北斗定位田间信息采集平台运动控制器设计与试验

针对轮式田间信息采集平台在田间复杂环境下定速直线跟踪问题,设计了一种横向纠偏与纵向定速行走的运动控制器。控制系统采用低精度北斗定位模块、电子罗盘、旋转编码器、角度传感器获取田间信息采集平台的状态信息(包括位置、航向、速度、转向角)作为运动控制器的输入,通过构建的横向纠偏模糊控制器和纵向定速PID(proportion integration differentiation)控制器,实现行走过程中的横向纠偏和纵向定速行走。为获取更准确的位置信息,采用3个低精度北斗定位模块以边长1 m的等边三角形方式放置对数据求均值得到中心点定位数据的方法,将北斗接收模块的平均静态定位精度从2.06 m提高到了1.50 m,动态定位精度提高到0.78 m以内。信息采集平台田间试验结果表明:车体系统能按照规划的路径行走,在设定速度0.4 m/s时,纵向速度稳态误差小于7%,在外界扰动下响应调节时间小于3 s;以相同的速度行驶,初始横向偏距分别为1.4、2.0和2.5 m时,稳定跟踪需要的时间分别为11、15和25 s且稳定跟踪后最大横向偏距在0.31 m以内,满足农业田间信息采集的需要。该控制系统实现了信息采集平台在田间的定速直线跟踪和稳定行走,为其高效智能化作业提供了技术参考。     

基于物联网的内河小型渔船动态信息监控系统设计

为规范内河流域渔业生产秩序,保障渔船作业安全,该文设计了基于物联网的内河小型渔船动态信息监控系统。该系统集成了无线传感器网络、远程信息传输、远端后台监控等多种技术方法。其中,无线传感器网络主要用于获取包括渔船位置、电捕鱼违法监测信息和渔船超载检测信息等渔业现场数据。依靠Zig Bee技术,该网络实现了对不同类别传感器数据的汇聚、判断以及远程播发。远程信息传输是利用GPRS/GSM移动通信网络与互联网传输技术,实现了多渔船作业信息向后台监控中心的实时传输。后台渔政监控中心,具有渔船在电子地图上的识别与定位,渔业生产的实时监控以及渔政执法的决策辅助等功能。该系统经测试,可满足内河流域作业渔船在实时监管和安全保障等方面的需求,提高了农业渔政管理的水平。     

基于GIS的东北黑土区土壤侵蚀模数计算

为了监测及评估我国东北黑土区土壤侵蚀现状,在地理信息系统技术的支持下,应用CSLE模型,结合0.5 m分辨率的World View遥感影像,定量估算黑龙江省克山县古城小流域的土壤侵蚀量。结果表明:1)研究区的土壤侵蚀强度为轻度侵蚀,侵蚀区主要集中在该区的西北、东北和中南部地区;2)当坡度<20°时,土壤侵蚀程度较低,当坡度>20°时,土壤侵蚀较严重,此外坡度还能通过影响耕作措施的方式对土壤侵蚀强度产生间接作用,而水土保持措施因子和生物措施因子同样对土壤侵蚀区的分布范围及强度影响较大。研究结果对我国东北地区防治水土流失、减少河流泥沙、改善和恢复黑土肥力具有重要意义。     

基于物元标识的人机交互式机械排种器虚拟装配

为实现复杂机械式排种器智能化虚拟装配,集成2B-JP-FX系列双腔复合种盘机械式精密排种器的创新成果与专业知识,缩短设计与研发周期,该文提出了一种基于装配物元标识的智能装配系统。以双腔立式复合圆盘型号排种器为具体研究对象,分析各零部件间的装配关系,明确装配物元组成,完成装配物元的语义信息编码和装配参考的建立。基于CATIA(computer aided three-dimensional interactive application计算机辅助三维交互应用)的二次开发技术,以Visual Basic为开发语言,设计一种适用于物元标识的人机交互平台,可实现对装配语义集的提取与分析,将装配语义信息转化为装配约束,智能引导完成虚拟装配。测试结果证明了该系统的可行性和有效性,为2B-JP-FX系列排种器的研发提供了先进的虚拟仿真手段,也为机械装备数字化资源库奠定了技术基础。     

太阳能加温和沼液回用沼气工程的生态效益评价

为综合评价新型生态清洁技术应用下的规模沼气工程的综合生态效益,该文以北京市顺义区D沼气工程(同时应用沼液循环回用技术和太阳能-地源热泵增温保温技术)为研究对象,利用能量系统图和能值评价体系,从经济效益、环境效益和可持续性3个方面对该系统进行了综合性能值分析,分析了沼液循环回用和太阳能-地源热泵增温保温清洁技术的应用对规模化沼气工程生态经济效益的影响。结果表明:太阳能-地源热泵增温保温技术在规模化沼气工程中的使用,不可再生购买资源投入减少8.80%,系统可持续性提升18.75%,有效替代了化石能源的使用,生态经济效益明显。同时,沼液循环回用技术的应用,可使地下水投入减少65%,在沼气工程周边土地无法充分消纳该沼气工程产生沼液的条件下,可节省1.77E+05美元/a的农田消纳后的剩余沼液排污处理费,环境负荷率减小68.52%,能值可持续指标由0.03增为0.38,系统自我维持能力提升。因此,沼液循环回用和太阳能-地源热泵技术的应用对该沼气工程系统的经济、环境和生态效益有很大改善作用。     

食品安全信息预警系统的研究与设计

为了实现计算机系统对食品安全风险的自动报警与智能决策,该文以国家食品安全标准为安全指标,研究了食品安全信息风险的量化算法和计算机软件实现方法。针对可能出现的不同食品安全风险,提出了依据检测数据和其它监管信息,将食品安全信息风险分为5个等级的数据模型。并结合牛奶检测实例,探讨了将此数学模型编程实现计算机软件系统的关键步骤和技术。实际应用结果表明该系统的可操作性和科学性,可以对不同的食品安全事件发出预警,实现预警的系统性和连贯性。     

