视距离的路径跟踪方法。在考虑自动转向系统一阶惯性环节的情况下,建立插秧机运动学模型,分析了在跟踪直线时纯追踪模型的稳定性条件;基于此稳定性条件,以速度和横向偏差为输入,以前视距离为输出,建立模糊控制模型实时调整纯追踪模型的前视距离;以洋马VP6E型水田插秧机为实验平台对所提出方法进行了实验验证,结果证明,该方法能有效提高路径跟踪系统的稳定性。     

区域农用GNSS基准站云端管理方法与系统研究

针对区域农用卫星导航定位基准站规模化应用中存在无效冗余、频率干扰和基准不统一问题,提出基于云端管理构架实现区域基准站管理与信息共享的初步解决方案。选择石河子市作为研究区,获得3个企业总计84个固定基准站的备案数据,计算任意2个基准站的站间距ΔD和频率差ΔF形成数据集E。在此基础上,利用GIS空间分析和数值统计方法,分析基准站无效冗余和同近频干扰,开展基准站坐标平差与精度验证,开发基准站管理服务系统原型。研究表明,由于缺乏技术和管理协调,区域农用GNSS基准站无效冗余、频率干扰和频率浪费难以避免,所统计的84个基准站占用了26.7 MHz频带,使用了47个频点,其中30个基准站使用单独频点,站间距40 km以内时多达18对基准站频率相同,29对基准站频率相近(ΔF≤25 k Hz)。石河子东北18个基准站,平均冗余率达263.2%,中心区冗余率更高。固定基准站通过坐标平差可以提高站址精度,有利于发挥基准站冗余的有效性和提高差分信号接入的可靠性,3个验证点的经度坐标差最大为0.011 m,纬度坐标差最大为0.023 m,精度分别达到毫米级和厘米级。管理服务系统原型和手机端APP原型的初步测试表明,系统可以实现基准站备案、建站辅助、基准站查询和频率推荐等功能,可以提高基准站管理效率和减少干扰现象。     

基于全球陆面数据同化系统蒸散量的GSAC模型率定

在识别缺资料流域水文模型参数时,目前常采用的区域化方法存在相似流域间降雨径流关系差别较大、模型参数与流域属性间的相关性不明显、在大范围缺资料地区难于选取参考流域等问题。本文从全球陆面数据同化系统(GLDAS)获取流域蒸散量数据,提出利用GLDAS蒸散量率定GSAC模型的方法。首先,通过合并网格建立GSAC模型模拟的蒸散量与GLDAS蒸散量在时间和空间方面的对应关系;其次,基于纳什效率系数的定义构建了一个模型率定指标,以评价GSAC模型模拟的蒸散量对GLDAS蒸散量的拟合效果;最后,依据GLDAS蒸散量与GSAC模型模拟蒸散量之间的拟合关系率定GSAC模型。呼兰河流域应用结果表明,GLDAS提供的蒸散量能够较好反映流域实际蒸散量的变化情况,为率定GSAC模型提供了一种有效的输入数据;在率定期与验证期,利用GLDAS蒸散量率定的GSAC模型对流量模拟的纳什效率系数分别为0.81和0.77,与利用流量数据率定的GSAC模型模拟结果相近。     

立式轴流泵装置进水流道出口流态与脉动试验分析

进水流道出口流态是影响立式轴流泵装置运行稳定性的关键因素之一,基于立式轴流泵装置整体物理模型,采用在肘形进水流道出口段壁面布置丝状红线和压力脉动传感器,研究分析了不同转速时立式轴流泵装置肘形进水流道出口段的流态及压力脉动变化规律。结果表明,当流量小于0.7Qbep时肘形进水流道出口段内壁面的丝线偏移方向与叶轮旋转方向相同,各测点的脉动幅值均随转速的增加而增加;当流量大于0.7Qbep时肘形进水流道出口段内壁面的丝线偏移方向与泵轴方向相同,各测点的脉动幅值随转速的增加而减小。相同转速时,各测点的脉动幅值随流量的增大先减小后增大,在最优工况时脉动幅值最小。不同转速下,流道出口各测点的脉动主频均为4倍转频,最优工况时各测点的脉动次主频均为1倍转频。随转速增加,肘形进水流道出口段各测点主频幅值的增幅存在差异性,小流量工况时各测点的脉动主频幅值增幅小于最优工况和大流量工况。     

