基于BP神经网络的旁热式辐射与对流粮食干燥过程模型

针对旁热式辐射与对流粮食干燥机的干燥特点,建立了一种粮食干燥机干燥过程的BP神经网络预测模型。该模型采用了3层神经网络结构(8-10-1),模型输入为粮食干燥机的8个变量,模型输出为出口粮食水分比或干燥速率。通过编写Matlab建模程序,基于实际干燥实验的样本数据训练与测试网络,实现了红外辐射与对流联合干燥的动力学模型,并给出了相应的模型数学表达式,模型预测的出口水分比与干燥速率的R2分别为0.998 9和0.998 0,均方根误差分别为0.009和0.004 1,预测结果与实际测量数据拟合较好;另外,结合实验干燥条件对模型干燥性能的预测结果进行了分析与总结,并依据同样方法建立了顺逆流粮食干燥过程的出口粮食水分比预测模型,对比了2种干燥方式的干燥性能。仿真预测表明用BP神经网络方法建模简单,具有自适应性、灵活性和自学习性等特点,相比于其他粮食干燥的经验数学模型,能综合考虑多种影响因素,可为红外辐射与对流联合干燥过程提供一种新的建模方法。     

利用红外光谱研究‘凤丹白’牡丹花瓣伸展过程中物质变化

为了明确花瓣的伸展机制,以‘凤丹白’牡丹(Paeonia ostii)为研究对象,借助傅里叶变换红外光谱(Fourier Transformation Infrared Spectroscopy,FTIR)及高斯多峰拟合,分析蕾期、初开期和盛开期花瓣的波谱特征及蛋白质二级结构的差异性。主要结果如下:随着花朵开放花瓣伸展,777、1 105、1 155、1 243、1 447、1 651、1 740、2 853和2 926 cm~(-1)处的振动峰振动依次增强,表明磷脂质、核酸、脂类和蛋白质等代谢物质随花瓣的伸展逐渐增强;且蕾期1 030 cm~(-1)处的振动峰在花开后移至1 060 cm~(-1),表明蕾期花瓣细胞壁多糖以甘露聚糖为主,花朵开放后则以阿拉伯糖为主。蛋白质中甲基基团含量(A2 951 cm~(-1)/A 2 858 cm~(-1))出现平稳下降的趋势,初开期比蕾期减少7.97%,盛开期减少13.38%;糖蛋白的变化(A 1 083 cm~(-1)/A 1 547 cm~(-1))也呈现下降趋势,推测‘凤丹白’牡丹是通过蛋白质糖基化作用调控花瓣的伸展过程。对氨基Ⅰ区域(1 600~1 700 cm~(-1))高斯多峰拟合数据显示,各阶段花瓣中均含有果胶相连的β–折叠、β–折叠、无规卷曲、α–螺旋及环与转角;α–螺旋、β–折叠及无规卷曲所占比例在花瓣伸展过程中呈现增长趋势,表明蕾期花瓣通过降低α–螺旋应对缺水造成的生理胁迫,并可以利用ATP合成花瓣生长发育所需的物质;花瓣通过形成更多功能域较多的蛋白质,有效调控花瓣伸展时复杂的生物化学过程。     

基于近/中红外光谱的玉米自交系组合的选配

通过对41个玉米品种的近红外光谱、中红外光谱和融合后的近-中红外光谱数据进行系统聚类分析,以对照组玉米的父母本作为参照,筛选出新的玉米自交系组合.结果表明:相对于单一的近/中红外光谱,融合后的近-中红外光谱能表征更多的特征信息,提供更为准确的筛选结果.理论上,利用近/中红外光谱技术可从大量玉米品种中选择与对照组父、母本相似或者相差大的样品,再进行组合杂交.该方法在一定程度上克服了传统育种的盲目性,使育种工作具有一定的定向性.     

日光温室冬季基质加温效果及对番茄生长和品质的影响

采用控温电伴热加热系统对根系直接进行加温,设置基质加热温度分别为22、28、34 ℃,研究不同加热温度下根系温度场的分布以及对无土栽培番茄生长和品质的影响。结果表明,当使用椰糠作基质时,22、28、34 ℃的加热温度可在夜间使基质内中心位置平均温度分别提高到22.4、29.8、35.2 ℃; 与不加温对照相比,22 ℃和28 ℃加温处理能显著提高番茄单株产量,株高、茎粗、叶片数、根系干质量和鲜质量以及可溶性糖、可溶性固形物、可溶性蛋白、可滴定酸等品质指标显著提高;22 ℃加温处理中番茄植株的单株能耗为11.33 kWh,明显低于28 ℃处理的14.86 kWh,节能效果最优。     

