基于太赫兹光谱和支持向量机快速鉴别咖啡豆产地

结合太赫兹时域光谱技术和支持向量机对3种典型产地的咖啡豆进行了鉴别。选取埃塞俄比亚(Ethiopia)、哥斯达黎加(Costa Rica)以及印度尼西亚(Indonesia)3个产地咖啡豆样品进行压片处理,采用太赫兹透射模式获取样品的时域和频域光谱信号,并用主成分分析法对太赫兹频域光谱信号进行分析;构造了基于粒子群(partical swarm optimization,PSO)参数寻优的支持向量机(support vector machine,SVM)鉴别模型,模型对不同产地咖啡豆样品的综合识别正确率达到95%。试验结果表明,太赫兹作为新型的检测手段结合模式识别方法可用于咖啡豆的产地鉴别。该文为一类在太赫兹波段下没有明显特征吸收峰的农产品/食品安全检测和产地追溯研究提供了一种快速、准确的方法。     

土壤有机质含量可见-近红外光谱反演模型校正集优选方法

土壤有机质含量可见-近红外光谱反演过程中校正集的构建策略对模型的预测精度有重要影响。以江汉平原洪湖地区水稻土为研究对象,采用Kennard-Stone(KS)法,Rank-KS(RKS)和Sample set Partitioning based on joint X-Y distance(SPXY)法,构建样本数占总校正集不同比例的子校正集,通过偏最小二乘回归,建立土壤有机质含量的可见—近红外光谱反演模型。结果表明:KS法无法提高模型预测精度,但可以在保证标准差与预测均方根误差比(ratio of performance to standard deviation,RPD)2.0的前提下减少30%的校正样本;基于SPXY法的模型,当子校正集样本比例为总校正集的50%时达到最佳的模型预测精度,RPD为2.557;RKS法能够在保证预测精度的情况下(RPD2.0),最多减少总校正集70%的样本,对应模型RPD为2.212。当校正集与验证集的有机质含量分布相近时,能够以较少的建模样本达到与总校正集相近甚至更高的模型预测精度,提升土壤有机质光谱反演模型的实用性。     

1株巨大口蘑的鉴定及培养基中无机盐优化

为筛选巨大口蘑菌丝生长的最优培养基,从采集自云南临沧的野生口蘑子实体中分离获得菌株YAASM4295,利用形态学与ITS序列分析的方法对其进行分类学鉴定;并以不同的无机盐为基础,通过单因素试验,各筛选出2种大量元素和微量元素,采用L9(34)正交试验设计,分析4种无机盐及其正交组合对该菌菌丝生长的影响。结果表明,采集到的菌株为巨大口蘑,供试无机盐对其菌丝生长在不同程度上均有促进作用,其中0.1 mg·m L~(-1)MgSO_4、0.1 mg·m L~(-1)K_2HPO_4、0.05 mg·L~(-1)CoCl_2、0.05 mg·L~(-1)Mn Cl_2对该菌生长与生长势的促进作用最大,且与其它处理相比达到了极显著水平。4种无机盐协同作用对该菌菌丝生长影响的大小依次为Mg SO4CoCl_2MnCl_2K2HPO4;最佳组合为0.2 mg·m L~(-1)Mg SO4+0.1 mg·m L~(-1)K_2HPO_4+0.01 mg·L~(-1)MnCl_2+0.01 mg·L~(-1)CoCl_2。综上,该野生巨大口蘑菌株在各无机盐培养基组合之间的菌丝生长速度差异极显著,不同组合间有明显的交互作用,这为其优质栽培提供了理论依据。     