投影寻踪模型在水稻灌溉制度评价中的应用

优化水稻灌溉制度是解决粮食安全与水资源短缺两大紧迫问题的关键。从水稻灌溉制度评价方法研究出发,针对传统的水稻灌溉制度评价中指标权重赋值客观性差的问题,提出了基于粒子群优化投影寻踪模型的水稻灌溉制度评价方法,该方法通过对水稻主要生育阶段的多个状态变量建立投影寻踪模型并优化投影方向,从而根据状态变量在最佳投影方向线型投影得到的投影值大小进行水稻灌溉制度的综合评价,避免了专家赋权的人为干扰。选取水稻分蘖及灌浆2个重要生育阶段,分别建立模型并对4种灌溉模式进行综合评价,其评判结果与实际相符,验证了该方法的准确性与可行性。     

基于有限状态机的农机导航多任务调度研究

为了解决总线式农机导航控制系统中的事件响应及数据延迟问题,将农机导航控制功能划分成不同优先级的多个子任务模块,将有限状态机理论引入作为导航控制系统多任务调度的理论基础。基于有限状态机理论和实际导航控制过程建立导航事件与导航控制任务的关联关系,并对每个任务设有优先级,实现了对导航控制事件的快速分级响应。最后,采用基于本文提出的多任务调度方法的插秧机自动导航控制系统进行了实车路径跟踪实验。实验结果表明:本文所提调度方法可以很好地完成导航控制任务,直线路径平均跟踪误差为3.28cm,曲线路径平均跟踪误差为5.0 4 cm。     

采摘机器人选择性作业信息获取研究——基于无标定视觉伺服系统

以采摘机器人采摘作业为研究对象,以选择性采摘成熟果蔬为研究目标,基于无标定视觉伺服系统,结合果蔬成熟特性判断目标果实是否适合采摘,设计了一套以MSP430F149为核心的智能检测控制系统,可以实时处理相机采集到的图像,并选择性采摘符合要求的果实。本文重点研究了视觉伺服原理与模型、果实成熟度判断、选择性作业信息获取,以及系统的硬软件设计,并对文中设计研究的系统进行了可行性验证。试验结果表明:该无标定视觉伺服系统判断准确,能够较大程度提高机器人的可靠性与稳定性,应用前景宽广。     

马铃薯通风储藏库加湿系统设计与试验

为解决现有马铃薯通风储藏库加湿系统选型参数标准模糊和加湿方式无法随库内环境参数变化进行自动调节等问题,设计了一套马铃薯通风储藏库自动加湿系统。在现有马铃薯储藏库基础上,考虑马铃薯生理特性,该加湿系统选择PLC S7-200为主控制器,并运用控制变量法进行试验设计,采用Origin数据分析软件对各影响因素与入口风速和相对湿度之间的关系进行单因素试验分析,研究加湿帘厚度、加湿泵功率和风机风速对储藏库加湿效果的影响。硬件选型试验表明,该储藏库的最佳参数组合为湿帘厚度45cm、加湿泵功率70W、风机风速16m/s,当风速达到16m/s时能够达到完全穿透效果。加湿系统应用试验证明,系统能够正常工作,并且将库内相对湿度维持在95%左右,储藏后马铃薯平均失重率为3.70%,满足马铃薯储藏的加湿需求,且系统可根据库内环境参数的变化进行相应调整,使马铃薯保持较充足的水分和较低的失重率,从而保证储藏库内环境适合马铃薯储藏。     

酶辅助乳化制备姜黄素脂肪乳研究

选用碱性蛋白酶辅助乳化,利用酶解膨化大豆粉产生的蛋白和磷脂作为乳化剂制备了天然姜黄素脂肪乳。通过流体动力学半径及其分布的测量、激光共聚焦显微镜观察和荧光光谱分析等来表征脂肪乳粒径、电位、微观结构及脂肪乳内蛋白的荧光强度变化,以氧化稳定性、包埋率和生物利用率来评价脂肪乳的稳定性能和对姜黄素的负载效果。结果表明,随着姜黄素添加量的增加,脂肪乳平均粒径先增加、后趋于稳定,在添加量为0.6%时,平均粒径为1127.42nm,电位绝对值最大,为38.67mV。激光共聚焦显微镜观察结果表明,乳液中油滴和蛋白分布比较均匀,形成了包裹较好的液滴。在0.6%添加量下的脂肪乳储存14d时的氧化稳定性最好,POV值最小,仅为3.15mmol/kg,储存21d时TBARS值为0.56mmol/kg;姜黄素包埋率高达72.58%,经体外消化后生物利用率为55.22%。荧光光谱分析表明,过量的姜黄素会使脂肪乳中蛋白质的荧光强度显著降低。因此,在姜黄素添加量为0.6%时,通过酶辅助法可制备稳定性较高、运载效果较好的脂肪乳。