气吸式玉米播种机排种监测系统研究

为了对播种机的工作状况进行实时监测,对播种过程中出现的种箱排空和导种管堵塞情况及时报警,设计了一种对播种机作业中的各项参数实时监测系统。系统以嵌入式微处理器和红外光电传感器为主要部件,通过无线通信的方式与上位机进行数据的传输,对播种作业中出现的种箱排空和导种管堵塞及时进行声光报警,并通过上位机软件对所需的参数实时显示。试验结果表明:该系统工作稳定,对故障的报警准确率较高,有效提高了播种质量。     

温室机器人道路识别与路径导航研究——基于红外测距

针对温室内移动机器人的应用需求,提出了一种基于红外线测距的温室机器人自主导航算法,并使用模糊算法对导航误差进行控制,实现了温室机器人的精确自主移动功能。温室机器人导航过程中,当红外线接收管接受到红外线信号时,会产生一个光强电流,电流放大后可以输出一个模拟电压;根据电压值,通过编程计算,利用电压和距离的对应关系,可以得到机器人和标志物的距离误差;距离信息通过串口传输到PC机上,PC机利用模糊控制原理对距离误差进行判断,发出控制指令。实验测试发现:机器人导航的距离偏差平均值为-1.28cm,均方差为2.68,超调较小,可以实现较为精确的导航。     

不同绿化树种的降温增湿效应

以哈尔滨市常见的26种主要绿化树种为研究对象,利用LCA-4型红外气体分析系统,观测了绿化树种7月的降温增湿效应.结果表明:不同树种的降温增湿效应存在差异.乔木树种中,白桦日释水总量最大(1 963.44 g/m2),樟子松最低(252.72 g/m2);小乔木树种中,文冠果的日释水总量最大(2 877.12 g/m2),野梨和稠李较低;灌木树种的日蒸腾释水总量和日蒸腾吸热总量差异较大.     

山药片红外联合热风干燥热质传递收缩模拟与品质

为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理,在考虑山药片收缩变形特性的基础上,通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。模拟研究基于山药片在不同温度（50、60、70 ℃）下收缩变形的传热传质,并通过试验进行验证。分析不同温度对山药片品质（色差、复水比、多糖和尿囊素含量）的影响。结果表明：1）山药片体积比随干燥温度的升高而增加,在干燥温度分别为50、60、70 ℃时,其值分别为34.55%、37.23%、39.04%。2）在干燥温度为50、60、70 ℃时,红外联合热风干燥收缩模型可准确预测山药片干燥过程中干燥温度和含水率,其决定系数R²分别为0.973、0.976、0.981和0.983、0.984、0.974。3）山药片外部温度升高,表面水分开始蒸发,形成水分梯度。随着干燥的继续,红外热量在山药片内部不断积累,导致内部温度升高,水分向外扩散,进而减小了内外水分梯度。随着干燥温度的升高,增加了山药片温度和湿度梯度,促进了热量和质量的传递,提高了水分迁移的速率。4）在60 ℃时,干燥品质最优,其色差为7.49、复水比为2.65 kg/kg、多糖含量为24.17 mg/g、尿囊素含量为2.66 μg/g。该模型为其他物料在红外联合热风干燥技术的模拟研究提供有益借鉴。     

不同干燥方式对红托竹荪干燥特性和品质的影响

为提高红托竹荪干燥品质并获得最佳干燥工艺,采用真空红外干燥（vacuum infrared drying,VID）、气流冲击干燥（air impingement drying,AID）、控湿干燥（moisture control drying,MCD）等不同干燥方式对红托竹荪进行对比研究,以热风干燥（hot air drying,HAD）作为对照组,研究不同干燥方式及温度对红托竹荪干燥品质的影响。试验结果表明不同干燥方式对竹荪宏观品质产生了显著影响,其中MCD可获得最小的色差?E和收缩率,AID则能够保证较高的复水比;干燥速率方面,MCD在前期能够获得较高的干燥速率,但后期干燥速率会放缓,而AID在整个干燥过程都具有较高的干燥速率,干燥时间较短;在成分保留上,MCD可以保留较高含量的多糖、三萜和黄酮,而采用VID可以有效保护多酚。单位能耗随干燥温度的升高明显降低,不同方式下VID的干燥能耗值整体偏大,MCD的单位能耗最低（18.82 kW·h/kg）。通过主成分分析法,上述干燥方式对红托竹荪综合评分后得到的结果排序为：MCD>AID>VID>HAD,MCD干燥方式中采...     

基于红外差频的人眼识别及跟踪的研究

本文介绍了一种基于红外光源得到的明暗瞳孔图像做差的人眼检测及跟踪方法,应用于疲劳驾驶检测系统。利用DSP芯片来控制红外光源,获取实时图像。采用差分图像进行人眼瞳孔图像的定位检测,利用卡尔曼滤波法跟踪人眼,以适时检测眼睛的开闭状态。该方法具有准确、快速、全天候且对驾驶员无干扰等优点。