基于迭代评价法的农村居民点优化布局与整治策略

科学进行农村居民点优化布局,对实施农村居民点整治,实现城乡一体化发展意义重大.该文以河南省新郑市为例,研究了农村居民点优化布局的方法和分区整治策略.基于中心地理论,设计了农村居民点理想布局模型,在农村居民点适宜性评价基础上,进一步提出了农村居民点适宜性迭代评价的方法,设计了程序算法,利用Python语言和Arc Py类库实现了软件工具开发.研究结果表明:根据农村居民生产和生活需求设计的理想村庄布局模型参数为:村庄之间的标准距离2.5km,最大耕作半径为1.44km,聚落腹地面积541.27hm2.新郑市农村居民点适宜性评价综合分值呈现出东高西低的非均匀分布,而迭代评价结果呈现出相对均匀的分布,利用该结果进行村庄布局优化更加合理.进行村庄优化布局,设置了17个中心村,103个基层村,其余为拆迁村,并将拆迁村划分为政府主导型和规划引导型2类,针对不同类型的村庄提出了对应的整治策略.研究结论认为,农村居民点迭代评价方法得到的结果,更加科学合理,该结果通过规划引导,可实现农村居民点的合理演化,该文的方法可为相关研究提供参考和借鉴.     

刷辊式采棉机的改进设计与试验

为提高刷辊式采棉机作业质量,满足轧花厂对统收式采棉机采获籽棉的进厂要求,该文在已有4MZ-3B型刷辊式采棉机工作时存在问题基础上优化刷辊工作参数并增加与刷辊配套使用的回流结构提升了采净率,降低了落地损失率、挂枝棉率、漏采率;改进挑棉辊形式,避免该部件因缠绕造成棉桃分离气力输送管道入口堵塞的现象,降低整机故障率;将棉桃分离气力输棉管道由气吹式改进为气吸式,提高棉桃回收率;将气棉分离装置由网孔式改进为切线导流式,解决了棉桃分离气力输棉管道与机载预处理装置过渡问题,在排出气流的同时保证物料运动顺畅;将机载预处理装置由"一清一回收"式改进为"一清二回收"式,降低籽棉含杂率及清杂损失率。设计改进及优化后形成4MZ-3C型刷辊式采棉机,并进行对比试验。与4MZ-3B型刷辊式采棉机相比,采净率提高了3.42%、落地损失率降低了0.85%、挂枝棉率降低了0.89%、漏采率降低了1.05%、棉桃回收率提升了74.57%、清杂损失率降低了0.63%、籽棉含杂率降低了3.71%。将4MZ-3C型刷辊式采棉机各项指标均优于采棉机作业标准,在获取高采净率的同时,保证籽棉的低含杂率,可充分满足中国棉花生产机械化需求。     

辣椒热泵干燥特性及工艺参数优化

为了提高干制辣椒品质,降低干燥能耗,该文应用热泵干燥技术干燥辣椒。首先探究干燥温度和铺料厚度对干燥特性的影响,绘制出含水率和干燥速率变化曲线。在此基础上,将分阶段控温和改变铺料厚度结合起来对辣椒进行热泵干燥,运用响应面法中的Box-Behnken设计,考察第一阶段温度、第二阶段温度、铺料厚度和三者的交互作用对品质得分、单位能耗、干燥时间的影响,并建立回归方程,得出最佳工艺参数。结论如下:温度越高,干燥速率越大,含水率下降越快;铺料厚度越大,干燥速率越小,含水率下降越慢;第一阶段温度是影响单位能耗的主要因素(P0.05),较低的第一阶段温度能降低单位能耗;第二阶段温度对品质得分影响显著(P0.05),对干燥时间影响极显著(P0.01),第二阶段温度在60℃左右时能得到品质较佳的干辣椒,且在一定程度上提高了干燥效率;铺料厚度对品质得分、干燥时间的影响极显著(P0.01),对单位能耗的影响显著(P0.05),铺料厚度在45 mm左右干燥获得的辣椒品质较佳,而且能节约能耗,提高干燥效率。综合优化参数为:第一阶段温度48℃、第二阶段温度61℃、铺料厚度44 mm,在此工艺条件下获得的干燥辣椒品质得分为8.64,单位能耗为92.05 k J/kg,干燥时间为896.02 min。研究结果为热泵干燥技术应用于辣椒干制提供参考。     

