丘陵山地农业装备与坡地作业关键技术研究综述

丘陵山区先进适用农机装备的研发是目前国内农机装备研究的热点和难点问题之一。目前,我国丘陵山区农业生产存在“无机可用,无好机用”的现实问题,并且先进适用丘陵山地农机装备(简称山地农业装备)的研发缺乏必要的理论支撑。本文重点综述了国内外山地农业装备尤其是山地拖拉机及山地农机调平技术、山地拖拉机驱动与动力系统、山地农机具及其作业性能的研究现状,阐述了农机土壤压实与坡地土壤耕作侵蚀的研究进展,总结归纳了山地农机设计及山地农机-土壤互作机理研究的计算机辅助方法。展望丘陵山地农机装备及坡地作业技术的研究重点及发展方向：山地农机-坡地土壤-作物(养分)互作机理研究;山地农机总体设计与农艺及坡地作业场景深度融合;山地农机姿态调平机构与控制策略;山地农机动力高效传递与灵便转向驱动;山地农机作业机组的智能化监测与精确自主导航。以期为我国丘陵山区农机装备的研发设计提供借鉴参考。     

广东省水稻生产机械装备水平灰色预测与分析

利用广东省水稻生产主要环节机械装备保有量的历史数据,建立了灰色GM(1,1)预测模型,对2006-2020年广东省水稻生产机械装备水平进行了预测,并参考广东省水稻生产机械化作业水平值,对其预测结果进行了修正,以便能为政府主管部门制定提高水稻生产机械装备水平的政策措施提供参考依据.     

农业装备物流体系的数学建模

在分析了农业装备物流体系特点的基础上,指出了目前存在的数学模型不能完全体现和描述农业装备物流体系的特点;建立了基于面向环境时延着色Petri网(EOCTPN)的农业装备物流体系数学模型;研究了不同类型农业装备物流体系对库存总成本和长鞭效应的影响程度;解决了目前存在的无法将正向物流和逆向物流有机结合在一起的问题;有效克服了基础Petri网描述此类问题出现的"节点爆炸"现象.在仿真实验的基础上,提出了应如何构建农业装备物流体系的方法.     

基于栅格法的机器人路径规划

阐述了基于栅格法的机器人路径规划算法问题.首先通过将不完全可行栅格归于完全可行栅格,在粗略划分整个工作环境的情况下,采用概率搜索方法,先获得一条次优最短路径,然后在此基础上,将不完全可行栅格还原到原工作环境,剔除无效栅格后,通过将栅格长度等比递减的策略,最终获得一条所需精度下的最短无碰撞路径.     

基于Lucid多途径检索的油茶害虫诊断APP开发与实现

油茶是亚热带地区重要的木本油料作物,近年来随着种植面积的不断扩大和集约化经营,病虫害问题日益严重,对油茶的产量和品质造成不同程度的影响。本研究通过野外调查、文献查阅、种类鉴定等工作,整理了21种油茶主要害虫的形态特征、生物学习性、为害特点、防治措施等信息,并拍摄相应害虫及为害状的高清照片1 600张。采用Lucid智能诊断系统,构建Fact Sheet Fusion基础信息数据库,并针对多途径检索方式提取害虫"为害方式"、"为害部位"、"为害高峰期"、"形态特征"等4个1级特征组,以及10个2级特征和18个3级特征,共组成102个特征状态,构建了油茶害虫的快速诊断系统。在此基础上,转换得到基于Android系统的手机应用APP,为林农和森防一线工作者对油茶害虫快速识别和防治提供便捷服务,从而促进油茶产业持续健康发展。     

气吸式杂交稻单粒排种器研制

针对气力式水稻精量排种器充种不稳定、单粒播种精度不高和播种量大的问题,该研究设计了一种具有矩形吸种孔和辅助充种装置的气吸式杂交稻单粒排种器。根据“吉田优”型杂交稻的长短轴重力分布情况,确定排种盘吸种孔形状;基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics, Discrete element method)流固耦合理论,以吸附力为指标,进行5类具有相同面积的吸种孔单因素仿真试验,确定吸附力最大的吸种孔规格为0.8 mm×2.25 mm;以该型吸种孔为基础,选取辅助充种角、工作转速和工作负压为试验因素,以单粒率S、多粒率M和漏播率L为试验指标,开展Box-Bhnken台架试验,对试验结果进行响应曲面分析和多目标优化,得到排种盘辅助充种角为80.90°、工作转速为42.65 r/min、工作负压为621 Pa时,排种器的单粒率为86.91%,漏播率为3.63%。验证试验结果的排种器单粒率为86.36%、漏播率为3.41%,与优化结果吻合。研究结果可为后续气吸式杂交稻单粒排种器的优化设计和直播机整机作业精度的提高提供指导。     

蒸汽烫漂与热风干燥箱流场优化设计及仿真

农产品的烫漂与干燥是农产品加工的关键技术。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱是集烫漂与干燥一体的新型农产品绿色保质低碳智能干燥技术装备。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱内部流场均匀性直接影响着农产品烫漂与干燥效果。为提高其内部速度均匀性与温湿度均匀性,同时减少冷凝现象发生,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法建立蒸汽烫漂与热风干燥箱模型,对其送风方式和送风口数量进行研究。结果表明：侧送侧回的送风方式在速度场以及温湿度场的均匀性总体优于上送下回,能量利用系数提高约18%,箱内壁面冷凝面积小于上送下回。仿真研究表明,当送风口数量为4个时,箱内的温度场和相对湿度场均匀性更好,能量利用系数最高。试验表明,蒸汽烫漂与热风干燥箱的试验值和仿真值最大温度偏差为2.3℃,相对湿度误差不超过1.3%,误差在合理范围内,仿真结果可靠,研究结果可为农产品低碳智能干燥新技术的研究提供参考。     

基于手机二维条码识别的农产品质量安全追溯系统

针对现有农产品质量安全追溯中成本高、追溯设备便携性差等问题,设计了基于手机二维条码识别的农产品质量安全追溯系统。阐述了系统的架构和主要功能设计,并对系统采用Nokia 3款手机为实验终端在手机摄像头与条码不同的距离处进行了最佳识别距离、识别时间、识别率和准确率的测试,食品包装袋和标签纸上条码平均识别时间分别为7.3 s和5.1 s,平均识别率分别为67.8%和75.6%,准确率均可达到100%,识别的最佳距离为10 cm左右,最短识别时间仅为6.4 s和3.4 s。测试结果表明,该系统可以方便用户快速识别产品的二维条码标签,为消费者提供了一种新的追溯手段。     

生物质育苗钵及成型装备

针对植物育苗对泥炭资源的大量需求,从泥炭资源保护和可再生资源利用的角度出发,以农作物秸秆作为主要基质原料生产育苗钵,并设计了相应的基质装载成型装备.通过实验研究表明,农作物秸秆作为育苗钵基质具有良好的发展前景,基质装载成型装备的开发应用为高效批量生产育苗钵奠定基础.     

移动机器人目标图像识别技术研究

针对设施移动机器人工作环境的复杂性,如光照多变性等,提出了基于L模型的一种新的目标识别方法。L模型是一种新的颜色模型,能够在一定程度上克服光照变化带来的影响。通过对不同光照下的作物果实等目标物进行分割识别结果的实验比较,表明该方法相对于其他常见的识别方法,在各种光照变化条件下均能保持较好的识别效果。