不同轮牧方式对荒漠草原土壤理化性质及草地健康的影响

研究轮牧方式对草地土壤理化性质的影响,对草地科学利用和草地生态保护具有重要意义。以宁夏面积最大的荒漠草原为研究对象,通过放牧试验,研究围封禁牧、连续放牧、二区、四区和六区轮牧对0—40cm土壤理化性质的影响,并运用模糊评判法对草地健康状况进行评价。结果表明:(1)六区和四区轮牧土壤粉粒含量和含水率较高;轮牧方式对土壤容重和孔隙度影响较小;四区和六区轮牧有利于土壤物理结皮、地衣—藻类结皮维持。(2)连续放牧的土壤有机质含量最低,全氮含量以禁牧最低;速效氮含量在四区轮牧最高,六区轮牧下速效磷钾含量最高。(3)土壤性状间存在一定的相关性,但草地植物生物量与多数土壤性状相关性不明显。(4)六区轮牧的健康指数最高,连续放牧的健康指数最低。研究认为,研究区草原以六区轮牧为宜。     

秸秆还田对土壤养分及土壤微生物数量的影响

为探明秸秆还田后土壤养分及土壤微生物数量的变化情况,通过田间试验,研究了秸秆还田对小麦-玉米轮作体系中土壤养分及土壤微生物数量的影响。结果表明：秸秆还田可以增加土壤有机质含量,提高土壤养分库容,增加土壤中细菌、真菌及放线菌数量。50%秸秆还田、100%秸秆还田、150%秸秆还田条件下,土壤有机质增幅为0.02~0.04个百分点,土壤碱解氮、有效磷、速效钾分别增加6.64~9.00、3.37~4.07、10.33~19.00 mg/kg。不同秸秆还田量增加土壤微生物丰富度,细菌、真菌、放线菌增幅分别为2.2×10⁸个/g~3.1×10⁸个/g、0.5×10⁶个/g ~3.5×10⁶个/g、1.3×10⁷个/g ~1.9×10⁷个/g。但过量秸秆还田不利于农田生产力。     

From on-farm solid-set sprinkler irrigation design to collective irrigation network design in windy areas

In this paper, a contribution to the design of collective pressurised irrigation networks in solid-set sprinkler-irrigated windy areas is presented. The methodology is based on guaranteeing minimum on-farm performance, using a historical hourly wind speed database and a ballistic solid-set irrigation simulation model. The proposed method was applied to the Montesnegros Irrigation District (central Ebro basin, Spain). The district irrigates an area of 3493 ha using an on-demand schedule. The average wind speed in the area is 2.8 m s⁻¹. An analysis of district water records showed that farmers often reduce water demand when the wind speed is high, but their irrigation decision making is limited by the capacity of the irrigation network and by the unpredictable character of local winds. Simulations were performed for 11 irrigation seasons, 2 triangular sprinkler spacings (18 m × 18 m and 18 m × 15 m), and 2 sprinkler models. The percentage of monthly suitable time for irrigation was determined for four management strategies. The first one was based on a wind speed threshold (3 m s⁻¹), while the other three were based on three levels (standard, relaxed and restrictive) of two irrigation performance parameters: the Christiansen Uniformity Coefficient (CU) and the Wind Drift and Evaporation Losses (WDEL). The standard strategy classified the time as suitable for irrigation when CU ≥ 84% and WDEL ≤ 20%. The thresholds limits of the irrigation parameters for the relaxed strategy were CU ≥ 80% and WDEL ≤ 25%. Finally, the restrictive strategy used thresholds of CU ≥ 90% and WDEL ≤ 15%. The suitable time for the first strategy (56%) was always lower than for the standard and the relaxed strategies (with respective average values of 75 and 86%), and higher than for the restrictive strategy (30%). In order to design the collective network, the hydrant operating time was equalled to the suitable time for irrigation. The differences in the cost of the collective network plus the on-farm equipment were particularly relevant between the restrictive strategy and the other three. Differences in suitable operating time were clear between sprinkler spacings, and less evident between sprinkler models. The application of the proposed methodology may be limited by the availability of historical wind speed records and CU estimates for different combinations of sprinkler models, sprinkler spacings and wind speed.     

村规民约对牧民减畜决策行为的影响

牧民的减畜行为在草原退化过程中起着关键的作用。村规民约作为一种基层自治方式,在一定程度上,对实现草原环境治理的制度化和法制化具有积极作用。因此,本研究通过探讨村规民约对牧民减畜决策行为的影响,以期从非正式制度视角,提出控制牧民超载过牧行为的政策建议。本研究在对村规民约对牧民草原保护决策行为影响机制进行分析的基础上,以内蒙古和新疆193户牧民的实地调研数据为依据,运用Double-Hurdle模型,实证分析村规民约对牧民草原生态保护决策行为的影响。研究发现,以书面形式制定,且近5年内容未发生变化的村规民约,可显著提高牧民的减畜意愿;宗教信仰对牧民的减畜意愿有显著的制约作用;汉语水平越好的牧民,其减畜意愿越高。本研究认为村规民约对其生产生活影响程度越高的牧民,其减畜比例越高;牧民的受教育水平和家庭收入水平与其减畜比例均显著负相关。因此,重视村规民约制定形式的规范性和内容的稳定性,提高牧民对村规民约的遵守程度和认可程度,定期开展牧民汉语培训工作,提高牧民的汉语水平等方式对引导牧民做出有利于保护草原生态的决策行为有积极作用。