基于水土资源耦合的水资源短缺风险评价及优化

黑龙江省水资源系统的平衡对保障区域工农业发展至关重要。由于粮食主产区发展过程中水资源存在许多不确定性因素,在追求经济增长的同时,黑龙江省水资源也存在着较大的风险。该文以黑龙江省及其13个地级市为研究区域,基于熵权物元模型评价水资源短缺风险,利用平均迪氏分解法(logarithmic mean Divisia index,LMDI)分析影响用水量变化的驱动因素,通过耦合协调模型和GIS软件分析影响水资源短缺的因素及其区域差异性,采用经济与资源双重导向的优化路径,解决水资源短缺风险问题。结果表明,2014年黑龙江省整体水资源短缺处于III级-中等风险,水土资源处于拮抗耦合中度协调级别且土地资源发展略微滞后;鹤岗、双鸭山、大庆和佳木斯水资源短缺为V级,其中大庆市水资源发展明显滞后。随着经济社会的持续发展,应结合区域资源禀赋和风险特征,制定合理的水资源开发利用方案。     

三移栽臂水稻钵苗移栽机构设计与试验

为了实现水稻钵苗的高效、稳定的移栽,在分析现有水稻钵苗移栽机构的研究现状基础上,该文设计了一种应用于水稻钵苗自动移栽机的三移栽臂非圆齿轮行星系水稻钵苗移栽机构。构建了一种非圆齿轮节曲线方程,建立了非圆-不完全非圆齿轮机构的运动学理论模型。开发了该水稻钵苗移栽机构的计算机辅助分析与优化软件,通过人机交互的方式得到一组较优的满足水稻钵苗移栽机构工作要求的参数,然后进行虚拟仿真及物理样机试验,通过对比分析虚拟仿真得到的工作轨迹与物理样机试验得到的工作轨迹基本一致;理论计算得到的角度差为45.18°,实际测量得到的角度差为45.77°,误差为1.31%,在误差范围以内,验证了该移栽机构设计的正确性。该机构的提出解决了秧苗倒伏、低移栽成功率的问题,提高了移栽效率。     

基于改进杂交粒子群算法的农村微能网多能流优化调度

西部农村地区电网薄弱,光伏和风电扶贫投资未考虑配套输配电设施,用以处理生物质废弃物的沼气受季节性温度变化影响运行经济性不佳,为解决上述问题,该文提出利用沼气作为气源含可再生能源的冷-热-电-气多能流农村微能网供能架构,建立相应的多能流微能网调度模型,针对粒子群算法早熟、容易陷入局部最优的问题,提出采用动态调整惯性权重的杂交粒子群算法进行求解,算例结果表明,通过对系统内各设备的调度,有效降低系统日运行成本,在冬季,采用改进型杂交粒子群算法所得日运行费用相比采用基本型粒子群算法降低7.6%,其相比系统未优化所得日运行费用降低79.1%;在夏季,相比基本型粒子群算法与未优化分别降低17.0%、71.2%,实现微能网的经济运行,证明了本模型和算法的正确性。     

基于RBF神经网络与NSGA-Ⅱ算法的渣浆泵多目标参数优化

由于渣浆泵普遍存在扬程低于设计扬程、效率低、磨损严重等问题,该文选取比转速为75的离心式渣浆泵为研究对象,运用商用CFD求解软件Flunet,选取RNG k-ε湍流模型与欧拉两相流模型对其内部流动进行计算。以离心式渣浆泵的效率、高效区作为优化目标,结合Plackeet-Burman筛选试验,将渣浆泵叶片的进口安放角、出口安放角与叶片包角作为优化变量。采用均匀试验设计安排样本空间,利用RBF神经网络拟合优化变量与优化目标间的映射关联,基于NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标寻优。针对优化所得的Pareto解集,选取其中效率最优个体和高效区最优个体与优化前初始模型进行对比:分析了上述3个个体的通过数值模拟得到的性能曲线之间的差异,得到效率最优与叶片进、出口安放角、叶片包角为21.76?、23.43?、145.56?,高效区最优时为19.38?、22.68?、116.71?。通过试验验证,优化后个体性能得到显著提升,效率最优个体的效率较初始个体的效率提高了3.81%,高效区最优个体较初始个体高效区范围提高了4.33%。给出并分析了上述3个个体在叶轮流道中间剖面上固相相对速度矢量及湍动能分布、叶片工作面、叶轮后盖板的固相浓度分布差异。优化结果表明,该优化方法使叶轮的水力特性得到改善,提高了离心式渣浆泵的性能。